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Reinigung von Automobil-Kunststoffteilen

Reinigung von Automobil-Kunststoffteilen

Reinigung von Automobil-Kunststoffteilen

Für die Reinigung von Kunststoffteilen setzt ein Lohnveredler statt einer Powerwash-Anlage ein in die Fertigung integriertes CO²-Schneestrahl-Reinigungssystem ein. Dadurch konnten die Betriebskosten gesenkt und der Ausschuss deutlich verringert werden.

Die Techno Color GmbH & Co. KG, ein zur BENSELER-FIRMENGRUPPE gehörendes Unternehmen, lackiert und beschichtet hauptsächlich Kunststoffteile. Der im bayerischen Bogen ansässige Lohnveredler mit rund 145 Mitarbeitern konzentriert sich dabei in erster Linie auf Bauteile, die im Innenraum von Pkws zum Einsatz kommen. Gearbeitet wird mit mehreren Lackierstraßen, auf denen von Soft-, Dekor-, Metallic-, Metalleffekt- und Klarlacken über 2K-Lacke bis UV-härtende Lacksysteme verarbeitet werden können. Auch eine PVD-Beschichtungsanlage steht zur Verfügung. Lackiert wird für nahezu alle europäischen Fahrzeughersteller.

Für die Reinigung eines Herstelleremblems für Airbags vor der Lackierung war das Unternehmen auf der Suche nach einer effizienten Alternative zum vorhandenen Powerwash-System. “Diese empfindlichen Zierteile erhalten einen 3-Schichtaufbau mit Grundierung, PVD-Beschichtung und Klarlack. Gereinigt werden sie einmal als Rohteil und vor dem Auftrag des Klarlacks”, erklärt Gert Burger, Projektleiter für die Einrichtung von neuen Prozessen bei Techno Color.

Über Powerwash und Eispellets zur CO²-Schneestrahlreinigung

Die Reinigung erfolgte zunächst in einer vorhandenen Powerwash-Anlage. Da die Embleme vorwiegend mit Staub und Transportrückständen verunreinigt sind, war diese Art der Reinigung sehr aufwendig und durch die Haftwassertrocknung auch zeitintensiv.

Der Beschichtungsbetrieb verlegte den Prozess auf eine Lackierstraße ohne nasschemische Vorbehandlung und nutzte circa ein halbes Jahr lang ein Leihsystem für die Reinigung mit Eispellets. “Durch einen Beitrag in der JOT wurde ich dann auf das CO²-Schneestrahlsystem von acp aufmerksam, das mir noch effizienter und einfacher zu handhaben erschien”, so der Projektleiter.

Wesentliche Anforderung an das Schneestrahlverfahren war, dass die Verunreinigungen ebenfalls trocken mit reproduzierbarem Ergebnis und hoher Prozesssicherheit entfernt werden. Zudem sollte die vor dem zweiten Reinigungsschritt im PVD-Verfahren aufgebrachte Chromschicht nicht beeinträchtigt werden. Hohe Systemverfügbarkeit, geringer Platzbedarf und die einfache Integration in den bestehenden Lackierprozess stellten weitere Forderungen dar.

Darüber hinaus galt es Querkontaminationen, also die Gefahr, dass sich aufgewirbelter Schmutz auf einem bereits abgereinigten Bauteil ablagert, auszuschließen. Die generelle Eignung des Verfahrens klärte der Projektleiter durch Reinigungsversuche im Technikum des Anlagenherstellers ab. Bewertet wurden die Reinigungsergebnisse durch Vergleichsmessungen mit einem von acp entwickelten Messsystem (PartSens). Dieses arbeitet auf Basis der Streiflichttechnologie und erkennt und quantifiziert partikuläre Verunreinigungen.

Einfache Integration in den Lackierprozess

In einem nächsten Schritt wurde im August 2007 zunächst ein Testsystem direkt in die Lackierkabine integriert. Dafür bestückte der Reinigungsanlagenhersteller einen vorhandenen Lackierroboter mit einem Düsenarray mit fünf Reinigungsköpfen und unterstützte Techno Color bei der Programmierung der erforderlichen Roboterbewegungen. Die Einbindung in den Lackierprozess verlief unproblematisch. Für den Betrieb des Reinigungssystems mussten lediglich Leitungen für das flüssige Kohlendioxid und die Druckluft gelegt werden. Die Reinigung eines Trays mit 90 Zierteilen erfolgt im 40-Sekunden-Takt.

Durch die Möglichkeit der Bewegungsprogrammierung über den Roboter lässt sich das System schnell und einfach auch an andere Teilegeometrien anpassen. So nutzt der Lohnbeschichter die CO²-Schneestrahlanlage unter anderem inzwischen auch für die Reinigung dreidimensionaler Verkleidungsteile für Motorräder. Die kompakte Bauweise des Düsenarrays ermöglicht dabei auch die Reinigung schwer zugänglicher Bereiche.

Bessere Reinigung mit Zweistoffring-Düse

Beim Schneestrahlreinigungsverfahren wird im Gegensatz zur CO²-Pellet-Reinigung flüssiges Kohlendioxid als Strahlmittel eingesetzt. Das flüssige Kohlendioxid ist in der Handhabung sowie Förderung unkomplizierter als Eispellets. Auch die Vorratshaltung ist im Vergleich zur Pellet-Reinigung einfacher. Zurzeit verwendet der Lohnbeschichter noch Flaschenbündel. Die Umstellung auf einen CO²-Tank, der einmal monatlich gefüllt wird, ist aber fest eingeplant.

Die Besonderheit des Reinigungskopfes ist neben kompakten Abmessungen seine Ausführung als Überschall-Zweistoffring-Düse. Das flüssige Kohendioxid entspannt beim Austreten aus der Düse zu einem Schnee/Gas-Gemisch, das den Kernstrahl bildet. Zusätzlich wird Druckluft als Mantelstrahl zugeführt, der die CO²-Schneekristalle auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Die Beschleunigung mit Druckluft bewirkt eine im Vergleich zu Einstoff-Düsensystemen wesentlich höhere Reinigungsleistung bei geringem Kohlendioxidverbrauch.

Der ungiftige und nicht brennbare CO²-Schnee entfernt durch die Kombination mechanischer, chemischer sowie thermischer Eigenschaften feste und filmische Verunreinigungen trocken und rückstandsfrei. Beim Auftreffen auf die zu reinigende Oberfläche verflüssigen sich die Schneekristalle und sublimieren nach dem Aufprall. Durch den dabei entstehenden Sublimationsimpuls werden vorhandene partikuläre Feinstverschmutzungen gelöst und abgetragen.

In der Flüssigphase wirkt das umweltneutrale Kohlendioxid als Lösemittel und entfernt filmische Schichten oder Verunreinigungen. Die geringe Härte der winzigen Schneekristalle gewährleistet dabei, dass die Oberfläche der PVD-Schicht nicht beschädigt und die Qualität der Zierteile dadurch beinträchtigt wird.

50 Prozent geringere Betriebskosten

Durch den 3-Schichtaufbau sind bei den Zierteilen verschiedene Handlingarbeiten zwischen den einzelnen Prozessschritten erforderlich, dabei besteht immer die Gefahr einer erneuten Verschmutzung, die zu Ausschuss führt.

Reinigung von Automobil-Kunststoffteilen

Seit der Beschichtungsbetrieb mit der CO²-Schneestrahlreinigung arbeitet, hat sich der Ausschuss mindestens halbiert. Einen weiteren Vorteil des Verfahrens sieht der Lohnveredler in den vergleichsweise geringen Betriebskosten des Verfahrens. “Verglichen mit der Eispelletreinigung ist das CO²-Schneestrahlen um rund 50 Prozent günstiger”, erklärt Burger. Auch gegenüber einer Powerwash-Anlage ergäben sich wirtschaftliche Vorteile. So ist der Platzbedarf geringer und es wird weder Wasser noch Chemie benötigt. Eine Abwasseraufbereitung beziehungsweise Abfallentsorgung entfällt.

Techno Color hat deshalb bereits in ein zweites CO²-Schneestrahlsystem investiert, das in einer anderen Lackierstraße direkt vor der Lackierkabine eingesetzt wird.

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