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Fraunhofer IPA Virtuelle Lackierkabinen als Basis für energiesparende Prozesse

| Redakteur: Stefanie Michel

Mit numerischen Simulationen lassen sich effizient die Luftströmung bei der Lackierung abbilden. Damit werden die Lackieranlagen stetig optimiert und neue Methoden zur Entfernung des Oversprays entwickelt, wie das Fraunhofer IPA mitteilt.

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Die Luftströmung in der Lackierkabine und die Bewegung der Tröpfchen werden berechnet, um die Luftführung in Umluft betreiben zu können.
Die Luftströmung in der Lackierkabine und die Bewegung der Tröpfchen werden berechnet, um die Luftführung in Umluft betreiben zu können.
(Bild: Fraunhofer IPA)

Beim Spritzlackieren entsteht immer ein gewisser Lacknebel (Overspray), der nicht das Objekt trifft und bislang mit aufwändiger Anlagentechnik entfernt werden muss. Die dazu benötigte Luftströmung in der Lackierkabine wird beheizt und befeuchtet. Die eingesetzten Energiemengen sollen jetzt durch bedeutend effizientere Umluftanlagen unter Wiederverwendung der Abluft deutlich reduziert werden. Für die bisher empirisch aufgebauten Lackiertechnikverfahren kommen nun numerische Verfahrenssimulationen zur Anwendung.

Durch Simulation wird exaktes Verständnis des Lackierens erreicht

Wissenschaftler vom Fraunhofer IPA in Stuttgart simulieren Lackierkabinen, um Lackiertechniken zu entwickeln und abzusichern. Dabei wird die komplexe Bewegung der Lacktröpfchen in dem turbulenten Luftströmungsfeld unter Berücksichtigung der Gravitations- und elektrischen Kräfte bei der Spritzlackierung berechnet. Außerdem wird das Lösemittel, das die Lacktröpfchen abdunsten, in die mathematische Beschreibung einbezogen.

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Das Verfahren beschreibt alle Vorgänge im Lackierprozess, sodass erstmals ein exaktes Verständnis des Lackierens erreicht wird, wie es nur durch numerische Simulation auf Basis der elementaren Naturphänomene möglich wird. Enthalten in der Berechnung ist die Luftversorgung der Kabine, die Luftströmung in der Kabine, der statistische Flug der Lacktropfen, die Abdunstung und die Verbreitung der Lösemittel in der Lackierkabine. So werden die Anlagen und der Lackiervorgang systematisch optimiert und neue Methoden zur Entfernung des Oversprays entwickelt.

Energieeffiziente Umlufttechnik wird bereits eingesetzt

Ein großer Anlagenbauer hat nach der Simulation der Anlagen durch das Fraunhofer IPA diese energieeffiziente Umlufttechnik in Werken der Automobilindustrie umgesetzt. Auf diese Weise wurde eine Vorgehensweise an realen Anlagenplanungen mit umfassend neuen Perspektiven etabliert: „Die numerische Simulation hilft, die Technik zu verstehen, die Planungen abzusichern und schnell umzusetzen sowie neue Ideen zu entwickeln, um Prozesse effizienter zu gestalten“, fasst Dr. Oliver Tiedje zusammen, der die Gruppe Nassapplikations- und Simulationstechnik am Fraunhofer IPA leitet.

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