Reges Treiben herrscht rund um das Thema Oberflächen in der Fahrzeugfertigung. Zu den neuen Anforderungen an die Optik und Haptik gesellen sich auch die entsprechenden Technologien zur Herstellung und Beschichtung. Hier sind Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit die Maßstäbe bei Neu- und Weiterentwicklungen.

Continental verarbeitet Fläche von 14.000 Fußballfeldern

Wie die Geschäftseinheit Surface Solutions von Continental meldet, steht alleine das Jahr 2020 für eine Produktion von 100.000.000 Quadratmetern Oberflächen, unter anderem auch für E-Fahrzeuge. Dies entspricht in etwa einer Fläche von 14.000 Fußballfeldern. Im vergangenen Jahr habe man ein Zehntel des weltweiten Umsatzes mit Innenraummaterialien für Fahrzeuge mit elektrischen Antrieben generiert, sagt Dirk Leiß, der die Geschäftseinheit Surface Solutions verantwortet.

Continental fokussiert die Ausstattung der Innenräume von Elektrofahrzeugen sowie autonome und alternative Mobilitätskonzepte. Für diese Sektoren erwarte man Zuwächse und biete aufgrund des gestiegenen Bewusstseins für Nachhaltigkeit grüne Materialien an. Dies bedeute den Verzicht auf Material tierischen Ursprungs und den Einsatz recycelter Produkte. Außerdem erkenne man einen Trend hin zur Farbe weiß wie auch zu Holzoptiken.

Für den steigenden Bedarf nach Lichteffekten in Oberflächen hat Surface Solutions das transluzente Acella Hylite Concept vorgestellt. Vereinfacht gesagt, ermöglicht es Lichteffekte durch Hinterleuchten der Oberflächen. Eine Technik, die nicht zuletzt bei Elektrofahrzeugen und bei Konzepten rund um das autonome Fahren gefragt sei, sagt Ralf Imbery, der bei Continental Innovationen im Bereich der Oberflächen verantwortet. Und auch auf das Thema Pandemie mit seinen flankierenden Ansprüchen an Hygiene, zumal mit Blick auf Sharing-Konzepte, müsse man Antworten bieten, heißt es bei Continental.

Sauberkeit bei der Verarbeitung als oberstes Credo

Ein wachsendes Feld für neue Prozesse im Automotive-Umfeld öffnet die Elektromobilität mit ihren Komponenten. Eines der obersten Gebote bei Hightech-Oberflächen lautet Sauberkeit beziehungsweise saubere Kontaktstellen. Diese seien gerade bei der elektrischen Verbindung der Batteriezellen mit dem Ableiter entscheidend für eine hohe Energiedichte und die sichere Funktion des Akkus, weiß man beim Experten für Schneestrahlreinigung Acp Systems. Das Stuttgarter Unternehmen zeigt aktuell, wie sich in der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien und Brennstoffzellen Kontaktierungen reinigen lassen und wie das entsprechende Verfahren in eine automatisierte Fertigungsumgebung integriert werden kann.

Bei ihrer quattroClean-Schneestrahltechnologie sprechen die Experten von einer trockenen, effektiven und vergleichsweise kostengünstigen Reinigungslösung. Diese sei geeignet, partikuläre Verunreinigungen bis in den Submikrometer-Bereich und filmisch-chemische Kontaminationen sowohl ganzflächig als auch partiell prozesssicher und reproduzierbar von Oberflächen zu entfernen. Den Verunreinigungen rückt das System mit flüssigem, nicht-korrosivem Kohlendioxid zu Leibe. Eingesetzt wird die Lösung bereits in der Serie bei Kontaktflächen von Batteriezellen, bei prismatischen, zylindrischen Rund- oder Pouchzellen und Leadframes beziehungsweise bei den Bondflächen von Leiterplatten.

In der Fertigung von Wasserstoff-Luftsauerstoff-Brennstoffzellen dient das Verfahren zur Reinigung von Bipolarplatten aus Edelstahllegierungen nach der Laserbearbeitung, die es von Schmauchspuren zu befreien gilt. Die CO2-Partikel werden dabei über eine verschleißfreie Zweistoff-Ringdüse gebündelt und auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt, die Verunreinigungen anschließend durch die aerodynamische Kraft der Druckluft von der Oberfläche weggeströmt und einer integrierten Absaugung aus dem Reinigungsmodul ausgetragen. Für eine gleichbleibend hohe Prozessstabilität überwacht ein Sensorsystem die Strahlkonsistenz jeder Düse.

Wie sich Stahl randscharf vor Korrosion schützen lässt

Der Oberflächenexperte Holder gab kürzlich bekannt, dass er mit den Experten für Spezialchemikalien für die Oberflächentechnik von Coventya in eine nachhaltige Zink-Nickelbeschichtung investiert hat. Besonders die alkalische Zink-Nickel-Beschichtung soll sich aufgrund ihrer Eigenschaften für den Korrosionsschutz von Stahlbauteilen wie Achsträger eignen. Um die Nachhaltigkeit zu verbessern, ersetzt Coventya mit seiner patentierten 3S-Technologie herkömmliche Metallanoden wie Nickel oder Stahl durch größenselektive Membrananoden im alkalischen Performa-Zink-Nickel-Verfahren. Störende Karbonate und Sulfate aus der stetigen Elektrolytalterung diffundieren dabei durch eine mikroporöse Membran. Im Gesamtvergleich soll die 3S-Membrantechnologie bei gleichem Anlagenausstoß bis zu 50 Prozent CO2 gegenüber den konventionellen Systemen ohne Membrantechnik einsparen.

Ein optimiertes Spritzverfahren stellt derzeit das Unternehmen Dörken vor. Konkret geht es um eine randscharfe Beschichtung von Bauteilen mit Zinklamellensystemen ohne Maskierung. Entwickelt hat der Materialhersteller das Verfahren gemeinsam mit dem Geräthersteller Walther als Alternative zur gängigen Lackiertechnik für all jene Bauteile, bei denen nur bestimmte Bereiche eine Beschichtung etwa gegen Korrosion erhalten sollen. Bei Spritzapplikationen kann es zum sogenannter Overspray kommen. Um dies zu vermeiden, kann eine E-Statik-Anlage eingesetzt werden, was allerdings das Maskieren der Bauteile erfordert. Gemeinsam haben die beiden Partner Mitte 2020 daher ein Entwicklungsprojekt gestartet, das man in diesem Frühjahr nun abschließen konnte. Es entstand eine Automatikspritzpistole, die in Verbindung mit einem Roboter „absolut reproduzierbare Ergebnisse liefert und nahezu ohne Sprühnebel randscharf Zinklamellensysteme appliziert“, heißt es bei Dörken.

Den Fokus richtete man auf das Applizieren auf rotationssymmetrische Bauteile wie etwa Radlager, Bremsscheiben oder Gewindeteile. Bei den Automatikspritzpistolen handelt es sich um Präzisionsgeräte mit feinsten Luftzufuhrkanälen und mikrofein aufeinander abgestimmten Düsen und Luftköpfen. Das Zinklamellenmaterial wird aus einem mit Druckluft beaufschlagten Materialdruckgefäß (MDG) zur Pistole gefördert. Druckluft und Beschichtungsmaterial werden durch getrennte Kanäle zur Düse geführt und dort mit zirka einem bar Luftdruck in feinste Partikel zerstäubt und auf das Bauteil appliziert. Der Ausstoß des Zinklammellenmaterials wird pulsierend gesteuert. Daraus resultiere ein gleichmäßiger Nassfilm, was für die Ausrichtung der Materialpigmente und damit für den späteren Korrosionsschutz entscheidend sei, sagen die Dörken-Experten. Sie sprechen von einer Schichtstärke von lediglich zehn Mikrometer, ohne dass es zur Verstopfung der Spritzpistole komme.

Künstliche Intelligenz jetzt auch für die Dickstoffapplikation

Smarte Algorithmen erobern jetzt auch den Bereich der Lackiertechnik. Der Anlagen- und Maschinenbauer Dürr erweitert das Einsatzfeld seiner Anwendungen mit KI von der Lack- nun auch auf die Dickstoffapplikation. Um an die Informationen aus Robotern, Trocknern, KTL-Anlagen oder der Fördertechnik heranzukommen, bedürfe es der passenden Schnittstelle auf der Steuerungsebene, heißt es bei Dürr. In Kombination mit historischen Daten und maschinellem Lernen könne man bislang unbekannte Fehlerquellen aufspüren oder Wartungsintervalle prädikativ planen, sagt Jens Häcker, Vice President Control Systems beim Unternehmen.

Um ältere wie neue Roboter wie auch Systeme anderer Hersteller zu vernetzen, setzt Dürr auf einen aus Hard- und Softwarekomponenten bestehenden Adapter. Die Daten lassen sich damit in eine einzige Analyse-Software einbinden. Dürr hat sein Modul Advanced Analytics dazu auf das Gewerk Sealing erweitert. Die KI kann beispielsweise Düsenstopfer erkennen, was im Vergleich zu klassischer Steuerungstechnik ein früheres Eingreifen ermöglichen soll.

Advanced Analytics bei Dürr erkennt frühzeitig Fehlerquellen bei der Lack- und jetzt auch bei der Dickstoffapplikation.
Mithilfe künstlicher Intelligenz lassen sich frühzeitig Fehlerquellen bei der Lack- und Dickstoffapplikation erkennen. Bild: Dürr

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