#4 | 2020
SYN] Magazin
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Innovative Applikationstechnologie für PVC im automobilen Lackbereich

Dichtmaterial wie mit einem Tintenstrahldrucker Punkt für Punkt hochpräzise auftragen - was revolutionär klingt, hat Atlas Copco bereits in Serie gebracht. Das neue Applikationsverfahren IDDA.Seal trägt einzelne PVC-Tropfen automatisiert und mit hoher Frequenz auf die abzudichtenden Bauteile auf. Das spart signifikant Abdichtmaterial und hat zahlreiche weitere Vorteile.


Es ist ein Quantensprung beim automatisierten Auftrag von Dichtstoffen. Denn das neue Applikationsverfahren IDDA.Seal von Atlas Copco löst zahlreiche Probleme, die Anwender in der Automobilindustrie bislang bei bestimmten Nahtabdichtungen in der Lackiererei hatten. "IDDA" steht dabei für "Intelligent Dynamic Drop Application", den intelligenten und dynamischen, automatisierten Auftrag in Tropfenform. Konkret geht es um PVC-Dichtstoffe, die im Automobilbau häufig für Nahtabdichtungen, kosmetische Sichtnähte oder den Unterbodenschutz verwendet werden. Das Material wird noch vor der Lackierung auf Schweißnähte oder Schnittkanten einer Karosserie aufgetragen. Es schützt vor Korrosion, verbessert die Fahrzeugakustik und dichtet den Innenraum ab. Bisher kamen dafür verschiedene Applikationstechnologien zum Einsatz, bei denen das Material in einem konstanten Fluss aufgetragen wird. "Die Fahrzeug-Geometrien und Produktionsprozesse werden immer komplexer", erklärt Dr. Sten Mittag, Research & Technology Manager für den Bereich Kleben bei Atlas Copco. "Mit der konventionellen Technik sind wir auf bestimmte Grenzen gestoßen." 



Herausforderungen beim Nahtabdichten

Bisher setzen die meisten Automobilhersteller in den Lackierstraßen für kosmetische Nähte und die Nahtabdichtung automatisierte Applikationsmethoden wie Dünnstrahl, Swirl oder Flatstream ein. Dabei muss die Düse rechtwinklig zum Bauteil stehen, um einen optimalen Auftrag zu erreichen. „Der Applikationsabstand zwischen Düse und Bauteil sollte nur wenige Millimeter betragen, was bereits einige Einschränkungen mit sich bringt. Denn nicht alle Stellen sind mit dem Roboter gut zu erreichen“, erklärt Mittag. Darüber hinaus ist es insbesondere bei hohen Robotergeschwindigkeiten schwierig, eine definierte Höhe der PVC-Naht beizubehalten. „Mit klassischen Auftragsverfahren kann es zu Materialanhäufungen zum Beispiel an den Wendestellen kommen. Enge Winkel sind außerdem schwer zugänglich. Das kann manuelle Nacharbeit erforderlich machen, um Undichtigkeiten zu vermeiden und überschüssiges Material zu verstreichen. Das kostet Zeit, Material und damit Geld“, betont der Klebeexperte. 





Problemlöser: Einzeln steuerbare PVC-Tropfen

Gemeinsam mit dem Automobilhersteller Audi hat Atlas Copco das neue Verfahren IDDA.Seal speziell für die Feinnahtabdichtung in der Lackiererei entwickelt. „Unser Ziel war es, unzugängliche Stellen möglichst optimal automatisiert per Roboter abzudichten – und damit insbesondere die Nahtabdichtung bei komplexen Geometrien zu verbessern“, sagt Sten Mittag. Das PVC wird dabei in ultrafeinen Tropfen über fünf Düsen aufgebracht, die einzeln angesteuert werden können. Das Öffnen und Schließen der Düsen, das Tropfenvolumen und der Tropfenabstand lassen sich individuell einstellen und auf die gewünschte Nahtgeometrie anpassen. Das sorgt für deutlich mehr Flexibilität. „Dafür haben wir einen neuen Applikator entwickelt und die besseren Steuerungsmöglichkeiten über eine neue Software abgebildet“, sagt Mittag. Klassische Steuerungen konnten dem Applikator nur den Befehl zum pneumatischen Öffnen oder Schließen erteilen. Der Anwender spürt von der Komplexität des neuen Systems nichts. „Geschulte Anlagenbediener können die optimale Schichtstärke und Breite des Materialauftrags ganz einfach vorab in der Steuerung festlegen.“

Kurze Reaktionszeiten für präzise und randscharfe Applikationen

Der robotergeführte IDDA.Seal-Applikator trägt die Tropfen in variablen Größen von 1 bis 1,5 mm mit Hochfrequenz auf das Bauteil auf. Daraus resultiert eine sehr kurze Reaktionszeit von nur 1 ms. Selbst bei dynamischen Robotergeschwindigkeiten von 50 bis 600 mm/s sind Richtungsänderungen nun ohne Beeinflussung der Naht-Geometrie möglich – die Applikation bleibt präzise mit randscharfen Konturen. Während bei konventionellem Materialauftrag in Kurven oft zu wenig PVC an die Außenseite und zu viel an die Innenseite gelangt, wird das Material mit IDDA.Seal auch bei Richtungsänderungen gleichmäßig aufgetragen. „Selbst komplexe Naht-Geometrien mit Einschnürungen, Lücken und Nahtüberlappungen werden qualitativ und optisch hochwertig ausgeführt“, sagt Mittag.

Vor allem bei komplexen Bauteilgeometrien spielt das neue Verfahren seine Vorteile voll aus. Der Abstand zwischen Applikator und Bauteil kann 5 bis 80 mm betragen, in Sonderfällen sogar mehr als 100 mm. Zum Vergleich: Bei konventionellem Dichtstoff-Auftrag sind es nur 3 bis 5 mm. Der Applikationsabstand kann also bis zu 25-mal größer sein wie bisher. Das vereinfacht die Roboterprogrammierung und die Zugänglichkeit zum Bauteil. Darüber hinaus können die Düsen auch schräg zur Applikationsfläche stehen, um die Tropfen in verschiedenen Winkeln, ziehend oder stechend aufzubringen. „Beim konventionellen Auftrag brauchen wir einen rechten Winkel. Bei IDDA.Seal sind Abweichungen von der Senkrechten um bis zu 25 Grad kein Problem – die Geometrie der Naht bleibt unverändert. So kommen wir mit erheblich weniger Roboterprogrammierpunkten aus“, sagt Mittag.


Gut für die Umwelt 

Und IDDA.Seal bringt noch weitere Pluspunkte mit sich: Die randscharfe Applikation macht viele Schablonen überflüssig. Der hochpräzise Auftrag mit kontrollierter Schichtdicke kann die manuelle Nacharbeit um bis zu 40 % reduzieren. Es lassen sich zudem bis zu 50 % PVC-Material einsparen. „In modernen Fahrzeugen werden mehrere Kilogramm PVC aufgetragen. Mit IDDA.Seal applizieren wir so viel wie nötig, aber so wenig wie möglich. Durch die Materialeinsparung können wir das Fahrzeuggewicht senken. Und jedes eingesparte Kilo Gewicht spart am Ende CO2. Zudem minimieren wir die Verwendung und die Menge an PVC, die entsorgt werden muss“, betont Sten Mittag.

Atlas Copco hat das neue Verfahren IDDA.Seal zum Patent angemeldet. Bereits seit dem vergangenen Jahr läuft die intelligente, dynamische Tropfenapplikation für das automatisierte Abdichten beim Entwicklungspartner Audi in der Serienfertigung am Standort Győr in Ungarn. Der nächste Entwicklungsschritt ist bereits in vollem Gange: IDDA.Seal soll zukünftig neben der Feinnahtabdichtung auch für Grobnahtabdichtungen bei Audi eingesetzt werden.

Interview mit Sebastian Blaser lesen