Robotik

Ralf Högel | Günter Herkommer,

Vier Lackierpistolen an einem Arm

Roboter mit vier Lackierpistolen am Handgelenk sieht man in der Praxis selten. Doch nur diese ­technisch aufwendige Konzeption in Verbindung mit einer ausgeklügelten Anlagentechnik ermöglichte bei Cooper Standard eine hochflexible Lösung für die Beschichtung unterschiedlicher Gummiprofile für die Fahrzeugindustrie.

© Yaskawa

Cooper Standard zählt mit rund 20.000 Beschäftigten an über 70 Standorten weltweit zu den Top-Lieferanten der Automobilindustrie. Am Standort Lindau unterhält die amerikanische Unternehmensgruppe ein Entwicklungs- und Fertigungszentrum für technologisch komplexe Gummiprofile, wie sie in den Cabriolets der Premiumhersteller zum Einsatz kommen. Warum die im Fachjargon NVH-Systeme – NVH für Noise, Vibration und Harshness – genannten Profile überhaupt beschichtet werden müssen, erklärt Marcus Birker, Projektleiter Oberflächentechnik bei Cooper Standard: „Die Beschichtung erfolgt sowohl aus optischen als auch aus funktionellen Gründen. Bei den technischen Eigenschaften stehen Faktoren wie dauerhafter Schutz vor Witterungseinflüssen, Geräuschdämmung, Reibwertreduzierung und Beständigkeit im Fokus.“

Die Anlage arbeitet mit vier unab­hängigen Lackkreis­läufen, die direkt die jeweilige Pistole des Roboters versorgen.

© Yaskawa

Voraussetzung für Funktionssicherheit und Lebensdauer der Profile ist eine qualitativ hochwertige Beschichtung. Um dies sicherzustellen, hat sich Cooper Standard zur Investition in eine neue Anlagentechnik entschlossen. Warum man dabei dem Konzept mit zwei Lakieranlagen des Systemlieferanten Rippert aus Herzebrock-Clarholz gegenüber einer größeren Anlage den Vorzug gab, bringt Marcus Birker auf den Punkt: „Zwei wichtige Faktoren beim Beschichten der Profile heißen Verfügbarkeit und Flexibilität. In diesen beiden Punkten ist die Lösung mit zwei Anlagen in jedem Fall überlegen. Wir sind flexibler und  können mit den redundanten Systemen schnell auf unterschiedliche Losgrößen reagieren.“

Das Thema Verfügbarkeit bestimmte auch die Ausführung und Ausstattung der Lackieranlagen. Das heißt: Der Anteil an Zusatzausstattung sowie der Einsatz von Sensorik ist bewusst auf das Notwendigste reduziert, um Fehlerquellen von vorneherein auszuschließen. Zudem bevorzugt Cooper statt gängiger Power&Free-Fördertechnik produktspezifische Bauteil-Aufnahmen, mit denen die Anlagen manuell bestückt werden und die für jedes Produkt so ausgelegt sind, dass der vorgegebene Takt nach Möglichkeit eingehalten wird. In Sachen ­technischer Dokumentation allerdings kann von Reduzierung auf das Wesentliche keine Rede mehr sein: „Wir zeichnen permanent alle Produktionsdaten und Beschichtungsparameter auf und verfügen somit über ein lückenloses Qualitätsmanagement – eine unabdingbare Voraussetzung für einen Top-Lieferanten der Automobilindustrie“, so Birker.

Ebenso folgte die Auswahl der geeigneten Roboter einem exakt definierten Anforderungsprofil. Nach ausgiebigen Vergleichen fiel die Entscheidung auf die großen Lackierroboter Motoman EPX2800 des japanischen Herstellers Yaskawa. Ausschlaggebend hierfür war neben dem Arbeitsbereich von 2778 mm insbesondere die hohe Nutzlast des Roboters von 20 kg. Was es mit dem Traglast-Aspekt auf sich hat, klärt sich beim Blick auf den Roboter. Statt wie üblich mit einer Lackierpistole ausgestattet, trägt der EPX2800 derer vier. Samt der kompletten Prozesstechnik addiert sich somit ein beachtliches Gewicht am Handgelenk des Roboters.

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Die Gummiprofile beim Einlauf in die Lackier­anlage. Ein sauberes Arbeits­umfeld hat hier oberste Priorität.

© Yaskawa

Hinter der unkonventionellen und technisch sehr anspruchsvollen Lösung mit vier Lackierpistolen am Handgelenk steht ein durchdachtes Beschichtungskonzept: Die Anlage arbeitet mit vier unabhängigen Lackkreisläufen, die direkt die jeweilige Pistole des Roboters versorgen. Eine Wahl, die auch das von Cooper beauftragte Lackiertechnik-Unternehmen Lactec aus Rodgau mitgetragen hat. Dr. Thomas Scholz, Applikationsspezialist bei Lactec, erläutert die Vorteile des Konzeptes: „Zeitraubende Farbwechsel zwischen teilweise unverträglichen Lacksystemen und ineffiziente Spülvorgänge kennen wir hier nicht. Der Roboter hat für jeden Lack seine eigene Sprühpistole und ist damit außerdem optimal für Nass-in-Nass-Applikationen ausgerüstet. Der größte Vorteil aber ist neben der hohen Produktivität die grenzenlose Flexibilität, die es uns erlaubt, alle möglichen Produktvarianten ohne Umrüstungen am Roboter zu beschichten.“

Die besonderen Anforderungen an die Lackversorgung, die hinter dieser ungewöhnlichen Vier-Pistolen-Ausführung steckt, war – so Dr. Scholz – für Lactec eine Herausforderung: „Eine klassische Lackversorgung über Membranpumpe und Zahnrad-Dosierpumpe am Roboterarm ist bei der gleichzeitigen Verwendung von vier Lackierpistolen am Handgelenk allein aus Platzgründen nicht zu re­alisieren. Die Lösung brachte der ­Einsatz servomotorisch angetriebener Dosierzylinder, die die Lacke pul­sationsfrei und präzise dosiert zur ­Verfügung stellen. Jedes der vier ­Lackversorgungssysteme verfügt über einen eigenen Dosierzylinder.“

Diese Art der Dosiertechnik und das hochgenaue Bahnverhalten des Motoman Lackierroboters sorgen dafür, dass die strengen Vorgaben der Automobilhersteller hinsichtlich Beschichtungsqualität und Schichtdicke exakt und dauerhaft erfüllt werden. Je nach Produktvariante liegen die geforderten Schichtdicken zwischen 10 und 20 μm, wobei das Toleranzfenster nur geringste Abweichungen vorsieht. Dank eines schnell trocknenden Haftvermittlers und einer ausgeklügelten Lackier-Reihenfolge kann der Roboter die Profile direkt nach dem Primern mit 1- oder 2K-Decklack beschichten – hochproduktiv und ohne großen Zeitverlust für die Trocknung.

Ökologisch sind die Lackieranlagen dem Stand der Technik ebenfalls voraus: Zum Einsatz kommen ausschließlich Wasserlacke. Durch eine wegweisende Trockenabscheidung mit einer automatisch abreinigbaren Bürstenvorabscheidung werden 90 bis 95 % des anfallenden Oversprays vorabgeschieden, wodurch die wartungsintensiven Filterwechsel weitestgehend entfallen. Neben der Einsparung von rund 90 % der Filterkosten vermindern sich in gleichem Maße die Wartungs- und Entsorgungskosten. Last but not least wurde der Gesamt-Energiebedarf der Lackieranlage durch das intelligente Energie-Konzept von Rippert mit Umluftführung, Wärmerückgewinnung und diversen Steuerungs- und Regelmechanismen auf ein Minimum reduziert.

Autor: Ralf Högel ist freier Journalist aus Stadtbergen.

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