Lackiertrends in der Automobilindustrie

Qualität, Effizienz und Flexibilität

Eine attraktive Optik und einen optimalen Schutz der Blechhaut – das sind die klassischen Aufgaben der Automobillackierung. Die Anforderungen haben sich dabei allerdings mannigfaltig gewandelt. So wird im Außen- und Innenbereich eine immer stärkere Individualisierung gefordert. Karosserie und Komponenten werden zunehmend aus Materialkombinationen gefertigt, die zu einer Verringerung des Fahrzeuggewichts und damit des Verbrauchs beitragen.

Auch durch die Trends zu Car-sharing, Elektromobilität und autonomem Fahren ergeben sich für die Lackiertechnik neue Aufgaben und Anforderungen ebenso wie durch die fortschreitende Digitalisierung und Vernetzung der Produktionsprozesse. Aspekte wie die Erhöhung der First-Run-Quote und Anlagenverfügbarkeit sowie der Material- und Energieeffizienz spielen bei der Umsetzung dieser Aufgaben im globalen Markt eine wichtige Rolle. Die Unternehmen aus der Lackiertechnikindustrie arbeiten dafür in allen Bereichen entlang der Prozesskette an der Verbesserung bestehender und der Entwicklung neuer Lösungen.

Angepasste Vorbehandlung

Bei Mischbauweisen stellt insbesondere der Einsatz von karbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) in Kombination mit metallischen Bauteilen noch eine Herausforderung dar. Einerseits sind hier noch viele Zwischenschritte mit Schleifen und Spachteln erforderlich, um eine Class-A-Oberfläche zu erzeugen. Andererseits geht es darum, elektrochemische Korrosion an den Kanten der CFK-Bauteile zu vermeiden, die nach der Bearbeitung durch den Kontakt freistehender Kohlefasern mit metallischen Komponenten entstehen kann. Zu diesen Themen laufen verschiedene Projekte unter anderem mit dem Ziel, ein Verfahren für eine entsprechende Kantenversiegelung zu entwickeln.

Bei der Vorbehandlung problematisch können für temperaturempfindliche Leichtbaumaterialien wie Kunststoffe und Composites auch die hohen Einbrenntemperaturen nach der kathodischen Tauchlackierung (KTL) von 180 bis 200 °C sein. Lacklieferanten arbeiten hier an Lösungen, die mit einer deutlich geringeren Einbrenntemperatur auskommen. Dabei muss jedoch auch sichergestellt werden, dass bei diesen Temperaturen weitere Prozessschritte wie die Aushärtung von Klebstoffen, Dichtungsmitteln und Bake-Hardening-Legierungen zuverlässig ablaufen können. Die aufwendige Qualitätskontrolle des KTL-Auftrags, die nach wie vor mit zerstörenden Verfahren erfolgt, kann durch geeignete Simulationen reduziert oder auch komplett ersetzt werden.

Hocheffiziente Lackierprozesse

Nicht ganz neu, aber nach wie vor hochaktuell, ist das Thema füllerlose Lackierung. Die Funktion des Füllers übernimmt bei diesem so genannten integrierten Konzept üblicherweise ein Wasserbasislacksystem. Abhängig von der mit dem füllerlosen Prozess erreichbaren Appearance, dem Farbton und den Qualitätsanforderungen stellt der konventionelle Prozess mit Füller, Basis- und Klarlack, bei dem die Applikation nass-in-nass ohne zwischengestaltete Trocknung erfolgt, die effizientere Alternative dar.

Apropos Optik, da geht der Trend immer mehr zur Mehrfarbigkeit und individuellen Lackierungen. Ziel dabei ist, ohne Maskierung lackieren zu können beziehungsweise den Aufwand dafür deutlich zu reduzieren. Realisiert wurde eine maskierungsfreie Lackierung bereits in der Luftfahrtindustrie bei der Beschichtung von Seitenleitwerken, in die mit Einzeltröpfchen eine Dekoration oversprayfrei eingearbeitet wird. Ein anderer Ansatz stellt eine Sprühfolie dar, die mittels Roboter kantenscharf aufgetragen und anschließend einfach wieder abgezogen werden kann.

Durch ein neues Fördersystem, das Karosserien skidlos durch die Lackiererei transportiert, können einerseits die Energiekosten gesenkt werden, da keine Skids mehr aufgeheizt und abgekühlt werden müssen. Andererseits erhöht es die Flexibilität im Lackierprozess, denn die Geschwindigkeit kann je nach Prozessschritt angepasst werden. Taktzeiten und Durchsatz lassen sich auf diese Weise flexibel gestalten und optimieren.

Dekor- und Funktionsteile für den Fahrzeuginnenraum sowie Zierleisten, beispielsweise Säulenverkleidungen im Karosseriebereich, werden üblicherweise im Kunststoffspritzguss hergestellt. Die Oberflächen dieser Komponenten stellen ganz individuelle Anforderungen hinsichtlich optischer und haptischer Eigenschaften sowie deren Beständigkeiten. Diese lassen sich durch weiterentwickelte Lösungen des bewährten RIM-Gießlackverfahrens umsetzen. Die beiden Lackkomponenten werden während des Urform- beziehungsweise Hinterspritzprozesses in die Form injiziert. Kommt als drittes Element Farbe hinzu, ermöglichen 3K-Mischköpfe diese direkt am Teil einzuspritzen, ein Farbwechsel erfolgt dabei so schnell und einfach wie bei einer Spritzlackierung. Dies ermöglicht, im One-Shot-Verfahren fertig beschichtete Bauteile herzustellen.

Weniger Schichten

Bei der klassischen Spritzlackierung von Kunststoffteilen für den Fahrzeuginnenraum sorgen Einschichtsysteme für eine Reduzierung von Prozessschritten, wodurch neben Zeit- und Materialeinsparungen auch Durchsatzerhöhungen realisiert werden können. Für den Schutz edler Holzdekore stehen ebenfalls neu entwickelte Lacksysteme zur Verfügung. Damit kann eine Decklackierung sowohl im konventionellen Handspritzverfahren als auch im automatisierten Spritzlackierprozess bei Raumtemperatur in rund drei Stunden erfolgen. Im Vergleich zu bisher eingesetzten Systemen werden fünf Stunden eingespart, was zu einer beachtlichen Produktivitätssteigerung beiträgt.

Verbesserter Wirkungsgrad

Ziel bei der Applikation sind Verfahren, die eine Beschichtung ohne beziehungsweise mit signifikant reduziertem Overspray ermöglichen. Solange diese Lösungen nicht realisiert sind, hat ein hoher Lackauftragswirkungsgrad höchste Priorität. Die Unternehmen nutzen dafür unterschiedliche Optimierungspotenziale wie die Modifikation der Luftlenkeinheiten und Glockenteller sowie der Einstellbarkeit des Sprühstrahls. Diese Zerstäuber für wasserbasierende Lacke lassen sich aufgrund ihrer Flexibilität sowohl für die Lackierung unterschiedlicher Kunststoffteile als auch für Kombizonen im Innen- und Außenbereich von Fahrzeugen einsetzen. Dabei sorgen kompakte Abmessungen für eine gute Zugänglichkeit auch in geometrisch komplexen Bereichen. Darüber hinaus zeichnen sich die neuen Zerstäuber durch robuste Hochspannungstechnik und geringe Verschmutzung aus, so dass sich der Reinigungsaufwand verringert. Bei der Reinigung der Lackapplikationssysteme unterstützt eine neue, VOC-freie Spültechnologie den schnellen Wechsel von Farben und Lacksystemen und erhöht damit die Flexibilität und Produktivität des Lackierprozesses.

Bei der Oversprayabscheidung geht der Trend eindeutig zu Trockenabscheidesystemen. Die Kabinenluft lässt sich damit weitgehend im Kreislauf führen. Außerdem entfällt die bei Nassabscheidesystemen erforderliche Entfeuchtung der Luft und die dafür notwendige Energie kann eingespart werden.

Innovative Trocknertechnologie

Spürbare Einsparungen bei Energie und Platzbedarf in der Karosserielackierung ermöglichen auch neue Trockner. Umgesetzt wurde beispielsweise ein Ofen, bei dem Brenner und Ventilatoren in die Seitenwände des Trocknertunnels integriert sind, was ihn nicht nur kompakter und platzsparender macht, sondern auch die Strömungsverluste verringert. Durch Schwenkdüsen lassen sich Temperatur und Luftströme optimal an verschiedene Karosserietypen und -bereiche anpassen. Dadurch kann beispielsweise bei Elektrofahrzeugen sichergestellt werden, dass die erhöhte Materialstärke im Schwellerbereich ebenso bedarfsgerecht aufgeheizt wird wie Bereiche, in denen Substrate mit nur geringer Materialstärke verbaut sind. Ein weiteres Merkmal des neuen Trockners ist der lastabhängige Betrieb, der ebenfalls zur spürbaren Verringerung der Betriebskosten beiträgt

Paint Shop 4.0

Ein leistungsfähiges MES-System (Manufacturing Execution System), das die Produktion überwacht und steuert, ist der Schlüssel einer effizienten Fertigung. Die Integration der in den verschiedenen Bereichen der Lackiererei durch Sensorik erfassten Daten ermöglicht, den Prozess effektiver zu gestalten. Werden die wesentlichen Informationen über Anlagenzustand, Prozesse und Produkte analysiert und miteinander verknüpft, können die Anlagen darüber hinaus durch wissensbasierte Algorithmen intelligent und selbstregulierend gemacht werden. Entsprechende Lösungen stehen bereits für verschiedene Bereiche der Lackiererei wie beispielsweise das Luftmanagement von Lacktrocknern und die vorbeugende Instandhaltung zur Verfügung.