Zweifarbige Lackierungen waren mit zwei Lackierdurchgängen und vorherigem Abkleben verbunden. Die OFLA-Technologie von Audi revolutionierte diesen zeit- und materialintensiven Prozess, denn Kontrastfarbe wird durch einen Applikator ohne Overspray direkt in der Linie auf die Karosse aufgetragen - seit Neuestem nicht nur auf dem Dach, sondern auch auf vertikalen Flächen. (Bild: Dürr)
Oversprayfreies Lackieren jetzt ausgeweitet
Kontrastdachlackierung mit dem EcoPaintJet war die erste Serienanwendung der oversprayfreien Lackapplikation in der Automobilindustrie - das war im Jahr 2020. Jetzt kann das Robotersystem mit der weiterentwickelten Pro-Version auch sehr komplexe Karosserieflächen wie beispielsweise vertikale Flächen oder A- und C-Säulen lackieren sowie individuelle Designelemente auftragen – und zwar maskierungsfrei und vollautomatisch.
Dazu Lars Friedrich, President & CEO Application Technology Dürr Systems AG: „Auch bei vertikalen Flächen kommen wir ganz ohne Overspray und Maskierung aus. Hinsichtlich Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit hat Dürr mit dem EcoPaintJet so einen weiteren Schritt in die richtige Richtung gemacht.“
Das neue Verfahren wird derzeit bei einem Automobilhersteller in die Fertigung integriert und in der zweiten Jahreshälfte 2022 in der Serienproduktion eingesetzt. Bilder dazu gibt es in der nachfolgenden Bildergalerie.
Bisher wurden Kontrastlackierungen aufgrund der herkömmlichen Lackzerstäuber, die Overspray verursachen, mittels Maskieren, Schleifen und einem zweiten Lackdurchlauf realisiert. Nun gibt es bei Audi die Dachkontrastlackierung ohne Maskieren aufgrund des Aneinanderreihens einzelner randscharfer Streifen.
Wie aufwändig die bisherige Methode ist, erklärt Julia Holzapfel, Projektleiterin Oversprayfreies Lackieren (OFLA) am Beispiel des mit Kontrastlackierungen versehenen Audi A1: "Zuerst müssen die Türen demontiert werden, es folgen Pre-Maskierungen und Feinmaskierungen sowie ein Anschliff der zu lackierenden Bereiche. Im Anschluss an nun notwendige Reinigungen können die Kontrastapplikationen aufgetragen und mit Klarlack versiegelt werden. Dann fährt die Karosse ein zweites Mal durch den Trockner, es erfolgt die Demaskierung und schließlich müssen die Türen wieder montiert werden. Dafür benötigt es abschließend noch eine Endkontrolle. Das ist ein immenser Aufwand und damit auch sehr zeit- und kostenintensiv."
Bildergalerie: Oversprayfreies Lackieren von Dach und Seiten
Warum die Klebefolie dank Hightech-Verfahren nicht mehr nötig ist
Neben dem hohen Arbeitsaufwand für die Mitarbeiter verursache diese Methode auch einen hohen Materialverbrauch, denn aufgrunde der ganzen Folien und Klebebänder entstünde schließlich Müll.
"Nachdem der Aufwand recht hoch ist, war es für uns die Motivation, eine oversprayfreie Lackierung zu entwickeln, sodass alles in einem Lackdurchlauf darstellbar wird. Das Ziel war demnach eine deutliche Prozessverkürzung", beschreibt Holzapfel und ergänzt: "Diese Prozessverkürzung haben wir erreicht, da nur noch ein Lackdurchlauf nötig ist und der gesamte Prozess zeit- und kostensparend sowie umweltschonend ist."
Zur Entstehungsgeschichte meint Holzapfel, dass Audi "das Thema Individualisierung schon seit geraumer Zeit begleitet. So lässt sich zum Beispiel beim Q2 die C-Säule mit einer Blende individualisieren, den RS 5 gibt es mit Carbondach und mit dem Dachkontrastbogen beim A1 ist der Trend der Zweifarblackierung bei Audi losgegangen."
Video: Nie mehr Maskieren
Zweifarbig lackieren und trotzdem nicht mehr maskieren - der EcoPaintJet von Dürr im Film
Lackierung: Nur noch ein Durchgang nötig
Bei dem OFLA-Prozess bleibt laut Holzapfel bis zur Basislackapplikation alles gleich. "Dann werden zwei zusätzliche Takte integriert. Der eine ist die partielle Zwischentrocknung - dabei wird tatsächlich nur das Dach getrocknet. Die einzelnen Strahler der Firma Heraeus folgen der Geometrie des Daches."
Der zweite Takt – bei dem es sich um die eigentliche Verbesserung handelt – ist die eigentliche Kontrastapplikation. "Dieser zweite Takt, also die Vermessung und die OFLA-Applikation selbst, besteht wiederum aus drei Einzelschritten. Zuerst wird die Karosse vermessen. Dabei geht es um die Karosse-Lageerkennung durch ISRA, wo sie denn genau im Raum steht", erläutert Holzapfel.
Motivation des oversprayfreien Lackierens: Energiereduzierung
Die Lackieranlage ist mit einem Anteil von 40 Prozent der Haupt-Energieverbraucher in der Automobilherstellung. Neben dem Energiebedarf für die Lacktrocknung wird dieser hohe Verbrauch maßgeblich durch Lacknebel, sogenannten Overspray, verursacht. Trotz weit fortgeschrittener Technik landet nicht 100 Prozent des verbrauchten Lacks auf dem Fahrzeug, es entsteht Lacknebel, der in der Lackierkabine abgeschieden werden muss. Dank des EcoPaintJets kann Overspray vermieden und der Luftbedarf verringert werden. Allein auf diese Weise kann in dieser Lackierkabine eine Energiereduzierung um 50 bis 65 Prozent erreicht werden.
Overspray-freies Lackieren in modernster Lackieranlage
Zusätzlich gebe es noch ein Roboter-geführtes Messsystem von Zeiss. Dieses hochpräzise Messgerät vermesse die Laserlötnaht zwischen Dach und Seitenwandrahmen des Autos.
"Auf Basis dieser beiden Messsysteme und der resultierenden Daten ist dann von der Firma Dürr eine automatisierte Bahngenerierung gewährleistet, die wirklich für jede Karosse die optimalen Lackierpunkte annimmt. Letztendlich appliziert der sogenannte ECOPaintJet von Dürr mit einer filigran gearbeiteten, wenige Quadratzentimeter großen Düsenplatte die Kontrastfläche mittels des Aneinanderreihens von millimetergenauen Streifen. Dies erfolgt mit dem eigens für dieses Verfahren entwickelten Lack ohne Sprühnebel auf die Karosserie."
Laut Holzapfel ist dabei besonders spannend, dass die Lackierung trotz Verjüngung des Daches in der Mitte einwandfrei funktioniert, denn der Applikator dreht sich bei Bedarf etwas und auch die Geschwindigkeit variiert dann, um die Lackdichte gleichzuhalten.
Im Anschluss gelange die Karosse zuerst in den Zwischentrockner, dann folge die Klarlackauftragung und es werde nochmals getrocknet. Derzeit könne für die Kontrastlackierung nur die Farbe Schwarz hergenommen werden - und zwar ausschließlich als Lack und nicht Metallic. Denn Metallicfarben würden den Vorfilter des Applikators verstopfen.
Entwicklungspartner
- Dürr AG: Automatisierte Bahnprogrammierung und OFLA-Applikator EcoPaintJet
- Carl Zeiss Automated Inspection GmbH: Robotergeführtes hochpräzises Messsystem
- PPG und BASF: Lack
- Isra Vision AG: Karosserielageerkennung
- Heraeus Noblelight GmbH: Dachtrocknungsmodul
Kundenindividuelle Produktgestaltung und automatisierte Fertigung verbunden
Lackieranlagenspezialist Dürr vermerkt, dass es "mit dem Lackauftrag ohne Overspray erstmals möglich ist, kundenindividuelle Produktgestaltung und automatisierte Fertigung effizient und umweltschonend zu verbinden. Bislang wurden Karosserien aus dem Lackierprozess ausgeschleust, abgeklebt und wieder in die Linie eingeschleust, um den Dekorlack aufzubringen. Das neue Applikationsprinzip revolutioniert diesen kosten- und zeitintensiven Prozess. Die Kontrastlackierung konnte in die bestehende Lackierlinie integriert werden."
Vor jedem Lackiervorgang vermesse das EcoPaintJet-System die zu lackierende Fläche mit einem zweistufigen Messvorgang. So können Karosserie- und Positionierungstoleranzen erfasst und der Lackauftrag vollautomatisch darauf abgestimmt werden.
Weiterhin heißt es seitens Dürr, dass der EcoPaintJet eine Flächenleistung von etwa 1,8 Quadratmetern pro Minute hat, das heißt, im Alleinbetrieb lackiert er ein Karosseriedach in nur 120 Sekunden. Zum Vergleich: Beim Maskieren dauert allein das Aufbringen und Abnehmen der Folie etwa 50 Minuten. Denn bisher war es ja aufgrund des Lacknebels erforderlich, die Karosserie zu maskieren, um bestimmte Teile davon in einer anderen Farbe lackieren zu können.