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Lackiertechnik mit Potenzial zur Kosteneinsparung

08.12.2008
Wer Eisenmann auf der Fachmesse Paintexpo in Karlsruhe besuchte, kann das vom Böblinger Anlagenbauer gewählte Messe-Motto kaum übersehen: Eine 5 m breite Schautafel zeigte an einer Metall- und einer Kunststoff-Lackierlinie Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung innerhalb der Oberflächenbehandlung. Absoluter Schwerpunkt dabei ist angesichts der explosionsartig steigenden Preise die Energieeinsparung.

Ansätze zur Einsparung sieht Eisenmann in der Reduzierung des Primärenergiebedarfs und in der Mehrfachnutzung von Wärme durch Rückgewinnung. Außerdem wurden auf der Messe Anlagenkonzepte vorgestellt, die den Wasser-, Chemikalien- und Lackverbrauch reduzieren.

Von diesen Ansätzen und Linzepten gehören einige bereits zur Standardausstattung einer hochwertigen Lackieranlage, zum Beispiel die Standzeitverlängerung von Aktivbädern sowie die Spülwasser-Kaskadenführung im Vorbehandlungsbereich, A-Schleusen am Ein- und Auslauf von Konvektionstrocknern oder Einbrennöfen, aber auch die Nutzung von Verbrennungswärme aus der Abluft-Nachverbrennung.

Andere, derzeit noch weniger gebräuchliche Maßnahmen sollten von Anlagenbetreibern unbedingt in Erwägung gezogen werden: Der meist nur geringfügig höhere Investitionsaufwand amortisiert sich oft schnell, zumal er durch Energieeinsparung und andere Vorteile mehr als aufgewogen wird.

Nutzung der Außentemperatur zum Kühlen von KTL-Bädern.

Das ist zum Beispiel bei der kataphoretischen Tauchlackierung (KTL) der Fall, die laut Eisenmann aufgrund der Möglichkeiten, den Korrosionsschutz zu maximieren, „hochgeschätzt“ wird. Aus Qualitätsgründen muss das KTL-Bad kontinuierlich gekühlt werden, in der Regel über einen Kaltwassersatz (VL/RL 16/22 °C). Dabei bietet es sich an, den Kaltwasser-Rücklauf vom Bad zunächst über einen so genannten Freikühler zu führen, um die Außentemperatur mit zur Kühlung zu nutzen. Die Zusatzinvestition amortisiert sich laut dem Anlagenhersteller in weniger als zwei Jahren. Sie lohne sich auch bei einer Nachrüstung.

Automatische Schichtdickenmessung reduziert Ausschussquote

Fehlbeschichtungen im KTL-Bereich sind nur höchst schwierig oder gar nicht zu retten. Der Bad-Konstanthaltung kommt deshalb größte Bedeutung zu. Bisher übliche Kontrollen – meist einmal am Tag – sind in der Regel mit großem Aufwand verbunden. Fehlerhafte Schichten werden gegebenenfalls erst dann erkannt, wenn schon erheblicher Ausschuss angefallen ist. Erste Angebote automatischer Kontrollsysteme konnten sich laut Eisenmann unter anderem wegen sehr hoher Investitionskosten am Markt nicht durchsetzen.

Daher hat der Anlagenhersteller ein Verfahren zur Online-Schichtdickenmessung und -regelung entwickelt, das die Investitionskosten in Grenzen hält. Es wurde bereits in Pilotanlagen erprobt. Über einen fest installierten Regelkreis werden alle relevanten Werte geprüft und nötige Korrekturen automatisch ausgelöst. Außerdem lassen sich die Schichtdicke und alle anderen lackspezifischen Parameter chargenweise oder werkstückbezogen als Qualitätsnachweis archivieren. Darin wird ein Vorteil gesehen, der insbesondere für Automobilzulieferer von immer größerer Wichtigkeit ist.

Vor allem bei gewichtsmäßig großen Durchsätzen kann es vorteilhaft sein, die Kühlzonen nach dem KTL-, Spritzlack- oder Pulvertrocknen mehrstufig vorzusehen, wobei die Kühlluft von hinten nach vorn durch zwei oder drei Stufen geführt wird. Gesamtluftmenge und benötigte Ventilatorleistung werden geringer, woraus eine Energieeinsparung von rund 20% resultiert.

Wechsel von Kondensationstrockner auf Konvektionstrockner lohnt sich

Ein Tipp für den Metall- und Kunststoffbereich, so Eisenmann: Kondensationstrockner (Funktionsprinzip Kondensations-Wäschetrockner) bieten sich zum Haftwassertrocknen und auch zum Trocknen bestimmter, nicht zur Kraterbildung neigender Wasserlacke an. Sie sparen gegenüber Konvektionstrocknern Energie und machen darüber hinaus dank niedrigerer Arbeitstemperatur energieaufwändige Kühlzonen häufig ganz überflüssig.

Das ist zum Beispiel bei einem Kunststofflackierer, der statt in eine klassischen Lösung mit Konvektionstrockner gleich in einen Kondensationstrockner investierte. So benötigt er nur noch 91 kW elektrische Leistung, statt 150 kW Erdgaswärme plus 82 kW elektrische Leistung. Dadurch wurden nicht nur knapp 20% Investitions-, sondern auch etwa 20% Energiekosten eingespart. Gelegentlich, so Eisenmann, lohne sich sogar die nachträgliche Umrüstung auf Kondensation.

Energierückgewinnung über Wärmeräder bei Spritzkabinen

Im Frischluft-Abluft-Betrieb arbeitende Hand- oder Kombi-Spritzkabinen mit großen Luftvolumina sind erhebliche Energieschlucker. Bei diesen Anlagen empfiehlt sich eine Energierückgewinnung über Wärmeräder. Eisenmann hat diese Technik zum Beispiel im Automobilbereich bei einem Kunststoff-Lohnlackierer eingesetzt. Nach dessen Aussage hat sich die Investition in nur elf Monaten amortisiert.

Umluftführung wenig Frischluftzufuhr in automatischen Spritzkabinen

Überall wo – wie zum Beispiel im Kunststoffbereich schon aus Qualitätsgründen – ein automatischer Spritzauftrag erfolgt, rät Eisenmann in der Regel zur Umluftführung mit hoher (meist über 90%) Luft-Kreislaufrate und entsprechend geringem Frischluft-Abluft-Anteil. Damit erziele man bei klimatisierten Großraum-Spritzkabinen (Querstrom-Venturi-Auswaschung) gute Ergebnisse. So steht nur ein kleiner Abluftstrom zur Entsorgung an, die vorzugsweise über RNV, gegebenenfalls auch über TNV erfolgen kann.

Vor allem man laut Eisenmann bei Konzept erheblich Energie ein, zumal Kühlung und Erwärmung der Luft im geschlossenen Kreislauf über eine Wärmepumpe erfolge. Die Vorteile hält der Anlagenhersteller für so gravierend, dass diese Problemlösung nicht nur in Form investitions- und betriebskostengünstiger Neuanlagen zum Tragen kommt. Inzwischen werden auch zahlreiche früher im Frischluft-Abluft-Betrieb gefahrene Spritzkabinen entsprechend umgebaut.

Lackierroboter zum Bau kompakter Spritzkabinen

Beim letzten konkreten Praxistipp verweist Eisenmann auf den Lackierroboter Vario-Robot, der auf der Paintexpo gleich im Doppelpack zu sehen war. Für das Nasslackieren wird er mit der Sprühglocke Variobell, für die Pulverbeschichtung mit dem Zerstäuber Variopowderbell ausgerüstet. Beide sind Hochrotationszerstäuber. Beim Produkt Variorobot ist die Vertikalachse in die Kabinenwand integriert. Das Ergebnis sei eine schmalere Kabinenbauweise mit geringerem Luft- und Energiebedarf.

Bei einem Automobilzulieferer, der Kunststoffteile fertigt und lackiert, wurden zum Beispiel 8 m lange, mit jeweils zwei Robotern bestückte Lackierkabinen konzipiert. Die Kabinenbreite beträgt bei Knickarm-Robotern in der Regel 5 m. Beim Roboter Variorobots sind es dagegen nur 4 m. Die Grundfläche liegt dementsprechend nicht bei 40 m², sondern nur bei 32 m². Die benötigte Luftmenge beträgt 58 000 m3/h nur 46 000 m3/h. Daraus resultiere – so heißt es – im üblichen Zweischichtbetrieb eine nicht unbeträchtliche Kostenersparnis pro Jahr.

Josef-Martin Kraus | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/oberflaechentechnik/articles/156712/

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