Oktober 2011

Das Thema Umweltschutz beschränkt sich in der Automobilbranche nicht auf die Bereiche Kraftstoffverbrauch und emittiertes CO2 pro gefahrenen Kilometer. Um Ressourcen, aber auch Kosten einzusparen, setzt Volkswagen schon in der Produktion auf nachhaltige Technologien wie Blockheizkraftwerke, Biogasanlagen, füllerlose Karosserie-Lackierung und thermische Nachverbrennung lösemittelhaltiger Abluft mit Energierückgewinnung ein. Auch beim Entwickeln und Herstellen von Interieur-Komponenten wie Blenden, Zierleisten, Lüftungsgitter und Ausströmer nutzt der Konzern in der Kunststoff-Technik Möglichkeiten, die Nachhaltigkeit zu steigern.

Reinigung – entscheidend für
die Produktqualität

Der Bereich Kunststoff-Technik verarbeitet im Spritzgießverfahren täglich zirka 45 t Granulat, aus denen rund 450 verschiedene Interieurteile in diversen Farben entstehen, die in unterschiedlichen Fahrzeugvarianten zum Einsatz kommen. Bei einem der neuesten Modelle des Automobilherstellers gehört eine Blende aus einem ABS-PC-Blend (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polycarbonat) zur Ausstattung, die eine Lackierung erhält. Dabei fiel die Entscheidung auf einen semitransparenten Hochglanz-Metalliclack. Uwe Strauß, Planer im Bereich Lacksysteme / Kunststoff-Technik bei Volkswagen, erklärt: „Dieser Lack wird ohne Grundierung nur einschichtig auf das Bauteil aufge-bracht, was höchste Anforderungen an den Untergrund stellt. Bereits der kleinste Staubpartikel oder Wasserfleck führt hier zu Ausschuss. Daher brauchten wir eine Reinigungslösung, die effizient sowie materialschonend arbeitet und ein gleichbleibendes Ergebnis gewährleistet.“

Die Lösung: CO2-Schnee

Die klassische Alternative, nasschemische Reinigung mit einem Powerwash-System, schied aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit aus. Weiterhin wäre ein solches Reinigungssystem durch seinen großen Platzbedarf vor der bestehenden Lackieranlage nicht zu realisieren gewesen. Bei Versuchen mit der konventionellen Trockeneisreinigung zeigte sich, dass die als Reinigungsmedium verwendeten groben Eispellets die sensible Bauteiloberfläche beschädigen. „Mit der CO2-Schneestrahl-Technik bot sich uns eine Alternative. Nach einem Gespräch mit einem Mitarbeiter von ACP, in dem wir unsere Anforderungen formulierten, erhielten wir kurze Zeit später einen Lösungsvorschlag. Tests bestätigten, dass wir mit dieser Technik optimale Reinigungsergebnisse erzielen können“, erinnert sich Strauß. Beim CO2-Schneestrahlen kommt statt Trockeneispellets flüssiges CO2 zum Einsatz. Dieses entsteht als Nebenprodukt bei verschiedenen Herstellungsprozessen der chemischen Industrie und ist daher umweltneutral und ressourcenschonend.

Trocken, materialschonend
und rückstandsfrei

Sein Reinigungsvermögen verdankt das modular aufgebaute CO2-Schneestrahl-System unter anderem dem als Überschall-Zweistoffringdüse ausgeführten, kompakten Reinigungskopf: Das durch die Düse geleitete flüssige Kohlendioxid entspannt sich beim Austritt zu einem Schnee/Gas-Gemisch. Diesem Kernstrahl führt das System ölfreie Druckluft als Mantelstrahl zu, der die ungiftigen und nicht brennbaren CO2-Schneekristalle auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Trifft der Strahl auf die zu reinigende Oberfläche, verflüssigen sich die Schneekristalle und verdampfen nach dem Aufprall. Dieser Impuls löst vorhandene partikuläre Feinstverschmutzungen wie Staub und trägt diese ab. In der Flüssigphase wirkt das Kohlendioxid gleichzeitig als Lösemittel und entfernt organische Verschmutzungen. Dabei gewährleistet die geringe Härte der Schneekristalle die schonende und gleichzeitig reproduzierbare Reinigung der hochglänzenden Bauteil-Oberflächen. „Während der Versuchsphase haben wir auch Testreihen mit anderen Bauteilen aus verschiedenen Werkstoffen durchgeführt. Damit haben wir sichergestellt, dass wir die CO2-Reinigung für unser gesamtes Werkstückspektrum einsetzen können“, berichtet Strauß.

Reinigung in den Lackierprozess
integriert

Abgestimmt auf die Anforderungen des Autobauers, konzipierte das Verfahrenstechnik-Unternehmen ein Roboter-Reinigungssystem mit einem Düsen-array, das über sieben Reinigungsköpfe verfügt. In der Robotersteuerung hinterlegte teilespezifische Programme reinigen jedes der rund 20 verschiedenen Werkstücke entsprechend seiner Geometrie vollautomatisch. Druckluft sowie das in Tanks bereitgestellte flüssige CO2 führt ein Schlauchsystem den Arrays zu.
Die Roboteranlage ist in eine etwa 5,5 x 4 x 3 m (LxBxH) große Kabine integriert, an deren Rückwand sich eine kontinuierlich arbeitende Absaugung befindet. Diese verhindert die Rekontamination gesäuberter Teile durch abgelöste Verunreinigungen. Der Reinigung nachgeschaltet befindet sich in der Kabine auch eine zuschaltbare Drehstation, die die Gehänge bei Bedarf um 180° drehen kann. „Sowohl während der Testphase als auch der Implementierung des Reinigungssystems wurden wir optimal unterstützt, so dass wir die Anlage innerhalb von nur drei Monaten in den Lackierprozess einbinden konnten“, so Strauß.

Serienbetrieb mit hoher
Wirtschaftlichkeit

In Serie läuft das CO2-Schneestrahl-System seit August 2010 im Dreischichtbetrieb, wo es pro Tag mehrere Tausend Kunststoffteile reinigt.
Um zu verhindern, dass sich nach dem Reinigungsvorgang wieder Staub auf den Werkstücken absetzt, durchlaufen sie im Anschluss eine mit zwei Ionisierstäben ausgestattete Station. Nach einer kurzen, als Reinraum ausgeführten Transportstrecke, erfolgt der Lackauftrag in der Lackierkabine durch zwei Roboter. Der Trocknungsvorgang erfolgt nach der Abdunstzone bei rund 80 °C.
„Mit dem CO2-Schneestrahl-System haben wir nicht nur eine wirtschaftliche und zuverlässige Reinigungslösung gefunden, wir konnten auch die Umwelt entlasten sowie die Ausschussquote um weitere rund drei Prozent verringern“, fasst Strauß zusammen.

Neue Technologie
Schonende Säuberung durch CO2-Schneestrahl

Mit dem auf CO2 basierenden Reinigungsverfahren säubert VW seine Kunststoffteile vor dem Lackieren vor Verschmutzungen, ohne dabei das Material zu beschädigen. Positiver Nebeneffekt: Da das flüssige CO2 als Nebenprodukt chemischer Herstellungsprozesse entsteht, ist die Anwendung umweltneutral.

 

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