Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Kognitiv intelligenter Overspray-Rückgewinnungsprozess zur Materialeffizienzsteigerung bei der elektrostatischen Pulverbeschichtung

Eine digital transformierte, Industrie 4.0-fähige, für die Mensch-Technik-Interaktion geeignete, sich mehr und mehr selbst organisierende, lösemittelfreie Pulverlackierung erfordert u. a. den Einsatz einer kostengünstigen Multisensorik („transparente Anlage“), um insbesondere eine stabile Pulver-Rückgewinnung durch Pulver-Kreislaufführung des nicht auf dem Werkstück abgeschiedenen Overspraypulvers zu gewährleisten. Es soll eine kognitiv intelligente, lernfähige Regeltechnik auf kostengünstige Weise das Abdriften des Kreislaufpulvers erkennen und damit der Auftragswirkungsgrad- und Schichtdickendrift entgegenwirken. Dabei soll eine Multisensorik mit dem Schwerpunkt auf Differenzdrucksensoren entwickelt werden. Über zu erarbeitende Algorithmen („intelligente Anlage“) sollen Zielgrößen wie eine stabile Kreislaufführung, ein hoher Auftragswirkungsgrad, eine gute Schichtdickengleichmäßigkeit und Materialeffizienz überwacht und geregelt werden. Bei angenommen gleicher eingesetzter Frischpulver-Partikelgrößenverteilung und sonst vergleichbaren Bedingungen in Abhängigkeit vom Werkstückspektrum wird die prognostizierte Kreislauf-Drift „erlernt“ und dieser dann entgegengewirkt.

Als Aktorik wird eine Ejektor-/Sichter-Kombination vorgeschlagen, die aus dem fluidisierten Pulver-Vorratsbehälter nach „Erlernen“ der Drift genau die Fraktion zur elektrostatischen Sprühpistole hin entnimmt, die in Kombination mit der Korngrößenseparierung bei der Pulverapplikation und -rückführung einen annähernd sofortigen dynamischen Gleichgewichtszustand erzielt. Dies bewirkt eine erhöhte Produktionssicherheit, die KMU aus dem Anlagen- und Maschinenbau in die Lage versetzt, mehr Pulverlackieranlagen bzw. deren Komponenten zu verkaufen und somit ihre Wettbewerbsfähigkeit deutlich erhöht. Endanwender-KMU profitieren von einer erhöhten Beschichtungsqualität im Verbund mit einer Vermeidung von VOC durch den Einsatz von Pulverlack und leisten damit auch einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz.

Ergebniszusammenfassung:

Im Projekt "KapPe" wurde eine kognitiv intelligente, lernfähige Regeltechnik entwickelt, die auf kosten-günstige Weise das Abdriften des Kreislaufpulvers erkennen und damit der Auftragswirkungsgrad- und Schichtdickendrift entgegenwirken kann. Dabei wurde eine Multisensorik mit dem Schwerpunkt auf Differenzdrucksensoren entwickelt. Über zu erarbeitende Algorithmen („intelligente Anlage“) wurden Zielgrößen wie eine stabile Kreislaufführung, ein hoher Auftragswirkungsgrad, eine gute Schichtdickengleichmäßigkeit und Materialeffizienz überwacht und geregelt. Bei angenommen gleicher eingesetzter Frischpulver-Partikelgrößenverteilung und sonst vergleichbaren Bedingungen in Abhängigkeit vom Werkstückspektrum wird die prognostizierte Kreislauf-Drift „erlernt“ und dieser dann entgegengewirkt.

Als Aktorik wird eine Ejektor-/Sichter-Kombination („Wirbelkammersichter“) eingesetzt, die aus dem fluidisierten Pulver-Vorratsbehälter nach „Erlernen“ der Drift genau die Fraktion zur elektrostatischen Sprühpistole hin entnimmt, die in Kombination mit der Korngrößenseparierung bei der Pulverapplikation und -rückführung einen annähernd sofortigen dynamischen Gleichgewichtszustand erzielt. Dies bewirkt eine erhöhte Produktionssicherheit, die KMU aus dem Anlagen- und Maschinenbau in die Lage versetzt, mehr Pulverlackieranlagen bzw. deren Komponenten zu verkaufen und somit ihre Wettbewerbsfähigkeit deutlich zu erhöhen. Endanwender-KMU profitieren von einer erhöhten Beschichtungsqualität im Verbund mit einer Vermeidung von VOC durch den Einsatz von Pulverlack und leisten damit auch einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz. Die beste Variante der Verwendung des Sensorsignals der Differenzdrucksonde ist die Standardabweichung des Differenzdrucks gegen Atmosphäre als Kenngröße für die Feinkornanreicherung. Als Aktorik ist die bevorzugte Variante "Eintauchrohr statisch und Füllstand konstant", Sichterwirkung nur durch Variation der Verwirbelungsluft einstellbar. Das Projektziel wurde erreicht.