Darf´s etwas kürzer sein? Kürzeste Lackierlinien durch integriertes Applikationskonzept und hundertprozentige Vollautomatisierung
Fachartikel Application Technology
30.11.2009
Eine komplette Lackierlinie, nahezu 30% kürzer als üblich, mit vollautomatischer Lackapplikation, hochflexibel und mit einer Kapazität von über 50 Einheiten pro Stunde? Ein Traum? Nein, es ist die Realität. Solch eine Linie geht noch in diesem Jahr in Betrieb. Ermöglicht durch ein neuartiges Automatisierungskonzept in Verbindung mit einer Neuentwicklung im Bereich der Applikation.
Kurze Lackierlinien sparen Geld, in zweifacher Hinsicht. Beim Invest und bei den Betriebskosten. Das ist nichts Neues und muss daher bei jeder Anlagenplanung als eine der wichtigsten Prämissen berücksichtigt werden. Neben kompakten Lackierprozessen – in diesem Beitrag geht es um den 3-wet Prozess – bietet auch die Vollautomatisierung, d.h. die Außen- und Innenapplikation des Lackmaterials mit Robotern die Möglichkeit, kurze Lackierlinien zu realisieren. Weitere Vorteile der Vollautomatisierung: niedrige Stückkosten durch hohen Auftragswirkungsgrad und minimale Farbwechselverluste, hohes und vor allem stabiles Qualitätsniveau sowie ein reduzierter Energiebedarf und in der Folge ein geringerer CO2 Ausstoß, um nur die wichtigsten zu nennen.
Heutige Lackierroboter haben eine sehr hohe Verfügbarkeit erreicht. Was macht man aber, wenn trotzdem mal ein Roboter ausfällt? Die einfachste -und früher häufig praktizierte- Möglichkeit sind so genannte Backup-Zonen mit manueller Applikation. Damit sind aber einige Nachteile verbunden: zusätzliche Länge der Linie natürlich, Qualitätsprobleme durch manuell schwierig zu applizierende Lackmaterialien mit kleinem Prozessfenster und durch eine geringe „Übung“ der Lackierer sowie ein nicht eintretender Rationalisierungseffekt.
Ein Vergleich von zwei Linienkonzepten für den 3-wet Prozess. Die Dual-Rail Technologie von Dürr, kombiniert mit einer vollen Degrade-Funktionalität reduziert die Linienlänge erheblich. Die Kapazität ist in beiden Fällen gleich und beträgt 50 Einheiten pro Stunde.
Eine andere Möglichkeit, dem Ausfall eines Roboters zu begegnen ist es, die Lackierumfänge in der betroffenen Station auf die verbleibenden Roboter zu verteilen, eine Strategie, die als Degrade-Konzept bezeichnet wird. Hierbei ist die Anlagenkapazität zu berücksichtigen. Ist eine vorübergehende Reduzierung der Anlagenkapazität möglich, kommt man mit der Anzahl von Robotern aus, die für die optimale Auslegung benötigt werden. Ist dies nicht der Fall, muss in die Roboterstation eine gewisse Redundanz „eingebaut“ werden.
| Die Basislack-Innenapplikation: betrachtet |
Das Degrade-Konzept ist in der Außenapplikation mittlerweile Stand der Technik, so dass hier bereits auf Backup-Zonen verzichtet werden kann. Wie sieht es aber in der Innenapplikation aus? Hier sind die Zusammenhänge deutlich komplexer. In der Innenlackierung kommen nicht nur Lackierroboter zum Einsatz, sondern auch Roboter für das Handling. Schließlich müssen auch Türen und Hauben geöffnet und wieder geschlossen werden. Bei üblichen Innenlackier-Konzepten mit nur einer Verfahrschiene pro Seite sind Handlingsroboter den Lackierrobotern zugeordnet. Ein gegenseitiges „Überholen“ ist nicht möglich, so dass die Roboter nicht für unterschiedliche Aufgaben eingesetzt werden können.
Diese wenig flexible, mit Nachteilen behaftete Situation wird durch ein einfaches Prinzip gelöst, durch die „Dual-Rail“ Technologie von Dürr. Zum Einsatz kommt eine Roboterzelle mit jeweils zwei übereinander angeordneten Verfahrschienen pro Seite. Die Lackierroboter befinden sich auf der unteren Schiene, die Handlingsroboter auf der oberen. So können diese völlig unabhängig voneinander agieren, ein gegenseitiges Überholen ist nun möglich. Eine wichtige Voraussetzung für „Degrade-Mode“ in der Innenlackierung, jedoch nicht die einzige. Eine hohe Modularität des Gesamtsystems ist ein weiterer Schlüssel zum Erfolg, ein herausragendes Merkmal des „Ecopaint Robot“ Konzepts. Somit kann ein Haubenöffner auch Türen öffnen und ein Lackierroboter kann Handlingsroboter ersetzen. Und: die örtliche Trennung von Lackieren und Handling führt bereits zu einer Verkürzung der Stationslänge.
Damit ist das Thema Degrade-Konzept grundsätzlich gelöst, jedoch nicht optimal. Fakt ist, dass zwar die Backup-Zonen nun entfallen können, betrachtet man aber Innen- und Außenstationen gemeinsam, so sind wegen der Redundanz noch zu viele Roboter enthalten.
Ein neues Automatisierungskonzept, die Dual-Rail Technologie von Dürr. Hierbei sind Lackierroboter und Handlingsgeräte platzsparend übereinander angeordnet. Im Bild ist die Klarlack-Innenstation bei der Vor-Inbetriebnahme zu sehen.
Naheliegend wäre es nun, die Innen- und Außenapplikation im Degrade-Mode in einer Station zusammen zu fassen. Mit anderen Worten: Ein Roboter der Innenstation würde zu einem Allrounder. Er könnte innen und außen lackieren, er könnte Türen und Hauben öffnen. So könnte die Außenstation optimal, ohne Redundanz ausgelegt werden. Ein klarer Fall von Roboterreduzierung und Effizienzsteigerung. Nur: was ist mit der Applikation? Gibt es einen Zerstäuber, der gleichermaßen innen und außen eingesetzt werden kann? Mit engem und breitem Sprühstrahl? Bei hohem Auftragswirkungsgrad und hoher Lackfilmqualität? Ja, diesen Zerstäuber gibt es. Es ist die neue EcoBell2 HX.
Lackierroboter mit Handlingsfunktionalität: Zwischen Handachse und Zerstäuber wird ein Tool montiert, mit dem Hauben und Türen geöffnet und geschlossen werden können.
Die EcoBell2 HX stellt die Synthese der vielfach bewährten EcoBell2 für Außenlackierung und der EcoBell2 HD für Innenapplikation. Entstanden ist ein Zerstäuber für „alle Fälle“. Neben dem Einsatz in der Karosserielackiererei ist die EcoBell2 HX insbesondere auch für die Applikation von Kunststoffanbauteilen, wie zum Beispiel Stossfängern optimal geeignet. Stossfänger vereinen sozusagen Außen- und Innenapplikation in einem Bauteil, große Flächen, genauso wie schmale Bereiche und scharfe Kanten. Häufig verbunden mit einer extrem komplexen Geometrie. Eine Applikation mit und ohne Hochspannung bei hohem Auftragswirkungsgrad muss hierfür selbstverständlich sein.
Die EcoBell2 HX, ein Zerstäuber für „alle Fälle“, gleichermaßen geeignet für Innen- und Außenapplikation sowie für die Lackierung von Kunststoffanbauteilen.
Welches Potenzial bietet aber die EcoBell2 HX für die Zukunft? Ein bisschen träumen sei an dieser Stelle erlaubt. Von wenigen Ausnahmen abgesehen, sind die meisten Lackierlinien weltweit als Linienkonzept (daher die Bezeichnung Lackierlinie) ausgeführt. Ein Applikationsschritt folgt dem nächsten. Einer der Gründe dafür aus der Vergangenheit: die unterschiedlichen Applikatoren für die einzelnen Lackaufträge. Pneumatische Zerstäuber für die Innenlackierung, Hochrotationszerstäuber für den ersten Basislackauftrag, wieder pneumatische Zerstäuber für den zweiten Basislackauftrag. Diese Notwendigkeit besteht mit der EcoBell2 HX nicht mehr. Denkbar wären nun sogenannte Boxenkonzepte, wo ein Fahrzeug komplett und vollautomatisch in einer Station lackiert wird. Mit allen Aufträgen, innen wie außen ohne Zerstäuberwechsel. Vorteile dieser Konzepte sind ein Maximum an Lackierzeit in Relation zur Gesamttaktzeit, eine Reduzierung der Farbwechselverluste sowie eine hohe Flexibilität bezüglich der Gesamtanlagenkapazität. Durch das Zu- bzw. Abschalten einzelner Boxen ließe sich wesentlich besser auf Marktanforderungen reagieren als es heute der Fall ist. Wirklich nur ein Traum?
Autor:
Dr.-Ing. Pavel Svejda
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