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Nachhaltigkeit

Nachhaltig, nachhaltiger, EcoBell4 HTE

Ein Interview mit Andreas Fischer und Oliver Hauf über den neuen Lackierprozess mit der EcoBell4 HTE

 

Für Automobilhersteller gibt es viele Stellschrauben, an denen sie drehen können, um im Lackierprozess die CO2-Emissionen und den ökologischen Fußabdruck zu verringern. Eine davon ist der Auftragswirkungsgrad bei der Applikation des Lacks. Hier setzt Dürr nun einen neuen Maßstab: Der EcoBell4 Zerstäuber mit „High Transfer Efficiency" (HTE) System erreicht einen Auftragswirkungsgrad von bis zu 98%. Möglich macht dies der technische Fortschritt. Um mehr die Dürr-Innovation und erfolgreich gemeisterte Hürden zu erfahren, hat sich unser Redaktionsteam mit Andreas Fischer, Produkt- und Prozessentwickler im Bereich Applikationstechnik, und Oliver Hauf, Versuchsingenieur im Dürr-Lackiertechnikum, zusammengesetzt. Beide sind Teil des HTE-Entwicklerteams.

1. Herr Fischer, können Sie uns zu Beginn etwas über das neue System „High Transfer Efficiency“ und seine Unterschiede zu herkömmlichen Lackierapplikationen verraten?

Fischer: Ja, natürlich. Unser neues System ist eine innovative Lackiertechnologie. Sie steigert deutlich den Auftragswirkungsgrad und verbraucht weniger Energie und Ressourcen. Andere Zerstäuber verschiedener Hersteller und auch unsere haben einen Wirkungsgrad zwischen etwa 83% bis 89%, unsere HTE-Lösung erreicht einen Wirkungsgrad von bis zu 98%.

Andreas Fischer berichtet über die Entwicklung des EcoBell HTE und die Herausforderungen, die überwunden werden mussten.

2. Sie erwähnen den heutigen technischen Fortschritt. Wäre die Entwicklung eines nachhaltigeren Produkts nicht schon früher möglich gewesen?

Fischer: Das ist eine berechtigte Frage. Allerdings steckt hinter dem technischen Fortschritt ein vielschichtiges Zusammenspiel aus Wissen und Technologie. Erst in ihrer Gesamtheit ist die Entstehung dieser Innovation möglich geworden. Dazu kommt, dass der Druck auf ressourcenschonende Produktionsverfahren deutlich gewachsen ist und das auch zu Recht.

3. Bevor wir tiefer in die Thematik einsteigen: Herr Hauf, können Sie uns kurz erklären, warum Lackieranlagen in der Automobilproduktion eine wichtige Rolle auf dem Weg zur CO2-Neutralität spielen?

Hauf: Tatsächlich verbrauchen heutige Lackieranlagen bei der Produktion von Autos 60 % der Gesamtenergie. Um die CO2-Emissionen und den ökologischen Fußabdruck zu verringern, gibt es viele Stellschrauben, mit denen wir versuchen, die Lackapplikation nachhaltiger zu gestalten.

4. Wie lange haben Sie an der Entwicklung gearbeitet?

Hauf: Der HTE-Zerstäuber war eigentlich schon Teil des Entwicklungsprozesses der EcoBell4, um den Auftragswirkungsgrad zu verbessern. Mit der EcoBell4 Hu beziehungsweis Ux haben wir es dann erfolgreich für die Außenlackierung umgesetzt. Wir mussten nur die Lackierparameter an die neuen Anforderungen anpassen und testen, das ging ziemlich fix.

5. Wie sind Sie an die Entwicklung herangegangen?

Fischer: Nun, der Universalzerstäuber der EcoBell4 basiert auf einem optimierten Glockenteller-/Lenkluftsystem. Dieses erfordert eine um etwa 30% reduzierte Lenkluftmenge. Eine geringere Luftmenge bedeutet weniger Overspray und eine verbesserte Auftragswirkung. Durch die Anpassungen der Lackierparameter, wie der Reduzierung der Drehzahl und des Lackierabstands, konnten wir noch einmal den Auftragswirkungsgrad deutlich steigern. Dies hat zu einer weiteren Senkung um 30% geführt.

Da wir uns nun aber sehr nah an der Karosserie befinden, mussten wir auch die Hochspannung anpassen, um Überschläge zu vermeiden. Auch bestehen Autos nicht nur aus großen Flächen. An kleineren Bereichen, wie der A-Säule oder Randbereichen, musste die Sprühstrahlbreite flexibel steuerbar sein, und das, bei verschiedenen Farbmengen. Das alles wurde getestet, um eine geeignete Brushparametrierung für diesen Prozess zu entwickeln, damit die Karosserie gleichmäßig und mit minimalem Overspray lackiert werden konnte. Ich bin immer noch begeistert, dass wir das tatsächlich geschafft haben.

6. Können Sie uns ein bisschen genauer erklären, wie die Anpassung der Drehzahl und des Lackierabstands den Wirkungsgrad und die Energieeffizienz beeinflussen?

Hauf: Ja, natürlich. Die Drehzahl und die Lenkluft beeinflussen die Zerstäubung. Je höher diese beiden Parameter sind, umso kleiner werden die Tröpfchen. Gleichzeitig wird dadurch auch die Bewegungsenergie der Teilchen höher. Bei einer elektrostatisch unterstützten Hochrotationslackierung werden diese Tröpfchen zusätzlich aufgeladen und auf dem geerdeten Bauteil effektiver abgeschieden. Große Tröpfchen sind schwerer und lassen sich weniger stark durch die Lenkluft beeinflussen, während kleinere Tröpfchen durch Luftströmungen stärker gelenkt werden. Das hat zur Folge, dass kleinere Tröpfchen stärker zum Overspray neigen. Um den Auftragswirkungsgrad zu steigern, reduziert man somit die Drehzahl und die Lenkluft. Und indem man den Lackierabstand reduziert, ist natürlich der Weg der Tröpfchen zum Bauteil kürzer – die Schwerkraft kann nicht so lange wirken und der Einfluss der Elektrostatik aufgrund des geringeren Abstands ist effektiver. 

Die EcoBell4 HTE benötigt nur eine um etwa 30% reduzierte Luftmenge, was die Technologie noch nachhaltiger gestaltet.
Für ein optimiertes Ergebnis wurde die Drehzahl des Glockentellers reduziert, wodurch der Lack weniger streut.
Mit Dürrs neuer Technologie erreicht der Zerstäuber einen Wirkungsgrad von bis zu 98%.

7. Welche Herausforderungen oder eventuelle Rückschläge sind Ihnen begegnet?

Fischer: Wir sind definitiv auf Herausforderungen gestoßen. Eine etwa war, dass sich das Erscheinungsbild der Lackierung verändert hat – sie ist nun deutlich nasser, da die größeren Tröpfchen weniger Lösemittel verdunsten lassen. Dadurch ist die Oberfläche des Lackfilms anders als bei der bisherigen Lackierung. Auch die Läufer- und Kocherneigung hat sich durch die nassere Lackierung erhöht. Es ist daher besonders wichtig, die maximale Schichtdicke (Läufer-/Kochergrenze) nicht zu überschreiten, um diese Effekte zu minimieren. Trotzdem ist es aus unseren bisherigen Erfahrungen heraus messtechnisch kaum zu erfassen und nur für Fachleute sichtbar. Eine präzise Bahn- und Brushparametrierung ist dabei unerlässlich, um optimale Ergebnisse zu erzielen. 

8. Was glauben Sie, war der entscheidende Erfolgsfaktor, der die Entwicklung des HTE-Systems ermöglicht hat?

Hauf: Ich glaube entscheidend war vor allem die Überzeugung aller Beteiligten, dass dieser Prozess möglich ist und auch umgesetzt werden kann. Auch hat uns der Gedanke motiviert, einen ressourcenschonenderen Prozess zu entwickeln und einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung der Umweltbelastung zu leisten. Und wenn man die HTE-Lackierung zur bisherigen Lackierung vergleicht, sieht man eine deutliche Verbesserung. 

Andreas Fischer und Oliver Hauf erklären, wie der Zerstäuber optimiert wurde.

9. Was haben Sie konkret in der HTE-Technologie verändert, um sie nachhaltiger zu gestalten?

Fischer: Die HTE-Technologie konnten wir nachhaltiger gestalten, indem wir die genannten Parameter angepasst haben. Das sorgt für eine kompaktere und kostengünstigere Lackierkabine, wobei gleichzeitig der Farbverbrauch reduziert wird, Energiekosten gesenkt und Reinigungsarbeiten verringert werden. Wir glauben, dass durch die möglichen Änderungen in der Kabine, der Abscheidetechnik und den geringeren Reinigungsaufwendungen noch deutliche Kostensenkungen erzielt werden können.

10. Und wie geht’s weiter?

Hauf: Durch Lackanpassungen lassen sich noch weitere Potentiale heben: vom Klarlack über den Füller und natürlich am stärksten bei den Basislacken. Das ist aber Zukunftsmusik. Hier müssen wir zusammen mit der Lackindustrie noch einen langen Weg gehen und weiterforschen. 

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