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Overspray away IPA-Forscher optimieren die elektrostatische Spritzlackierung

Quelle: Fraunhofer IPA 3 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut IPA Produktionstechnik und Automatisierung
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Weniger Sprühnebel (Overspray) und höhere Effizienz beim elektrostatischen Spritzlackieren verspricht eine neue Modellierungsmöglichkeit vom Fraunhofer IPA.

Die elektrostatisch unterstützte Spritzlackierung gibt es schon seit rund 80 Jahren. Doch wie genau der Prozess abläuft, stand bisher in den Sternen. Per neuartiger Simulation ist es Forschern nun gelungen, den Effekten ihre Geheimnisse zu entlocken. Das bringt Vorteile ...(Bild: Fraunhofer IPA)
Die elektrostatisch unterstützte Spritzlackierung gibt es schon seit rund 80 Jahren. Doch wie genau der Prozess abläuft, stand bisher in den Sternen. Per neuartiger Simulation ist es Forschern nun gelungen, den Effekten ihre Geheimnisse zu entlocken. Das bringt Vorteile ...
(Bild: Fraunhofer IPA)

Hochspannung hilft, Sprühverluste zu vermeiden, wie die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) erklären. Welche physikalischen Prozesse bei der elektrostatisch unterstützten Spritzlackierung ineinandergreifen, zeigt jetzt erstmals ein Computermodell. Mit dessen Hilfe lassen sich Lacke, Lackieranlagen und Abläufe in Lackierbetrieben optimieren, wie man betont. Schließlich könne man nur etwa verbessern, wenn man versteht, was man tut. Doch beim elektrostatisch unterstützten Spritzlackieren war man bisher auf Trial-and-Error angewiesen, wie die Forscher anmerken. Gehen wir aber noch ein paar Schritte zurück. Die elektrische Lackapplikation wurde in den 1940-er-Jahren entwickelt, um Sprühverluste zu reduzieren. Das Prinzip ist einfach: ein rotierender Zerstäuber, die sogenannte Glocke, die unter Spannung steht, erzeugt negativ geladene Farbtröpfchen und beschleunigt diese auf mehrere hundert Stundenkilometer. Der Flug der Tröpfchen wird gelenkt durch ein Hochspannungsfeld zwischen der Glocke und dem zu beschichtenden Bauteil. So lässt sich der Sprühnebel, der normalerweise zu Verlusten von über 50 Prozent führt, auf 20 Prozent reduzieren.

Unerwartete Erkenntnisse bei der Grundlagenforschung

Um den Prozess weiter optimieren zu können, muss man nach Aussage der IPA-Forscher wissen, wann, wie und wo die Tröpfchen elektrische Ladungen aufnehmen. Aber genau das habe aber bisher niemand erforscht. Im Forschungsprojekt „MoELa“ hat ein IPA-Team deshalb zusammen mit Ingenieuren der Hochschule Esslingen jetzt diese Lücke geschlossen, wie man betont. Im ersten Schritt hat man experimentell untersucht, wie sich die Leitfähigkeit eines eigens angefertigten Modelllacks durch Zugabe von Additiven verbessern lässt. Diese modifizierten Lacke wurden dann von einem Lackierroboter auf Bauteile gesprüht. Eine Hochgeschwindigkeitskamera dokumentierte den Prozess. Mithilfe der Bilder ließen sich Geschwindigkeit und Größe der Tröpfchen feststellen. Gemessen und ausgewertet wurde dabei auch die Menge der negativen Ladungen, die auf dem beschichteten Bauteil ankamen. Das Ergebnis habe die Experten überrascht, denn sie hätten erwartet, dass die Zahl der registrierten Ladungen größer werde, wenn mehr Lack versprüht wurde. Das war aber nicht der Fall! Die Menge der Ladungen blieb erstaunlicherweise gleich, heißt es dazu. Eine Erklärung fand das Forscherteam erst durch die anschließende Simulation.

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