Elektrostatische Pulverbeschichtung – ökonomisch und ökologisch gelöst!

Hohe Transfereffizienz, minimaler Pulverausstoß, gleichmäßiger Pulverauftrag – Pulverpistolen sind das Herzstück einer jeden Pulverbeschichtung. In Anwendungen unterschiedlichster Industrien, in denen hohe Stückzahlen im selben Farbton beschichtet werden müssen, stellt die elektrostatische Pulverbeschichtungstechnologie eine echte Alternative zum Nasslack dar. Alle Systemkomponenten bis hin zur messenden Sensorik von Leuze electronic sind bei GEMA Switzerland exakt aufeinander abgestimmt. So sind wirtschaftliche und ökologische Beschichtungsresultate sowie optimale Arbeitsbedingungen möglich.

Qualität und Ökologie stehen an oberster Stelle
Für GEMA Switzerland stehen Qualität und Ökologie an erster Stelle. An seinem Hauptsitz in St. Gallen, Schweiz, hält das Unternehmen ein modernes Beschichtungslabor vor, in welchem das Unternehmen gemeinsam mit seinen Kunden Beschichtungsversuche durchführt. Die Versuchsergebnisse fließen konkret in die Planung der komplexen Beschichtungsanlagen ein und machen so kundenspezifische und maßgeschneiderte Lösungen möglich. „Während der Graco-Konzern, dem GEMA Switzerland seit 2012 angehört, Nasslack einsetzt, hat sich GEMA Switzerland rein auf die Pulverbeschichtung spezialisiert und ist in diesem Bereich Marktführer“, erklärt Axel Forster, Manager Controls & Automation bei GEMA Switzerland. Namhafte Fahrgestell-, Automobil- und Möbelhersteller lassen in hohen Stückzahlen Elemente wie Motorteile, Felgen und Möbelgestelle in von GEMA Switzerland gefertigten Kabinen elektrostatisch mit Pulver beschichten. „Dies ist insbesondere bei Farbhomogenität und hohen Stückzahlen nicht nur kostengünstiger und damit wirtschaftlicher als der Einsatz von Nasslack, sondern auch ökologischer“, führt der an der Hochschule Rapperswil studierte HTL-Ingenieur weiter aus.


Bild 1: Elektrostatische Pulverbeschichtung in Beschichtungskabine

Zuverlässige Teilerkennung ist ein Muss
Alle am Pulverkreislauf beteiligten Komponenten sind so aufeinander abgestimmt, dass eine kontinuierliche und konsistente Pulverförderung gewährleistet ist. Die Pulverbeschichtung selbst erfolgt in sogenannten Beschichtungskabinen, aufgebaut in einer Art Sandwichkonstruktion. Dies hat den Vorteil, dass nur ein Minimum an Pulver an den Kabinenwänden haften bleibt, und eine automatische Abreinigung des Kabinenbodens Pulveransammlungen verhindert. Der Pulverbeschichtungsprozess wird, einstellbar über ein Bedienpanel am Kabineneingang, vom Bediener so gesteuert, dass immer nur so viel Pulver eingesetzt wird, wie und vor allem, wo, nötig. Dies setzt eine zuverlässige Teilerkennung des einfahrenden Trägers sowie der zu beschichtenden Elemente voraus. In der Vergangenheit erfolgte die Teilerkennung des zu beschichtenden Objektes hinsichtlich seiner Größe, Position, Neigung, meist statisch.


Bild 2: GEMA-Beschichtungskabine für eine effiziente und ökologische Pulverbeschichtung

Statische Teilerkennung erfolgt mittels messender Lichtvorhänge
Zum Einsatz kamen und kommen für die statische Teilerkennung bei GEMA Switzerland die messenden Lichtvorhänge CML 720i EX von Leuze electronic. In der Empfängereinheit sind jeweils Steuereinheit und Schnittstellen integriert, was zusätzliche Geräte überflüssig macht. Wichtige Voraussetzung für seine Entscheidung, erklärt Axel Forster, war, ein CAN-Bus-taugliches technisch qualitativ hochwertiges Feldbussystem zu haben, bei dem jeder einzelne Lichtvorhang einen einzelnen CAN-Knoten darstellt, kein Master-Slave-Konzept. Die Parametrierung der Lichtvorhänge erfolgt direkt über die Steuerung, welche die Parameter speichert und einen Austausch ohne erneutes Parametrieren erlaubt. Zur schnellen und sicheren Ausrichtung ist ein Ausrichtmodus und eine Bargraph-Anzeige für den Empfangspegel im Display integriert. Durch die kurze Ansprechzeit je Strahl können selbst schnelle Prozesse sicher erkannt werden. Eine weitere wichtige Anforderung: Aufgrund des reinigungsintensiven Arbeitsumfeldes müssen die eingesetzten Lichtvorhänge strengen Sauberkeitsanforderungen genügen. „Ein stabiles Metallgehäuse, EX-Schutz und ein gut lesbares Display mit robuster Folientastatur sind hier ein Muss“, so Axel Forster.


Bild 3: Statische Vermessung mittels CML-Lichtvorhängen von Leuze electronic

Dynamische Messung erfolgt mittels optischem Distanzsensor
In verschiedenen Kundencases, in denen größere Objekte wie beispielsweise ganze Kranachsen erkannt werden mussten, kam die statische Messung mittels CML-Lichtvorhänge an ihre Grenzen. Messfeldlängen von über 3 Meter, Reichweiten bis 8 Metern sowie höhere Funktionsreserven waren erforderlich. Aber auch für diese Anforderungen fand David Semprevivo, Key Account Manager bei Leuze electronic, gemeinsam mit dem GEMA Manager Controls & Automation eine Antwort: statt der bisher eingesetzten CML-Lichtvorhänge testeten die Beiden zunächst für die einseitige Vermessung von komplexen Großbauteilen im GEMA-Beschichtungslabor den Einsatz des optischen Distanzsensors für Objektschutz und dynamische Messaufgaben Rotoscan ROD-4 von Leuze electronic. Dieser arbeitet wie ein flächendeckender Taster. Er tastet den vor ihm liegenden Bereich optisch und berührungslos ab und ermöglicht somit eine flächendeckende Objekterkennung. Über einen Drehspiegel wird der Lichtstrahl abgelenkt und eine halbkreisförmige Fläche von 190° mit einem Radius bis zu 50 Meter überstrichen. Die Fläche ist in zwei Erkennungsbereiche mit Radien von je 15 Metern aufgeteilt. In beiden kann je ein Schutzfeld frei definiert werden. Es besteht die Möglichkeit, im ROD-4 Erkennungsbereichspaare zu speichern und umzuschalten. Unterschiedliche Höhen oder Überstände können definiert werden. Der Rotoscan vermisst seine Umgebung permanent und stellt die Messdaten an der seriellen Schnittstelle zur Weiterverarbeitung bereit. Diese Funktion wird bei GEMA Switzerland konkret zur Konturerkennung des einfahrenden Trägers sowie der zu beschichtenden Elemente verwendet. Neben einem Mehr an Weitblick ermöglicht der optische Scanner auch eine verbesserte Höhenkontrolle durch die unterschiedlich großen Erkennungsbereiche. Er wirkt damit wie eine Art „Einparkhilfe“ in der Beschichtungskabine.


Bild 4: Dynamische Objekterkennung und –messung mittels optischem Distanzsensor ROD-4


Bild 5: Objektvermessung und optimale Einstellung des Erkennbereiches

Auch für Safety-Anforderungen gibt es eine Lösung
Vor 2 Jahren wurde die dynamische Vermessung mittels otpischem Distanzsensor Rotoscan erstmals in einem GEMA-Projekt in Tschechien getestet. Heute ist der Scanner Teil des Standardportfolios von GEMA Switzerland. Die Projektbeteiligten sind sich einig: so wie sie in der Vergangenheit die Aufgaben und Anforderungen im Bereich der statischen und dynamischen Messung gemeinsam gelöst haben, so werden sie in Zukunft auch Safety-Anforderungen zusammen angehen. Die sichere Variante des optischen Scanners von Leuze electronic heißt RSL 400. Mit ihm können sogar bis zu 270° flächendeckend sicher überwacht werden.

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