Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein System für alle Fälle

27.02.2004


Pulverlacke sind umweltfreundlich und sparsam im Verbrauch. Doch wenn hochwertige Beschichtungen und flexible Prozesse gefragt sind, ziehen sie meist den Kürzeren. Das muss nicht länger sein. Die Lackier-Experten vom Fraunhofer IPA haben eine neue Generation von Pulversprühsystemen aus der Taufe gehoben, die sich für fast jeden Beschichtungsprozess eignen.


Sprühorgan


Simuliertes Strömungsfeld zwischen Pulversprühorgan und ebenem Werkstück bei zwei verschiedenen Parametereinstellungen © Fraunhofer IPA



Ursprünglich in erster Linie für Fassadenelemente, Drahtware oder die Gehäuse von Haushaltsgeräten entwickelt, schützen und veredeln Pulverlacke mittlerweile auch Oberflächen, an die sehr viel höhere Ansprüche gestellt werden wie Automobilkarosserien und -anbauteile, Fahrradrahmen oder Designermöbel. Gegenüber konventionellen Nasslacken haben Pulverlacke den Vorteil, dass bei der Applikation keine Lösemittelemissionen entstehen und Sprühverluste bei einem angepassten Anlagenkonzept nur eine untergeordnete Rolle spielen. Trotzdem werden Pulverlacke erst bei knapp der Hälfte aller potenziellen Anwendungen eingesetzt. "Das liegt vor allem daran, dass die Pulverlacktechnik in Prozesssicherheit und Flexibilität der Nasslacktechnik noch um einiges nachsteht - vor allem bei Teilen mit komplexen Geometrien oder wenn eine hohe Beschichtungsqualität gefordert ist", stellt Dr. Joachim Domnick vom Fraunhofer IPA fest. Gemeinsam mit Karlheinz Pulli hat er ein flexibles Sprühorgan entwickelt, das besser beherrschbar macht. Denn entscheidend für Materialausbeute, Beschichtungsqualität und Recyclingverhalten sind die Pulversprühsysteme.



Derzeit auf dem Markt befindliche Pulverpistolen sind mit feststehenden Düsen ausgestattet. Im laufenden Beschichtungsvorgang die Sprühwolkenform an das Werkstück anzupassen, ist mit diesen Systemen nicht möglich. Ähnlich verhält es sich mit den Mechanismen, die das Pulver elektrostatisch aufladen, um die Pulverpartikel gezielt zum Substrat zu leiten und dort anhaften zu lassen. Es existieren zwei gegensätzliche Auflademechanismen, die jeweils ihren eigenen optimalen Einsatzbereich abdecken. Während die Koronaaufladung mit externen, hochspannungsführenden Elektroden Probleme bei der Beschichtung komplexer Werkstücke hat, versagt die triboelektrische Aufladung bei der Verwendung sehr feiner Pulver. Verändern sich die Anwendungsbedingungen, muss der Beschichtungsvorgang unterbrochen werden, um die Pistole zu wechseln. Das von Domnick und Pulli entwickelte Pulversprühsystem passt die Form des Sprühstrahls im laufenden Prozess an die Werkstückgeometrie an und vereint beide Auflademechanismen in einem Sprühwerkzeug. Zeitaufwändige Systemwechsel sind damit passé.

Für die variable Sprühstrahlformung sorgen zusätzliche Steuerluftkanäle an der Düse, die um den eigentlichen Pulverauslass herum angeordnet sind. Durch die Variation der Steuerluftströme lässt sich der Durchmesser der Pulverwolke stufenlos verändern - etwa um den Faktor Fünf von extrem gerichtet bis breit gestreut. "Die Kombination der tribolelektrischen Pulveraufladung und der Koronaaufladung in einer Pistole reduziert u. a. die Konzentration an freien Luftionen und damit die Ladungsdichte in der applizierten Schicht", erläutert Pulli. Die neue Pistole zeigt in Praxistests eine ähnlich geringe Rücksprüherneigung und eine ebenso gleichmäßige Beschichtung kritischer Werkstückbereiche wie Tribo-Pistolen, funktioniert im Gegensatz zu diesen aber auch mit sehr feinen Pulvern. Der Auftragswirkungsgrad der neuen Pistole liegt bis zu 15 Prozent über dem konventioneller Systeme. Dies gilt sowohl für die feinkörnigen Automobilklarlacke als auch für komplexe Teile wie Briefkästen, die neben ebenen Flächen auch schwer zugängliche Vertiefungen und Hinterschneidungen aufweisen.

Das Pulversprühorgan wurde mit Hilfe der Strömungssimulation ausgelegt. Die Simulation ersetzte lange Versuchsreihen als es darum ging, eine Pistolengeometrie zu finden, die eine optimale Steuerung der Sprühstrahlbreite erlaubt. "Nur dadurch war es möglich, innerhalb von vier Monaten eine Pistole zu konstruieren, die ohne nachträgliche Modifikationen alle Anforderungen erfüllte", erklärt Domnick. Realisiert wurden die Versuchsmuster und erste Prototypen der Sprühpistolen in Kooperation mit R.O.T., Überlingen.

Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik
und Automatisierung IPA
Dr.-Ing. Joachim Domnick
Telefon: +49(0)711/970-1762
E-Mail: joachim.domnick@ipa.fraunhofer.de

Dipl.-Ing. Karlheinz Pulli
Telefon: +49(0)711/970-1125
E-Mail: karlheinz.pulli@ipa.fraunhofer.de

Michaela Neuner | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipa.fraunhofer.de

Weitere Berichte zu: Beschichtung Pulverlack Pulversprühsystem

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie
11.12.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Bioverfahrenstechnik - Mit Kugeln optimal messen
01.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit Quantenmechanik zu neuen Solarzellen: Forschungspreis für Bayreuther Physikerin

12.12.2017 | Förderungen Preise

Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen

12.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik