Ein Spritzgieß-Hersteller von Fahrzeugexterieur-Teilen hat die manuelle Reinigung durch eine vollautomatische CO2-Schneestrahlreinigung ersetzt und damit bereits nach drei Monaten einen Return on Investment erzielt. (Bild: alle ACP)
Der global tätige Kunststoff-Spritzgießer Rosti operiert in zwei Gruppen. Die Rosti Group ist in den Bereichen Verpackung, Geräte für den privaten und professionellen Einsatz, Büromaschinen und Life Sciences tätig. Die Rosti Automotive Group mit vier Produktionsstandorten in Großbritannien entwickelt und fertigt Interieur- und Exterieur-Komponenten und -Baugruppen für Automobilhersteller. Das Werk in Pickering (Nord Yorkshire) verfügt über zwei Lackierlinien.
Powerwash-System keine Alternative
Eine dieser Anlagen nutzt das Unternehmen für die Lackierung von rund 15 verschiedenen Exterieurteilen wie beispielsweise Spoiler, Kühlergrills, Spiegelgehäuse, Türgriffe und Zierleisten unter anderem für Fahrzeuge von Jaguar und Land Rover. „Wir lackieren in drei Schichten täglich zwischen 5.500 und 6.500 Teile, die vor dem Basecoat-Auftrag zuverlässig von Staub, Fasern und anderen bei der Lagerung entstanden Verschmutzungen befreit werden müssen. Selbst kleinste Partikel verursachen Einschlüsse, die sofort zu Ausschuss führen“, berichtet Thomas Clark, Paint Process Engineer bei Rosti Automotive Pickering. Die Reinigung erfolgte zunächst manuell mit Wischtüchern und Druckluftpistolen. Die Ergebnisse ließen allerdings zu wünschen übrig, wodurch hohe Ausschussraten entstanden.
Das Unternehmen suchte daher eine alternative, automatische Reinigungslösung. Ein Powerwash-System, das traditionell für die Reinigung von Kunststoffteilen eingesetzt wird, kam für Rosti nicht in Frage. „Ein Powerwash-System verbraucht viel Wasser, das entsorgt werden muss. Es ist daher unwirtschaftlich und nicht umweltfreundlich. Außerdem schränkt es die Freiheit beim Design der Bauteile ein. Denn es muss immer daran gedacht werden, dass die Reinigungsflüssigkeit vollständig entfernt werden kann, um Verschleppungen in die Lackieranlage auszuschließen“, erklärt Thomas Clark. Die Reinigung sollte deshalb weiterhin trocken erfolgen. Deshalb haben sich die Projektverantwortlichen über verschiedene CO2-Schneestrahl- und Trockeneisreinigungssysteme informiert.
Erfahrung im Automobilbereich ausschlaggebend
Das Schneestrahreinigungs-System ist mit einem Standard-Lackierroboter mit drei Düsenarrays ausgestattet. Die Roboteranlage ist in einer Zelle platziert und in die Lackierlinie integriert.
Mit dem Quattro-Clean-System der Firma ACP, Ditzingen, fand das Unternehmen die passende Lösung. Reinigungsmedium ist praktisch unbegrenzt haltbares, flüssiges Kohlendioxid, das Rosti über BOC (British Oxygen Company) bezieht. Es entsteht als Nebenprodukt bei chemischen Herstellungsprozessen sowie der Energiegewinnung aus Biomasse und ist daher umweltneutral.
Das nicht brennbare, nicht korrosive und ungiftige Kohlendioxid wird durch die verschleißfreie Zweistoffring-Düse des ACP-Systems geleitet und entspannt beim Austritt zu feinem CO2-Schnee. Dieser wird durch einen ringförmigen Druckluft-Mantelstrahl gebündelt und auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Beim Auftreffen des nicht abrasiven Schnee-Druckluftstrahls auf die zu reinigende Oberfläche kommt es zu einer Kombination aus thermischem, mechanischem, Sublimations- und Lösemitteleffekt. Durch diese vier Wirkmechanismen entfernt das Quattro-Clean-System filmische Kontaminationen, beispielsweise Reste von Löse- und Trennmitteln und Fingerabdrücke, sowie teilchenförmige, luftübertragene Verunreinigungen wie Staub, Partikel und Fusseln zuverlässig und reproduzierbar. „Ausschlaggebend bei der Entscheidung für die Reinigungslösung von ACP war, dass es unterschiedliche Verunreinigungen sicher entfernt. Außerdem wird das System bereits von verschiedenen OEM und Tier 1-Zulieferern in Europa eingesetzt. Der geringe Platzbedarf war ebenfalls wichtiger Faktor“, erklärt Thomas Clark.
Automatische Reinigung, eingebunden in Lackierprozess
Abgestimmt auf die Anforderungen bei Rosti Automotive Pickering konzipierte ACP ein Reinigungssystem mit einem Standard-Lackierroboter, der über drei Düsenarrays verfügt. Sie sind jeweils mit sechs Quattro-Clean-Düsen ausgestattet. Druckluft und das flüssige Kohlendioxid werden dem Array über ein Schlauchsystem zugeführt. Die Roboteranlage ist in einer Zelle – ähnlich einer Lackierkabine – platziert und in die Lackierlinie integriert. Steuerungstechnisch ist das Reinigungssystem ebenfalls in die Lackieranlage eingebunden, was die Bedienung vereinfacht. „ACP hat uns sowohl bei der Konzeption als auch der Inbetriebnahme des Quattro-Clean-Systems sehr gut unterstützt und unsere Mitarbeiter mit allen Funktionen vertraut gemacht“, merkt Thomas Clark an.
Jedes Array verfügt über sechs verschleißfreie Düsen. Druckluft und das flüssige Kohlendioxid werden über ein Schlauchsystem zugeführt.
Um jedes der 15 verschiedenen Exterieurteile geometriespezifisch zu reinigen, wurden die hinterlegten Lackierprogramme für die Reinigung adaptiert. Die Auswahl des Reinigungs- und Lackierprogramms sowie der Farbe erfolgen manuell. Danach fahren die Gestelle mit den Teilen in die Anlage ein, und alle Prozesse laufen automatisch ab. Die exakte Anpassung der Prozessparameter wie Anzahl der strahlenden Düsen, Volumenströme für Druckluft und Kohlendioxid, Strahlzeit, Strahlwinkel und Bewegungsabläufe an die jeweils zu reinigenden Teile ermöglicht nicht nur ein optimales Reinigungsergebnis, sondern minimiert auch den Druckluft- und Kohlendioxidverbrauch. Durch die aerodynamische Kraft des Strahls werden abgelöste Verunreinigen weggeströmt und durch eine integrierte Absaugung entfernt, so dass eine Rückkontamination der Teile verhindert wird. Da das CO2 unter Atmosphärendruck sofort sublimiert, sind die Werkstücke nach der Reinigung trocken und können direkt lackiert werden.
Geringe Betriebskosten, schnelle Amortisation
Prozessparameter, wie etwa Anzahl der strahlenden Düsen, Volumenströme für Druckluft und Kohlendioxid, Strahlzeit, Strahlwinkel sowie Bewegungsabläufe, werden genau angepasst.
Die im Vergleich zu anderen CO2-Schneestrahlsystemen reduzierten Verbräuche leisten einen wesentlichen Beitrag zu den geringen Gesamtbetriebskosten des Quattro-Clean-Reinigungssystems, die der Paint Process Engineer mit rund 45.000 Pfund (53.000 EUR) pro Jahr beziffert. Noch stärker ins Gewicht fällt die signifikante Qualitätsverbesserung. „Durch die sehr gute und zuverlässige, automatische Reinigung konnten wir unsere Ausschussrate um gut 18 Prozent senken, woraus eine entsprechend höhere Produktivität resultiert“, berichtet Thomas Clark. Der Return on Investment war dadurch bei Rosti Automotive Pickering bereits nach rund drei Monaten erreicht.
