Ersatz der klassischen Lösemittel-Lackierung
In den vergangenen Jahren ist HAHN kontinuierlich gewachsen und stand nun vor der Aufgabe, die Lackieranlage an die größeren Produktionsmengen anzupassen. Mit dieser Investition sollte die Optimierung der Ober flächeneigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit der Gasfedern einhergehen. Weitere Ziele waren die flexible Au ftragsabwicklung auch von Kleinmengen und die ökonomischere Nutzung von Personal und Raum. Die klassische Lösemittel-Lackieranlage war gemeinsam mit Waschanlagen und Trockenöfen in einem separaten Raum von über 100 m2 untergebracht. Alle Prozessschritte fanden chargenweise mit unterschiedlichen Verweilzeiten und manuellem Zwischentransport statt. Anschließend erfolgte die ebenfalls chargenweise Bedruckung oder Etikettierung der Gasfedern. Eine Verkettung von Prozessschritten war zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme der Anlage nur in Großunternehmen bei hohen Stückzahlen gleicher Bauteile üblich. Heute gilt ein solcher Prozessablauf als zeit- und damit kostenintensiv, inklusive nicht-wertschöpfender Prozessschritte. Zudem ist der Platzbedarf solcher Altanlagen entsprechend hoch.
Fünf zentrale Forderungen an die neue Anlage
Mit der Aufgabenstellung, die am Markt vorhandenen Technologien im Hinblick auf die optimale Beschichtung von Gasfedern zu bewerten, trat die <link http: www.hahn-gasfedern.de>HAHN Gasfedern GmbH Anfang 2010 an den freien Berater und Projektleiter Michael Pesch heran. Gemeinsam wurden im ersten Schritt die wichtigsten Forderungen aus Sicht von Vertrieb, Finanzen, Technik und Qualität eruiert und formuliert. Erstens sollte die neue Anlage zu einer Optimierung des Korrosionsschutzes und der Oberflächeneigenschaften beitragen. Zweitens sollten kurze Fertigungs- und Trockenzeiten mit anschließender Verpackungsfestigkeit der Teile erreicht werden. Drittens war ein deutlich geringerer Lösemittelausstoß und damit eine maximal mögliche Unterschreitung der VOC-Grenzwerte erwünscht. Viertens sollte die neue Lösung mit geringem Platzbedarf realisiert werden. Und fünftens war eine hohe Flexibilität ganz wichtig. Denn bei einer Gesamt-Produktionsmenge von rund zwei Millionen Gasfedern pro Jahr liegt die durchschnittliche Chargengröße bei 34 Stück. Es müssen somit auch Losgrößen von eins bis 20 wirtscha ftlich bearbeitet werden. Der neue Prozess sollte demnach zwingend und kontinuierlich nacheinander Gasfedern in allen Längen und Durchmessern beschichten können.
Bewertung der verschiedenen Verfahren
Zu Beginn wurde eine intensive Marktrecherche durchgeführt. Hieraus ergaben sich verschiedene Beschichtungsverfahren, die in ausführlichen Voruntersuchungen in einer Plus-Minus-Analyse auf ihre Umsetzbarkeit geprüft wurden. Das Pulverbeschichten kam trotz guter Grundeigenscha ften nicht in Frage, denn die mit hohem Fülldruck fertig montierten Gasfedern dürfen keiner hohen Schmelz- und Trocknungstemperatur ausgesetzt werden. Eine Pulverbeschichtung der Gasfederrohre vor der Fertigmontage kam ebenfalls nicht in Frage. Selbst hoch dehnfähige Pulverlacke konnten die Anforderungen an die Bördelfähigkeit des Gasfederrohres nicht erfüllen. Die hohen Druck- und Schubkrä fte beim Umformungsprozess waren hier das K.O.-Kriterium. Eine Tauchlackierung kam aufgrund der Schichtdickendifferenzen über die Bauteillänge nicht in Frage. Ebenso war die lange Trockenzeit ein entscheidender Ausschlussfaktor. Hydrolacksysteme waren in der engeren Wahl und sind es noch für geringe Stückzahlen in Sonderfarben. Als Gesamtsubstitution wurden sie jedoch verworfen. Gründe hierfür sind die Anlagengröße, die steuerungstechnischen Probleme bei Kleinaufträgen, die ebenfalls sehr lange Trockenzeit und die Anlagenkosten. Die herkömmlichen Lösemittellacke wurden wegen der VOC-Grenzwerte, des ebenfalls großen Platzbedarfs und der relativ langen Trockenzeiten ausgeschlossen.
Entscheidung für UV-härtendes Lacksystem
Als finale Lösung kristallisierten sich die UV-Lacksysteme heraus. Die Liste der Vorteile war so eindeutig, dass die Projektteilnehmer weitere intensive Voruntersuchungen einleiteten und die potenziellen UV-Lacklieferanten und Anlagenlieferanten analysierten. Schnell zeigte sich, dass die gegebene Aufgabenstellung mit dieser Technologie erfüllbar war. Die Verwendung eines UV-Lacksystems ermöglichte den Bau einer sehr kompakten Anlage, in die auch die Endreinigung sowie die auf die Beschichtung und Trocknung folgende Bedruckung integriert werden konnten. Bei einem Festkörperanteil von 100 Prozent bestand keine VOC-Problematik mehr. Mit dem UV-Lack waren sehr kurze, vollständige Trocknungszeiten erreichbar und im direkten Anschluss die Endkonfektionierung sowie die Verpackung der Gasfedern. Der Einsatz eines UV-Lacksystems bietet darüber hinaus den großen verfahrenstechnischen Vorteil, dass sowohl kurze Standzeiten als auch eine Produktionspause am Wochenende unproblematisch sind. Eine Vernetzung findet ausschließlich unter UV-Strahlung statt. Das erübrigt Zwischenreinigungsintervalle, die bei Hydro- und Lösemittellacken aufgrund der Topfzeiten notwendig sind. Schließlich konnten auch die wichtigen Forderungen nach Steigerung der Produktqualität durch höheren Korrosionsschutz bezogen auf das herkömmliche Verfahren, die flexible Steuerung beliebiger Chargengrößen in unterschiedlichsten Dimensionen und die deutlich schnellere Durchlaufzeit bei reduziertem Platzbedarf mit der UV-Lackierung realisiert werden.
Auswahl des Anlagen- und Lacklieferanten
Als Partner zur Realisierung des Projektes wurden der Anlagenhersteller Bersch & Fratscher und als Lackhersteller die Lankwitzer Lackfabrik ausgewählt. Die 1949 gegründete Bersch & Fratscher GmbH war als Spezialist für den Lackieranlagen- und Lackierpistolenbau o ffen für die Umsetzung der kundenspezi fischen Prozessschritte, die das Projektteam um Michael Pesch geplant hatte. Mit diesem Partner konnte problemlos sowohl die Integration der Reinigungstechnologie in die Anlage (Plasma-Endreinigung) als auch die Integration der im Nachgang durchzuführenden Inkjet-Beschri ftung realisiert werden. Die Anlage, die inzwischen bei der HAHN Gasfedern GmbH installiert wurde, ist kompakt gebaut und kann pro Jahr bis zu 1,5 Millionen Teile mit einer Höhe von 120 bis 600 Millimeter und einem Teilegewicht von 300 bis 2000 Gramm beschichten. Über eine integrierte Vermessung von Länge und Durchmesser passt sich die Anlage automatisch an die unterschiedlichen Dimensionen der Gasfedern an. Eine Ausrüstung mit zwei unabhängig einsetzbaren Lackiersystemen ermöglicht den „fliegenden Wechsel“ zwischen zwei Farbvarianten. Mit der Lankwitzer Lackfabrik GmbH wurde ein Partner ausgewählt, der auf 20-jährige Erfahrung im Bereich UV-Lack zurückgreifen kann. Sowohl bei den Untersuchungen im Vorfeld als auch bei den Optimierungsprozessen während der Inbetriebnahme der UV-Lackieranlage haben die Lack-Spezialisten den Anwender umfassend unterstützt.
Verketteter Prozess – vollautomatisiert
An der Aufgabestation werden <link de produkte gasdruckfedern.html>die Gasfedern jeweils in eine der über Kette getakteten Spindeln gesteckt. Die fünf Prozessstationen Vermessen, Feinreinigen, UV-Lackieren, UV-Trocknen und Inkjet-Beschriften werden hintereinander durchlaufen. Sämtliche Prozessschritte werden nach der Vermessung über Hubeinheiten in horizontaler und vertikaler Richtung in der exakt notwendigen Position gestartet und abgearbeitet. Die Feinreinigung mittels Plasma wird über die gesamte Länge der rotierenden Gasfedern durchgeführt. Um ein perfektes Lackierergebnis zu erreichen, kommen im Anschlusstakt jeweils zwei (insgesamt vier) automatische Pistolen vom Typ Optima ATM IV LVLP zum Einsatz. Sie arbeiten mit de finierten Neigungswinkeln zur Optimierung der Schichtdicke über die Bauteillänge. Die kontinuierliche Lackförderung wird über ein beheiztes Kreislaufsystem gewährleistet. Die Trocknung im abgestimmten Folgetakt wird ebenfalls mit zwei UV-Strahlern durchgeführt. So wird eine schnellstmögliche Vernetzung des monomeren, flüssigen hundertprozentigen UVLacksystems erzielt. Nach Austritt aus der UV-Trocknung erhält die Gasfeder über einen Inkjet-Drucker noch ihre notwendige Kennung und die vorgeschriebenen Warnhinweise. Der Inkjet-Drucker hält über die Vermessung der Gasfeder bei Eintritt in die Anlage den entsprechenden Aufdruck bereit. Es folgt der letzte Takt zur Abnahmestation. Von dort kann die fertig beschichtete und bedruckte Gasfeder der Endmontage oder der Verpackung zugeführt werden.
Auf dem Weg zum „One-Piece-Flow“
Die neue UV-Lackieranlage ist für den Anwender ein weiterer Baustein zum „One-Piece-Flow“. Die Konzentration mehrerer Prozessschritte in eine verkettete automatisierte Anlage und die Komprimierung des Platzbedarfes mit der damit verbundenen Vereinfachung der Logistik erö ffnet neue Endmontagekonzepte. Der Montage- und Füllprozess für Gasfedern kann nun in unmittelbarer Nähe zur UV-Lackierung stationiert werden. Mit dieser UV-Lackieranlage wurden bei der HAHN Gasfedern GmbH die Weichen für eine zukun ftsorientierte, flexible, innovative Lackiertechnik gestellt. Nach dem noch wichtigen finalen Schritt der „Lessons Learned“ sollen dort in Zukunft weitere UV-Lackieranlagen geplant und installiert werden. Im Vordergrund steht hier die Beschichtung von sehr kleinen und sehr großen Gasfedern. Auch hier steht fest, dass die Umsetzung in der gewünschten Prozessfolge machbar ist. Und sie lässt sich auch auf artfremde Produkte übertragen, sofern die Grundvoraussetzung der allseitigen UV-Bestrahlbarkeit gegeben ist.
