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Branchenmagazin für Farben und Lacke: Auf dem Weg zu null Qualitätsproblemen bei Autolacken mit Echtzeit-Viskositätsüberwachung und -steuerung

Auf dem Weg zu null Problemen mit der Lackqualität von Kraftfahrzeugen mit Echtzeit-Viskositätsüberwachung und -steuerung

Bei all den Fortschritten in der Automobilkonstruktion und -herstellung im Laufe der Jahre gab es eine Konstante: Die Fahrzeugästhetik ist ein entscheidender Faktor bei den Kaufentscheidungen der Verbraucher. Oberflächenkonsistenz, Qualität und Vielfalt spielen beim Kauf die wichtigste Rolle. Bei Beschichtungs- und Veredelungsprozessen für Kraftfahrzeuge werden fortschrittliche Technologien verwendet, um dauerhafte Oberflächen und hochwertige Oberflächen herzustellen, die Effizienz zu maximieren und die Umweltvorschriften einzuhalten. Quantität und Qualität von Farbe und Beschichtung haben einen offensichtlichen Einfluss auf die Herstellungs-, Verkaufs- und Wartungskosten. Qualitätsprobleme können schnell zu Unzufriedenheit der Kunden, teuren Rückrufen und Haftungsproblemen führen. Die Sicherstellung der korrekten Lack- und Beschichtungsqualität ist jedoch einfach und mit einem einzigen Knopfdruck möglich.

Die richtige Lackviskosität ist der Schlüssel zu einer guten Oberflächenqualität. Leistungsparameter hängen alle direkt mit der Viskosität der flüssigen Beschichtung zum Zeitpunkt der Anwendung zusammen. Dazu gehören der Aufbau des Beschichtungsfilms, die Effizienz der Farbübertragung, die Schichtdicke und -abscheidung, die Farbübereinstimmung, die Oberflächenqualitäten und die chemische Beständigkeit. Die Viskosität ist der Hauptfaktor, der die Dicke und Haftung der Beschichtung beeinflusst. Eine ordnungsgemäße Viskositätskontrolle gewährleistet die Qualität und Lebensdauer des Anstrichs und trägt dazu bei, die höchsten Anforderungen an die Qualität und Produktivität des Lackierprozesses zu erfüllen.

In modernen Automobilbeschichtungsverfahren werden Anti-Chip-Beschichtung, Grundierung, Grundierung und Klarlack typischerweise durch Sprühen aufgebracht, wodurch die Verwendung von Zerstäubern erforderlich wird. Die Qualität der Zerstäubung beeinflusst die Qualität der Spritzbeschichtung. Die Sprühapplikation erfordert eine möglichst niedrige Viskosität, um die Zerstäubung zu optimieren. Wenn jedoch die Viskosität zu niedrig ist, kommt es auf vertikalen Oberflächen zu einem Absacken des Films, was zu Unebenheiten in der Beschichtung führt. Dies erfordert Oberflächen mit komplexen rheologischen Eigenschaften. Sie müssen während des Sprühens eine niedrige Viskosität und eine viel höhere Viskosität aufweisen, wenn das Material auf der zu beschichtenden Oberfläche landet. Darüber hinaus hängt die Lackviskosität von der Temperatur ab, so dass zur Aufrechterhaltung der Oberflächenqualität die Viskosität für die Umgebungstemperatur des Prozesses kompensiert werden muss.

Traditionell wird die Viskosität beim Sprühlackieren unter Verwendung eines Effluxbechers durchgeführt. Der Bediener füllt den Becher mit Farbe und misst die Zeit, die zum Entleeren des Bechers erforderlich ist. Je länger die Zeit ist, desto höher ist die Viskosität. Dies erfolgt normalerweise in Abständen von 15 Minuten oder länger, so dass Abweichungen in der Lackviskosität erst nach dem Aufsprühen einer erheblichen Menge Farbe festgestellt werden können. Auch die Temperaturregelung von Bechermessungen ist schwierig, wenn nicht unmöglich, was zu möglicherweise großen Abweichungen zwischen den gemessenen Werten und der tatsächlichen Viskosität zum Zeitpunkt der Anwendung führt.

Im Gegensatz dazu führt die Inline-Überwachung der Viskosität einer Beschichtung zu einer höheren Beschichtungsqualität, höheren Ausbeuten, erheblichen Einsparungen bei der Verwendung von Beschichtungen und Lösungsmitteln und minimiert die Ausfallzeit des Beschichtungsprozesses im Vergleich zu herkömmlichen Offline-Messungen mit dem Effluxbecher.

Temperaturschwankungen führen zu Viskositätsänderungen der Lackmaterialien, was zu strukturellen Unterschieden oder zum Absacken führt. In den meisten Lacksystemen besteht die Tendenz zur Sedimentation der enthaltenen Bindemittel- und Pigmentkomponenten. Inhomogenes Lackmaterial führt zwangsläufig zu einem unzureichenden Lackierergebnis. Abgesetzte Lackkomponenten können zu Verstopfungen und zur allmählichen Verstopfung von Linien führen. Abplatzende Lackkomponenten führen zu einer Verschmutzung des Lackfilms. Tabelle 1 zeigt einige der typischen Lack- und Beschichtungsfehler des Autos und ihre Ursachen.

Die Beschichtungskonsistenz über Lackierlinien im Werk kann auch bei unterschiedlichen Temperaturen und Verdunstungsbedingungen durch Automatisierung des Dosiersystems mit einer Steuerung unter Verwendung kontinuierlicher Echtzeit-Viskositätsmessungen erreicht werden.

Herausforderungen beim Lackieren und Beschichten

Automobilunternehmen und Beschichter erkennen die Notwendigkeit, die Viskosität zu überwachen, aber diese Messung außerhalb des Labors hat Prozessingenieure und Qualitätsabteilungen im Laufe der Jahre herausgefordert. Bestehende Labordrehviskosimeter, Rheometer und Temperaturüberwachungssysteme sind in Prozessumgebungen von geringem Wert. Die Viskosität wird direkt von Temperatur, Schergeschwindigkeit, Durchflussbedingungen, Druck und anderen Variablen beeinflusst, die für Laborproben sehr unterschiedlich sind als im tatsächlichen Prozess. Herkömmliche Instrumente wie Durchflussbecher, Tauchbecher, Rotationsviskosimeter, Kegel- und Plattenviskosimeter und Blasenviskosimeter sind langsam, arbeitsintensiv, zeitaufwendig und neigen zu Ungenauigkeiten.

Farben sind typischerweise scherverdünnend und haben eine niedrigere Viskosität bei höheren Schergeschwindigkeiten. Dies ist vorteilhaft für die Lackleistung, da es wichtig ist, dass die Farbe als gleichmäßige Schicht aufgetragen wird und nach dem Auftragen an Ort und Stelle bleibt. Herkömmliche Viskosimeter erreichen jedoch nicht die hohen Schergeschwindigkeiten des Sprühprozesses und können daher nur indirekt Auskunft über die Leistung der Farbe zum Zeitpunkt des Auftragens geben. Die Temperatur ist auch eine entscheidende Variable bei der Bestimmung der Viskosität, aber Bechermessungen haben weder eine Temperaturmessung noch eine Kontrolle und können daher nicht direkt mit der tatsächlichen Sprühtemperatur verglichen werden. Dies kann zu Schwankungen der Beschichtungsqualität führen, wenn die Prozesstemperatur variiert.

Genaue und reaktionsschnelle Inline-Viskositätsmessung

Die automatisierte Inline-Viskositätsmessung ermöglicht die kontinuierliche Überwachung der Farbe am Auftragspunkt. Es ermöglicht die Kontrolle der Lackviskosität, um eine gleichmäßige Qualität des Endprodukts sicherzustellen. SRV-Viskosimeter von Rheonics ist ein ausgeglichener Torsionsresonator Kompaktes Inline-Prozessviskosimeter mit integrierter Flüssigkeitstemperaturmessung (Abbildung 1). Mit einer Messzeit von einer Sekunde werden Viskositätsschwankungen im Prozessstrom in Echtzeit erfasst, sodass Korrekturmaßnahmen ergriffen werden können, sobald Abweichungen auftreten. Das Inline-Viskositätsmanagement mit dem Rheonics SRV kann dazu beitragen, die häufigsten Probleme bei der Fahrzeugbeschichtung wie Orangenhaut, Trübung und Fleckenbildung, Farbabweichungen und Lösungsmittelknall zu lindern, die sich negativ auf die Qualität der Fahrzeugoberfläche auswirken können.

 

SRV - 3/4 "NPT - Inline-Prozessviskositätssensor für Druck-, Beschichtungs-, Lebensmittel-, Misch- und Schleifanwendungen

ABBILDUNG 1: Rheonics Inline-Viskosimeter, SRV.

 

Der kompakte Formfaktor des SRV ermöglicht die direkte Installation in der Lackierlinie nahe dem Auftragspunkt. Das System bleibt geschlossen; Farbe muss nicht gehandhabt oder übertragen werden, um eine Viskositätsmessung durchzuführen. Sensoren mit kleinem Formfaktor, die für gefährliche Umgebungen geeignet sind, erleichtern die Installation und Wartung. Es gibt keine Verbrauchsmaterialien, Probenahmen und es ist keine Reinigung erforderlich. Die Messung ist kontinuierlich und liefert ein klares Viskositätssignal, das zur Überwachung und Steuerung der Lackviskosität und zur Protokollierung der Viskosität verwendet werden kann, um bei der Diagnose von Qualitätsproblemen zu helfen.

Rheonics-Resonanzsensoren weisen an sich hohe Schergeschwindigkeiten auf, die bis auf das Hochscherplateau typischer Farbsysteme reichen. Diese Resonanzsensoren messen Viskositäten, die das Verhalten von Farben bei ihren Schergeschwindigkeiten widerspiegeln, anstatt indirekte Messungen durchzuführen, die durch Ausprobieren korrigiert werden müssen, um die tatsächlichen Lackierbedingungen widerzuspiegeln.

Liefert temperaturkompensierte Viskositätswerte

Rheonics-Sensoren verfügen über eine integrierte Temperaturmessung, mit der die Temperatur der Farbe zum Zeitpunkt des Auftrags überwacht werden kann. Dies ermöglicht die Einstellung der Viskositätswerte auf einen temperaturkompensierten Viskositätswert, der für die Abschätzung der Pigmentbeladung aus Echtzeitmessungen wesentlich ist.

Zu den einzigartigen Vorteilen des SRV für Autolack- und Beschichtungsanwendungen gehören:

  • Funktioniert genau mit Farben und Beschichtungen auf Lösungsmittel- und Wasserbasis.
  • Robuster, hermetisch abgedichteter Sensorkopf. Das SRV kann inline oder mit einem mit Lösungsmittel benetzten Lappen gereinigt werden, ohne dass eine Demontage oder Neukalibrierung erforderlich ist.
  • Keine beweglichen Teile, die altern oder mit Farbsedimenten verschmutzen könnten.
  • Unbeeinflusst von den Montagebedingungen - kann in jedem Teil des Lackiersystems montiert werden.
  • Unempfindlich gegen Partikel; Kein Problem mit Verschmutzung oder engen Lücken im Sensor.
  • Alle benetzten Teile sind aus Edelstahl 316L - keine Korrosionsprobleme mit handelsüblichen Farben, Additiven oder Lösungsmitteln.
  • Zertifiziert nach ATEX und IECEx als
    Eigensicher - kann in allen verwendet werden
    lösungsmittelbasierte Operationen.
  • Breiter Betriebsbereich und einfache Integration - Sensorelektronik und Kommunikationsoptionen machen die Integration und den Betrieb in industrielle SPS- und Steuerungssysteme extrem einfach.
  • Leistungsstarke Software - Die Rheonics PaintTrack-Software ist bequem und intuitiv und wird von einem proprietären, fortschrittlichen KI-System der fünften Generation für einfaches Klicken und Ausführen mit Klicks unterstützt. Es unterstützt mehrere HMIs für Bediener, Produktionsleiter, Qualitätsmanager und Managementansicht. Entwickelt für die automatisierte Instrumentensteuerung und Datenerfassung in der Fabrikumgebung (Abbildung 2).

ABBILDUNG 2: Rheonics Inline-Viskosimeter und PaintTrack-System zeigen die Inline-Integration des Viskosimeters in den Autolackierungsprozess.

Komplette Systemübersicht und vorausschauende Kontrolle

Rheonics-Resonanzsensoren ermöglichen zusammen mit dem Rheonics PaintTrack-Steuerungssystem und der Software die Online-Steuerung der temperaturkompensierten Viskosität von Grundierungen und Beschichtungen in mehreren Lackierlinien. Die Beschichtungskonsistenz über Lackierlinien im Werk kann auch bei unterschiedlichen Temperaturen und Verdunstungsbedingungen durch Automatisierung des Dosiersystems mit einer Steuerung unter Verwendung kontinuierlicher Echtzeit-Viskositätsmessungen erreicht werden.

Zu den Hauptvorteilen des PaintTrack-Steuerungssystems und der Software gehören:

  • Reduzieren und eliminieren Sie Rüstzeiten und Ausschuss, indem Sie vorab ausgeführte Aufträge für Nachbestellungen laden.
  • Verbessern Sie die Lackierqualität und senken Sie die Kosten: Erzielen Sie Farbkonsistenz, reduzieren Sie Beschichtungsfehler, indem Sie während des Prozesses die richtigen Farbeigenschaften sicherstellen.
  • Komplette Automatisierung für verbesserte Produktivität und Effizienz: Maximieren Sie die Lackiergeschwindigkeit, verringern Sie die Abhängigkeit von manuellen Maschineneinstellungen und manuellen Messtechniken.
  • Robuste Genauigkeit und Wiederholbarkeit: Keine Wartung, keine Neukalibrierung = keine Aufmerksamkeit erforderlich.
  • Temperaturkompensierte Viskosität mit proprietärer Predictive Tracking Control: Lösung, die Farbe und Lackqualität bei jedem Auftrag von Anfang bis Ende präzise festlegt und wiederholbare Ergebnisse liefert.
  • Sie können den Becher aus der Gleichung herausnehmen: Der Beschichtungsprozess entspricht wissenschaftlichen Standards und ist 100-mal genauer und auflösender als durchschnittliche Effluxbecher.

Fazit

  1. Vibrationsviskosimeter wie das Rheonics SRV kommen den hohen Schergeschwindigkeiten beim Sprühlackieren näher als Rotations- oder Becherviskosimeter. Daher kommen Messungen mit dem SRV der Vorhersage des Verhaltens von Farbe unter tatsächlichen Sprühbedingungen am nächsten.
  2. Die Inline-Viskositätskontrolle mit dem SRV und Rheonics PaintTrack ermöglicht eine kontinuierliche Viskositätskontrolle, wobei die erforderlichen Verdünnungen in Echtzeit vorgenommen werden. Die Beschichtungsqualität ist vom Beginn einer neuen Trommel bis zum Ende garantiert.
  3. Rheonics SRV und PaintTrack steuern die tatsächliche temperaturkompensierte Viskosität, ein wichtiger Prädiktor für den Pigmentgehalt und die endgültige Beschichtungsqualität.

Referenzen

  1. https://www.autoblog.com/2020/05/04/tesla-model-y-paint-issues-fix-detail-video/
  2. SRV-Inline-Viskosimeter: https://rheonics.com/products/inline-viscometer-srv/
  3. SRV-Funktionsprinzip: https://rheonics.com/whitepapers/

Inhalt

Branchenmagazin für Farben und Lacke - PCI (https://www.pcimag.com/) veröffentlicht einen Artikel über das Inline-Viskosimeter SRV und PaintTrack von Rheonics. Der Artikel beschreibt, wie die Beschichtungskonsistenz über Lackierlinien im Werk auch bei unterschiedlichen Temperaturen und Verdunstungsbedingungen durch Automatisierung des Dosiersystems mit einer Steuerung unter Verwendung kontinuierlicher Echtzeit-Viskositätsmessungen erreicht werden kann.

Finden Sie den Link zur Publikation.

PCI - Website-Funktion
PCI - Veröffentlichung im November 2020
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Zugehöriger Anwendungshinweis

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