APPLIKATIONSVERFAHREN UND - ITW Gema AG

PULVERBESCHICHTUNGSANLAGEN –
KONZEPTE UND AUSLEGUNG
Ausgabe 05/2007

Marketing
INHALTSVERZEICHNIS
1. Die Ermittlung der relevanten Parameter ...............3
2. Die Versuche bilden die Basis der Auslegung.......5
3. Mögliche Anlagenkonzepte......................................7
4. Die Wahl des Kabinentyps .....................................10
4.1 Einfarbensystem................................................................................... 10
4.2 Farbwechselsysteme............................................................................ 11
4.3 Schnellfarbwechselkabinen .................................................................. 12
5. Die Rückgewinnungssysteme ...............................14
6. Die Dimensionierung der Anlage ..........................17
7. Die Pistoleneinschübe............................................18
8. Die Pistolen .............................................................18
9. Die Objektsteuerung...............................................19
9.1 Die Steuereinschübe ............................................................................ 21
10. Die Frischpulverversorgung ................................22
11. Die Hubgeräte........................................................22
12. Geforderte Sicherheitseinrichtungen .................24
13. Was sonst noch zu beachten ist .........................24
14. Beispiel eines Schnellfarbwechselsystems .......24
14.1 Technische Daten Firma Grammer ...................................................... 27
14.2 Layout Firma Grammer ........................................................................ 28
Konzepte und Auslegung 2

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1. Die Ermittlung der relevanten Parameter
Wenn es um die Planung einer Pulverbeschichtungsanlage geht, steht am
Anfang häufig der Wunsch oder der Zwang nach einem umweltschonenden
Beschichtungsverfahren oder nach einer weitgehenden Automatisierung des
Beschichtungsverfahrens. Aus den zu beschichtenden Objekten und aus der zu
wählenden Anlagentechnik ergeben sich bereits viele relevante Parameter, die
die Auswahl zwischen den verschiedenen Anlagenkonzepten, System-,
Kabinen- und Rückgewinnungstypen vorgeben. Auch der zu wählende
Automatisierungsgrad wird zu einem grossen Teil bereits hier bestimmt.
Vorgaben aus den Objekten:
Zunächst ist die Festlegung der wesentlichen Parameter vorzunehmen, die
einen Einfluss auf die Gestaltung der Anlage haben. Diese sind:
- Die Menge der zu beschichtenden Teile
- Die Werkstückgeometrie
- Die erforderlichen Schichtstärken
- Die erforderliche Beschichtungsqualität
- Anzahl Farbtöne
- Die prozentuale Verteilung auf Haupt- und Sonderfarben
- Die Häufigkeit der anfallenden Farbwechsel
Vorgaben der Anlagentechnik:
Weitere Parameter, die einen Einfluss auf die Wahl der Beschichtungskabine
haben sind:
- Der Kettenförderer
- Die Gehängegestaltung
Konzepte und Auslegung 3

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Der Kettenförderer dient dem Werkstücktransport und somit der
Automatisierung des Beschichtungsablaufes. Je nach Bedürfnis kommen
Einfachstrang-, Kreis- oder „Power & Free“-Förderer zum Einsatz. Für eine
reibungslose Förderung braucht es eine produktionsgerechte
Gehängegestaltung. Eine universelle Verwendung von Haken und
Warenträgern sollte möglich sein. Ein Behängungsplan gestattet aufgrund der
geforderten Kapazität die Ermittlung der Kettenfördergeschwindigkeit. Wie die
Warengehänge aussehen sollten, richtet sich nach der für die Applikation
geeignete Anordnung. Um Produktionsstops zu vermeiden, werden zwei
Gehängesätze empfohlen. So kann ein Satz gereinigt werden, während der
andere gereinigt wird. Bevor die Werkstücke beschichtet werden können,
müssen sie von allen Verunreinigungen wie Fetten, Ölen usw. befreit werden.
Dies geschieht in der Vorbehandlungsanlage, die auf die zu beschichtenden
Werkstücke abzustimmen ist. Von der Qualität der Vorbehandlung hängt das
spätere Beschichtungsergebnis ab. Die Teile müssen trocken und mit max.
40 °C Restwärme in die Beschichtungskabine einlaufen können.
Anlagenbeispiele
Aus den baulichen Verhältnissen:
Die letzten, abzuklärenden Parameter sind noch:
- Die Platzverhältnisse
- Die Bodenbeschaffenheit
- Andere störende Einflüsse (Luftströmungen etc.)
Der Boden muss elektrostatisch leitfähig sein und im Umfeld des geplanten
Kabinenstandortes dürfen keine die Beschichtungsqualität störende Einflüsse
wie Luftturbulenzen oder Lösungsmitteldämpfe vorhanden sein. Auch sind zu
hohe Raumtemperaturen zu vermeiden. Damit sind alle wesentlichen
Parameter gesammelt. Zu diesem Zeitpunkt kann die Wahl des geeigneten
Anlagentyps erfolgen. Grundsätzlich unterscheiden wir zwischen Einfarben-,
Mehrfarben- und Schnellfarbwechselsystemen, die je nach Bedürfnissen in
verschiedenen Automationsstufen, mit oder auch ohne Handbeschichtung
betrieben werden können.
Konzepte und Auslegung 4

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2. Die Versuche bilden die Basis der Auslegung
Für die Auslegung einer automatischen Beschichtungsanlage ist die
Durchführung von Beschichtungsversuchen unerlässlich. Die Versuche geben
Aufschluss über Realisierbarkeit und Wirtschaftlichkeit der geplanten Anlage,
und über die einzusetzende Anzahl der Beschichtungspistolen sowie deren
Anordnung. Über Schichtstärkenmessungen und Auswiegen des aufgetragenen
Pulvers ist die Wirtschaftlichkeit der Beschichtung errechenbar. Nur anhand der
Originalteile und am besten in Anwesenheit des Kunden, kann eine qualitative
Beurteilung erfolgen. Das hierbei einzusetzende Beschichtungspulver sollte in
Farbe und Qualität möglichst jetzt schon den Anforderungen des Endproduktes
entsprechen.
Die Vorbereitungen:
- Auswahl der Versuchsteile
- Auswahl der Qualität und Farbe des Pulvers
- Vorbehandlung der Teile
Das Versuchsziel:
- Ermittlung des Automatisierungsgrades
- Ermittlung der technischen Auslegung der Applikation
- Ermittlung der Schichtstärkenverteilung
- Ermittlung des Pulververbrauchs
Der Versuchsbericht:
- Er dokumentiert alle Beschichtungsparameter
Ein ausführlicher Versuchsbericht bildet die Basis für eine spätere
Angebotserstellung. Die dokumentierten Daten sämtlicher
Beschichtungsparameter sowie die Bewegungsabläufe und
Hubgeräteinstellungen werden zur Inbetriebnahme und Produktionsaufnahme
vom Servicetechniker und vom Kunden benötigt
Konzepte und Auslegung 5

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Beispiele eines Versuchberichts
Konzepte und Auslegung 6

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3. Mögliche Anlagenkonzepte
Nachfolgend zeigen wir Ihnen die gängigsten Anlagenkonzepte. Sie sind alle
sowohl mit normalen Kabinen, wie auch mit den sogenannten
Schnellfarbwechselanlagen realisierbar:
Eine Kabine / Zwei Rückgewinnungssysteme:
Konventioneller Farbwechsel mit zusätzlicher Rückgewinnung. Nach der
Kabinen- und Pistolenreinigung werden die Rückgewinnungssysteme
ausgewechselt.
Verfahrbare Kabinen:
1 Kabine / 2 Rückgewinnungssyteme
Durch verfahrbare Kabinen, die wechselweise betrieben werden, ist die
Kabinenreinigung ausserhalb des Kettenförderers möglich.
Verfahrbare Kabinen
Konzepte und Auslegung 7

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Kabinen mit getrennten Linien:
Zwei komplett getrennte Förderlinien werden durch zwei Beschichtungskabinen
geführt. Während in der einen Kabine beschichtet wird, kann die andere Kabine
gereinigt werden.
Getrennte Förderlinien
Verfahrbare Kabinen mit 2 Linien:
Durch zwei Förderer in Kombination mit verfahrbaren Kabinen wird eine sehr
hohe Flexibilität erreicht. Nachteilig ist der grosse Platzbedarf.
2 Förderlinien mit verfahrbaren Kabinen
Konzepte und Auslegung 8

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Kabinen mit Power&Free Förderer:
Beim Power&Free Förderer durchlaufen die Teile gemeinsam die
Vorbehandlung und den Ofen, aber steuern getrennt die jeweilige Kabine an.
So kann die eine Kabine gereinigt werden, während die andere in Betrieb ist.
Meistens sind Power&Free Fördersysteme nur dann wirtschaftlich einsetzbar,
wenn noch andere fördertechnische Aufgaben durch ein Power&Free System
gelöst werden können.
Power & Free System
Konzepte und Auslegung 9

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4. Die Wahl des Kabinentyps
4.1 Einfarbensystem
Grundsätzlich unterscheiden wir bei den Kabinentypen zwischen Kabinen für
den Einfarben-, den Mehrfarben- und den Schnellfarbwechsel-Einsatz. In der
Regel sind die Anlagenelemente heute in Modulbauweise aufgebaut. So sind
die einzelnen Systemelemente, je nach Bedürfnis und Anwendungsfall,
untereinander austauschbar. Kabinen werden heute entweder konventionell aus
Stahl oder aber in Sandwich- Bauweise aus Kunststoff hergestellt. Die
Kunststoffkabinen sind zwar wesentlich teurer als die Stahlkabinen, sind aber
auch schneller gereinigt, da das Pulver viel weniger an den Wänden haften
bleibt. Alle nachfolgend beschriebenen Kabinentypen sind sowohl in Kunststoff-
wie auch in Stahlbauweise erhältlich.
Stahlblech unbeschichtet
Reinigungszeit: 100%
Pulveransammlung: 100%
Stahlblech beschichtet
Reinigungszeit: 95%
Pulveransammlung: 95%
Kunststofffolie
Reinigungszeit: 20%
Pulveransammlung: 5%
Kunststoff (Sandwich)
Reinigungszeit: 20%
Pulveransammlung: 5%
Vergleich der Kabinenbauweisen
Kabine mit Filterrückgewinnung und Rakelsystem eignen sich für den
Einfarbenbetrieb. Sie haben auch bei grossen Luftmengen nur einen mittleren
Platzbedarf und sind mit einem Rakel ausgerüstet. Durch ihre einfache
Konstruktion sind sie äusserst betriebssicher und wartungsfreundlich und
stellen keine grossen Anforderungen an ihren Betreiber. Die Pulverwege sind
kurz und damit auch sehr pulverschonend.
Einfarbensystem MRS
Konzepte und Auslegung 10

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4.2 Farbwechselsysteme
Kabinen mit Filterbandrückgewinnung:
Sie eignen sich für grosse Einfarbensysteme mit vielen Pistolen. Sie verfügen
über eine gleichmässige, langsame Luftführung und eignen sich besonders für
empfindliche Applikationen. Durch die Abluft wird das Pulver sofort auf das
Filterband gesogen und ausgetragen. Das Rückgewinnungssystem ist immer
gleich gross, das Abluftsystem wird der Kabinengrösse angepasst. Der
Abscheidegrad solcher Filterbandrückgewinnungen ist mit ca. 99 % extrem
hoch.
MFR Filterbandkabine
Kabinen mit Multizyklonrückgewinnung
Sie eignen sich für bis zu maximal drei oder vier Farbwechsel pro Tag. Sie
haben auch bei grossen Luftmengen nur einen mittleren Platzbedarf und
werden mit einer Multizyklonrückgewinnung ausgerüstet. Sie sind äusserst
betriebssicher, wartungsfreundlich und einfach zu bedienen. Die Pulverwege
sind kurz und damit auch sehr pulverschonend.
MRS Mehrfarbensystem
Konzepte und Auslegung 11

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4.3 Schnellfarbwechselkabinen
Ab fünf Farbwechsel pro Tag lohnt sich der Einsatz eines
Schnellfarbwechselsystems mit einer speziell für einen schnellen Farbwechsel
konstruierten Kabine. Diese sind wahlweise ganz ohne oder mit bis zu zwei
Handbeschichtungsöffnungen, die als Vor- oder Nachbeschichtungsstation
ausgelegt werden, erhältlich. Eine vertikale Pistolenanordnung vereinfacht eine
objektbezogene Einstellung und spart Platz. Die Kunststoffwände der Kabinen
verhindern eine Pulveransammlung, was durch eine zentrale Absaugung
unterstützt wird. Die Reinigung der Kabine erfolgt in der Regel manuell mittels
einer Luftdüsenlanze.
Magic Cylinder mit Anlagenbeispielen
Magic Plus Anlagenbeispiele
Konzepte und Auslegung 12

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Auswahlkriterien für Kabinenoberbauten in Zusammenhang mit dem
Farbwechsel:
Auswahlkriterien Blech
beschichtet
Dauerhaftigkeit
Kratzfestigkeit
Reinigungsfreundlichkeit
Pulveransammlung klein
Pulverhaftung wenig
Sicherheit
Investition klein
bis 6 Pistolen
bis 10 Pistolen
bis 15 Pistolen
mehr als 15 Pistolen
bis 1 Farbwechsel pro Tag
bis 2 Farbwechsel pro Tag
3 bis 4 Farbwechsel pro Tag
5 und mehr Farbwechsel
pro Tag
Objekthöhe bis 1500 mm
Objekthöhe bis 2000 mm
Objekthöhe bis 2500 mm
Objekthöhe bis 3000 mm
Objekthöhe > 3000 mm
Ausbaubarkeit
8
8
5
4
5
10
10
10
8
5
2
10
8
5
2
10
8
5
2
0
10
Blech
rostfrei
10
10
5
4
4
10
9
10
8
5
2
10
8
5
2
10
8
5
2
0
10
Kunststoff
Sandwich
8
7
10
10
10
8
6
10
10
10
10
8
8
10
8
10
10
10
8
6
5
Kunststoff
Folie
10 = sehr gut geeignet, 1 = nicht geeignet, * Folie bei jedem Farbwechsel erneuert, •Folienbreite
limitiert auf 2.5m
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-*
-*
-*
10
10
8
8
10
10
5 •
2
8
10
10
10
10
10
10
10
2

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5. Die Rückgewinnungssysteme
Nur Filterrückgewinnung mit Rakel:
Reine Filterrückgewinnungssysteme eignen sich ausschliesslich für den
Einfarbenbetrieb. In der Regel werden sie mit einem Rakel ausgerüstet. Ihr
Abscheidegrad beträgt ca. 99,9%.
Filterrückgewinnung mit Rakel
Filterbandanlagen mit Filter:
Filterbandkabinen mit Nachfilter für die Reinigung der Abluft vom Feinstaub,
eignen sich ausschliesslich für den Einfarbenbetrieb. Ihr Abscheidegrad beträgt
ca. 99,9%.
Filterbandanlage mit Filter
Filterbandanlagen mit Minizyklon:
Filterbandkabinen die mit einem Minizyklon ausgerüstet sind eignen sich für bis
zu einem Farbwechsel pro Tag. Ihr Abscheidegrad beträgt ca. 98%.
Filterbandanlage mit Monozyklon
Konzepte und Auslegung 14

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Multizyklon kombiniert mit Rakel:
Multizyklonanlagen werden, wenn die Kabine lang oder mit vielen Pistolen
bestückt ist mit einem Rakel ausgerüstet. Da der Rakel die Reinigung der
Kabine erschwert, eignen sie sich für ein bis zwei Farbwechsel pro Tag. Ihr
Abscheidegrad beträgt ca. 93%
Multizyklon mit Rakel
Multizyklon ohne Rakel:
Multizyklonanlagen eignen sich für bis zu drei oder vier Farbwechsel pro Tag.
Ihr Abscheidegrad beträgt ca. 93%.
Multizyklon ohne Rakel
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Monozyklon:
Alle Farbwechselkabinen, sowohl Blech- wie auch Kunststoffkabinen, werden
mit Monozyklonen ausgerüstet. Der Abscheidegrad eines Monozyklons beträgt
ca. 95%.
MagicPlus ® Pulverkreislauf
MagicCylinder ® Pulverkreislauf
Konzepte und Auslegung 16

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6. Die Dimensionierung der Anlage
Die beschriebenen Kabinentypen und Rückgewinnungsanlagen sind alle in
verschiedenen Grössen erhältlich. Ihrer richtigen Dimensionierung kommt ein
hoher Stellenwert zu, da eine Überdimensionierung nur unnötige Kosten
verursacht, während eine Unterdimensionierung schnell zu Lasten der
Beschichtungsqualität und der Sicherheit geht. Die wesentlichen Parameter zur
Dimensionierung der Kabine und ihres Rückgewinnungssystems sind:
- die errechnete Abluftmenge
- die eingebrachte Pulvermenge
- die Pistolenanzahl
- der gewünschte Rückgewinnungsgrad
- die Qualitätsanforderungen
- die Platzverhältnisse
MagicCylinder ® Anlagenkonfiguration
Konzepte und Auslegung 17

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7. Die Pistoleneinschübe
8. Die Pistolen
Diese dienen zur Einstellung der Beschichtungswerte für jede einzelne Pistole.
Dies sind insbesondere Pulvermenge, Luftmenge, Elektrodenspülluft,
Hochspannung und Stromstärke. Es stehen Geräte mit unterschiedlichem
Beschichtungskomfort zur Verfügung. Konventionelle Steuerungen mit
Handeinstellung für Förder- und Dosierdruck, sowie Hochspannung der Pistole
und eine proportional geregelte Steuerung mit Programmspeicherung für alle
relevanten Beschichtungsparameter.
Pistolensteuerung OptiStar
Bei den Pistolen unterscheiden wir zwischen Corona- und Tribo-Pistolen. Die
Corona-Pistole ist eine Hochspannungspistole, die für alle Pulverarten
eingesetzt werden kann. Mit der SuperCorona steht auch eine Ionenreduzierte
Aufladeform zur Verfügung, die die Applikation dickerer Pulverschichten ohne
die leidige Orangenhaut ermöglicht. Dasselbe Prinzip gilt auch für die Email-
Beschichtung, nur dass die Pistolen aufgrund der abrasiven Eigenschaften des
Emailpulvers aus anderen Materialien hergestellt werden. Die Tribo- Pistole ist
eine Reibungspistole ohne Hochspannungsversorgung und braucht ein speziell
behandeltes Pulver. Die Pulverglocke funktioniert ähnlich wie eine
Nasslackglocke, wird aber sinnvollerweise nur dann eingesetzt, wenn in einer
Kabine ausschliesslich Flachteile in nur einer Farbe beschichtet werden. Für die
verschiedenen Applikationen stehen je nach den Anforderungen, die das zu
beschichtende Objekt an die Beschichtung stellt, auch verschiedene
Mundstücke für die Pistolen zur Verfügung.
Automatikpistolen OptiGun
Konzepte und Auslegung 18

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9. Die Objektsteuerung
Während ein einfaches Handgerät mit einer einzelnen Pistolensteuerung
auskommt, hat eine automatische Anlage höhere Anforderungen bis hin zur
Gesamtanlagensteuerung. Folgende Automatisierungsstufen sind heute im
Beschichtungsbereich möglich:
Automatisierungstufe 1:
Lückensteuerung für Pistolengruppen:
Bei dieser Funktion wird das zu beschichtende Objekt am Kabineneingang von
einer Lichtschranke erfasst und alle Pistolen etwas verzögert eingeschalten. Bei
einer Lücke werden die Pistolen wiederum mit einer Verzögerung
ausgeschalten.
Schema Automatisierungsstufe 1
Automatisierungstufe 2:
Lückensteuerung für Einzelpistolen:
Bei dieser Funktion werden die Pistolen einzeln eingeschalten. Bei einer Lücke
werden die Pistolen wiederum mit einer Verzögerung ausgeschalten. Ab dieser
Automatisierungsstufe kann die Steuerung in eine übergeordnete
Kabinensteuerung (SPS) integriert werden.
Schema Automatisierungsstufe 2
Konzepte und Auslegung 19

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Automatisierungstufe 3:
Lückensteuerung und Breitenzustellung:
Die Lückensteuerung funktioniert immer noch wie oben beschrieben. Bei der
Breitenzustellung werden die Hubgeräte bei Beschichtungsbeginn auf die Breite
des breitesten Objektes eingefahren und nach Beendigung des
Beschichtungsvorganges wieder aus der Kabine hinausgefahren.
Automatisierungstufe 4:
Höhenerkennung und Breitenzustellung mit vertikaler Pistolenanordnung:
Die Breitenzustellung erfolgt noch immer auf das breiteste Objekt. Hingegen
werden die Beschichtungshöhen erkannt und nur so viele Pistolen
eingeschalten, wie zur Beschichtung des jeweiligen Objektes nötig sind.
Schema Automatisierungsstufen 3+4
Automatisierungstufe 5:
Höhenerkennung und Breitenzustellung mit horizontaler Pistolenanordnung:
Die Breitenzustellung erfolgt noch immer auf das breiteste Objekt. Jetzt passt
die Höhenerkennung die Hubgerätbewegung der Z-Achse der Höhe der
einzelnen Objekte an. Entsprechend der Hubhöhe werden die Pistolen zu- oder
abgeschaltet, sowie die Pulvermenge mit den OptiTronic Einschüben geregelt.
Schema Automatisierungsstufe 5
Konzepte und Auslegung 20

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9.1 Die Steuereinschübe
Automatisierungstufe 6:
Der vollautomatische Betrieb:
Die Objekte werden nicht mehr aufgrund der erfassten Geometrie beschichtet,
sondern nur noch über die Lichtschranke erkannt und das, zu dem jeweiligen
Objekt gehörende, Beschichtungsprogramm in Gang gesetzt. Hier erfolgt auch
die Breitenzustellung auf die entsprechende Objektbreite und nicht mehr nur auf
das breiteste Objekt. In diese Stufe fällt auch die synchronisierte Beschichtung,
bei der die Hubgeräte mit dem Objekt mitfahren und mehrere Achsen
miteinander verfahren werden müssen.
Schema Automatisierungsstufe 6
Grundsätzlich besteht eine Anlagensteuerung aus einem Steuerschrank mit
verschiedenen Einschüben, welche die einzelnen Funktionen der Pistolen,
Hubgeräte, etc. steuern. Je nach Automatisationsstufe können folgende
Einschübe zum Einsatz kommen:
Die Kontrollsteuerungen:
Die Verriegelungssteuereinschübe dienen zur Kontrolle und Freigabe von
Verriegelungsfunktionen in Anlagen mit fluidisierten Pulverbehältern sowie zur
Anzeige des Pulverbehälterstatus. Die OptiMaster Einschübe erlauben ein
individuelles Anpassen an alle anlagespezifischen Bedürfnisse und steuern die
Freigabe von Vorfluidisierung und Fluidisierung des Pulverbehälters, sowie bis
zu 32 Pistoleneinschübe. Die OptiMaster Einschübe gibt es in zwei
verschiedenen Automatisierungsgraden.
Die Frischpulverversorgungssteuerungen:
Die OptiPlus Frischpulver-Steuereinschübe überwachen und steuern den
Pulvertransport aus dem Pulvergebinde in den Pulverbehälter. Diese Einschübe
gibt es in zwei verschiedenen Automatisierungsgraden.
Konzepte und Auslegung 21

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10. Die Frischpulverversorgung
11. Die Hubgeräte
Frischpulversysteme werden eingesetzt, wenn der Pulververbrauch hoch ist,
und die Qualitätsanforderungen eine konstante Zumischung von Frischpulver
zum zurückgewonnen Pulver verlangen. Abhängig von der Anlagengrösse
(Anzahl Pistolen) und dem Liefergebinde der Pulverlieferanten kommen
verschiedene Systeme zum Einsatz. Das geht von der Frischpulverversorgung
aus dem Original 25 kg Gebinde des Pulverherstellers bis hin zum
Fördersystem zur direkten Frischpulverversorgung aus dem Original 250 - 500
kg Big Bag des Pulverherstellers.
Hubgeräte haben die Aufgabe die Pistolen zu bewegen. Je nach
Anwendungsfall sind verschiedene Ausführungen wählbar. Während für den
einfachsten Fall ein einfaches Kurzhubgerät durchaus genügen kann, muss für
eine komplexere Beschichtung ein Hubgerät mit Mitfahrmöglichkeit eingesetzt
werden. Das optimale Hubgerät und seine optimalen Einstellungen wurden
bereits beim Beschichtungsversuch ermittelt und dokumentiert. Durch die
kundenspezifische Auslegung der Hubgeräte wird erst eine exakt
reproduzierbare Beschichtungsleistung von einheitlicher Gleichmässigkeit und
Schichtstärke möglich. Die Automaten können je nach Aufwand in bis zu drei
Dimensionen arbeiten. Im Grossbetrieb bedeuten mehrere zweidimensionale
Hubgeräte mit mehreren Pistolen nichts Aussergewöhnliches mehr, zumal
diese von einer einzigen kompakten Steuerung aus beherrschbar sind und eine
einheitliche Qualitätsbeschichtung garantieren. Die Hubgerät-Steuerung mit
Mikroprozessor-Steuerung garantiert die konstante Hubgeschwindigkeit und die
exakte Einhaltung der Umkehrpunkte. Die auf Fördergeschwindigkeit und
Hubhöhe abgestimmten Einstellung können abgespeichert und jederzeit
abgerufen werden. Die Geschwindigkeit des Kettenförderers und die
Hubbewegungen für eine optimale Beschichtungsqualität stehen in einem
mathematischen Zusammenhang.
Hubgerät ZA04 am MagicCylinder ®
Konzepte und Auslegung 22

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Die Hubgerätesteuerungen:
Die CR03 Steuerungen (Gematic) dienen der freien Programmierung von
Hubgerät- und Achsbewegungen. Die Steuerung lässt sich sowohl manuell über
Tastatur, als auch extern über digitale Steuersignale ansteuern. Bis zu acht
Achsen können mit der Steuerung CR03 angesteuert werden. CAN-Bus
Technologie und ein Editor für Achsenprogramme, Hubstationsprogramm und
für allgemeine Einstellungen sind integriert.
Steuerung OptiMove
Konzepte und Auslegung 23

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12. Geforderte Sicherheitseinrichtungen
Neben der Einhaltung der max. zulässigen Pulverkonzentration müssen
Sicherheitseinrichtungen installiert werden. Grundsätzlich ist bei automatischer
Beschichtung die Kabine mit einer selbsttätig wirkenden
Brandunterdrückungsanlage auszurüsten. Bei Verwendung von Zyklonen ist
zusätzlich eine Flammsperre vor dem Zyklon bzw. Nachfilter zu errichten.
Beides wird heute vorzugsweise durch CO2 Löschanlagen erreicht.
13. Was sonst noch zu beachten ist
Zur Sicherstellung eines störungsfreien Betriebes ist eine Druckluftaufbereitung
zwingend erforderlich. Der maximal zulässige Wasserdampfgehalt von 1,3
g/Nm3 und der maximal zulässige Öldampfgehalt von 0,1 ppm sind nur durch
Einsatz eines Druckluftkältetrockners mit nachgeschaltetem Feinfilter zu
erreichen. Für besonders hohe Qualitätsansprüche wird heute häufig der
gesamte Pulverkreislauf in eine Umkabine mit Überdruck gebaut. Um
Staubeintragung aus der Werkhalle zu verhindern, wird dieses Konzept oft mit
zusätzlicher Klimatisierung realisiert. Das Ergebnis ist eine hervorragende
Oberfläche mit sehr geringen Ausschussraten.
14. Beispiel eines Schnellfarbwechselsystems
Die Firma Grammer AG in Amberg ist weltweit führend in der innovativen
Entwicklung und Herstellung von Fahrer- und Passagiersitzen sowie Produkten
für die PKW-Innenausstattung. Dazu zählen Kopfstützen, Armlehnen und
Mittelkonsolen. Über 7000 Mitarbeiter, verteilt auf 24 konsolidierte
Gesellschaften in 13 Ländern, entwickeln und produzieren auf diesem Gebiet
Problemlösungen, die anerkannt und systematisch zur Sicherheit, zur
Gesunderhaltung und zum Wohlbefinden des Menschen beitragen. Diese
Philosophie hat bei Grammer Tradition, denn 1954 übernahm Georg Grammer
mit 23 Jahren die traditionsreiche Sattlerei seines Vaters und gründete noch im
selben Jahr einen Betrieb zur Fabrikation von Sitzkissen für Traktorschalen.
Inzwischen sind aus den Sitzkissen technisch hochstehende Sitzsysteme
geworden, welche z.B. in LKWs, Baumaschinen oder modernen Eisenbahnen
wie dem Transrapid in Shanghai oder den ICE’s eingesetzt werden. 1976 wurde
ein innovatives Verfahren zur Herstellung der Sitze, die sogenannte
Hinterschäumtechnik, eingeführt. Diese damals einmalige Technologie setzte
den Grundstein für ein neues Kapitel der Polsterherstellung und wurde seitdem
ständig verbessert und verfeinert.
Die positive Einstellung gegenüber dem Einsatz moderner Technologien in der
Produktion ist bei Grammer geblieben. Dies wurde auch ersichtlich, als es
darum ging die vorhandene Nasslackieranlage zu ersetzen. In dieser Anlage
war eine kleine Handpulverhandbeschichtungsanlage integriert. Diese war mit
einem
1 Meter hohen Podest ausgerüstet, was vom Handbeschichter eine
beträchtliche Kondition abverlangte, besonders wenn man die klimatischen
Bedingungen in einer Nasslackanlage in Betracht zieht!
Konzepte und Auslegung 24

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Bereits 1998 wurde über die Ablösung der Nasslackanlage durch
Pulverbeschichtung diskutiert. Damals wurden erste Versuche gefahren. Aus
Kostengründen wurde dieses Projekt aber nicht realisiert, da die
Nasslackanlage noch ohne Probleme funktionierte.
Als dann die Steuerung der Nasslackanlage ausfiel, der Boden der Anlage
durchgerostet war und Revisionskosten von € 90’000.-
anstanden, wurde die Chance genutzt, über eine neue, moderne
Pulverbeschichtungsanlage nachzudenken. Nasslack wollte und konnte man
nicht weiter verwenden. Zum einen, da eine kratzfeste Tauchlackierung nur
sehr schwer zu realisieren gewesen wäre. Zum anderen, da man bei Grammer
ein Akzent bezüglich Umweltschutz setzten wollte.
Auf dem Gebiet der Sitzsysteme nimmt die Farbenvielfalt ständig zu, zumal
jeder Transportverbund seine persönliche Farbe hat. Bei Grammer ist die ganze
Produktion auch extrem auf „Just in Time“ ausgelegt. Täglich werden 2000
Fahrersitze für Traktoren, Baumaschinen und Stapler in einer Vielzahl von
Varianten, sowie 400 Passagiersitze für die Bahn, ausgeliefert. Durch diese
Vorgaben wurde klar, dass nur ein hochflexibles Schnellfarbwechselsystem zur
Pulverbeschichtung in Frage kommen konnte! Man entschied sich für das
System „MagicCylinder“ von ITW Gema AG.
Nach einer Anlagenbesichtigung bei Wanzl, Laupheim, und intensiven
Versuchen im Applikationslabor von ITW Gema AG in St.Gallen, Schweiz,
wurde November 2001 mit der Installation der neuen Anlage begonnen. Dabei
ist zu bemerken, dass Grammer keinen Produktionsausfall hatte, da die
bestehende Handkabine der Pulverbeschichtungsanlage vorher verschoben
und wieder in Betrieb genommen wurde. Durch die Besichtigung bei Wanzl kam
man auf die Idee, die Kabinen ebenfalls ebenerdig zu installieren. Dabei von
Vorteil war, dass die Gruben der Nasslackanlagen dazu teilweise verwendet
werden konnten.
Warum „Kabinen“? Nun, die bestehende Handbeschichtungskabine wurde nach
hinten verschoben und der Förderer abgesenkt. So schuf man die Möglichkeit,
bei Kleinstserien kurzfristig auf der Handkabine zu pulvern.
Die Hauptanlage aber, der „MagicCylinder“, wurde mit einer Vor- und
Nachbeschichtungsstation ausgestattet um schwierige Teile allenfalls auch
manuell beschichten zu können. Die Kabine kann Teilegrössen bis zu einer
Höhe von 1’500 mm und einer Breite von 1’000 mm aufnehmen, die
Vorbehandlung Teile von bis 2’800 mm Länge. Dies bei einer maximalen
Kettengeschwindigkeit von 4 m/min.
Alle Teile werden übrigens vorgängig tauchlackiert. Gemäss Herr Standecker,
Teamleiter Lackieranlage, hat sich die Kombination Tauchlackierung /
Pulverlackierung als qualitativ am besten erwiesen.
Zur kontinuierlichen Frischpulverzufuhr in den Kreislauf, ist das Pulverzentrum
mit einer Absaugstation versehen. Diese saugt direkt aus dem Gebinde
Frischpulver an und bringt dieses direkt in die Rohrleitung zum Zyklon ein. Dies
erhöht die Qualität der Beschichtung zusätzlich.
Wie sind die ersten Erfahrungen mit der neuen Anlage? Herr Fochtner,
Fertigungsbereichsleiter: „Die Integration in die bestehende Anlage funktionierte
sehr gut. Besonders hervorzuheben ist die fachliche Betreuung durch Herr
Herget, lokaler Verkaufsagent von ITW Gema AG. Seine fachliche Kompetenz
hat uns sehr geholfen und war in allen Belangen eine grosse Bereicherung.“
Konzepte und Auslegung 25

Marketing
„Der MagicCylinder war von Anfang an unser Favorit, insbesondere da die
Reinigung von aussen erfolgen kann und die Kabine nicht begeht werden muss.
Dies ist von sicherheitstechnischer und arbeitsmedizinischer Seite aus gesehen
ein sehr grosser Vorteil dieses Systems“
Herr Standecker ergänzt: „ Bezüglich Personaleinsparung und
Materialrückgewinnung hat das System alle unsere Anforderungen bestens
erfüllt.
Auch die ökologische Seite ist nicht ausser Acht zu lassen. Früher hatten wir
Sondermüllabgaben für die Nasslackierung von
ca. € 20’000 / jährlich zu entrichten und heute können wir voll auf
Rückgewinnung fahren, mit einer minimalen Menge Pulver im Pulverkreislauf.“
Ökonomisch ist die Anlage auch durch den Einsatz der neuen Steuereinheiten
OptiTronic, welche zudem noch mit ProfiBus mit der übergeordneten Steuerung
vernetzt wurden. Noch einmal Herr Fochtner: „Die Abspeichermöglichkeiten
werden sehr intensiv genutzt und sind uns bei der riesigen Produktpalette
natürlich eine grosse Hilfe. Zudem ist der TouchPanel viel einfacher zu
bedienen als eine Steuerung mit Tastatur und Maus.“
Dies wird bei der immensen Farbpalette sehr intensiv genutzt. Und bei 8-10
Farbwechseln täglich (2 Schichten) kann so eine ganze Menge mehr
abgearbeitet werden als bisher.
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14.1 Technische Daten Firma Grammer
Konzepte und Auslegung 27

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14.2 Layout Firma Grammer
Layout der Magic Cylinder Anlage bei Grammer AG
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