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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Metallbauteilen gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 19.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zum Lackieren oder zum Beschichten von Bauteilen, insbesondere metallischen Bauteilen, ein Pulverbeschichtungsverfahren einzusetzen.
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Derartige Pulverbeschichtungsverfahren dienen dem Aufbringen einer Korrosionsschutzschicht auf das metallische Bauteil. Darüber hinaus können Pulverbeschichtungsverfahren auch als Lackierungsverfahren verwendet werden. Hierbei werden die metallischen Bauteile mit dem Beschichtungspulver in einen Endzustand lackiert. Gegebenenfalls ist es möglich, weitere Nachbehandlungsverfahren anzuwenden.
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Zur Durchführung eines aus dem Stand der Technik bekannten Pulverbeschichtungsverfahrens wird das metallische Bauteil, insbesondere ein Kraftfahrzeugbauteil oder aber größer dimensionierte Metallbauteile, auf einen sogenannten Warenträger verbracht. Das Bauteil selbst ist dabei über den Warenträger selber geerdet, wobei der Pulverbeschichtungslack in der Regel elektrostatisch aufgeladen wird. Das metallische Bauteil wird dann mittels des Warenträgers durch eine Lackierkammer gefahren. In der Lackierkammer wird ein entsprechendes Pulver zum Beschichten des metallischen Bauteils aufgebracht. Nachteilig an den entsprechend genannten Lackierkammern ist, dass diese, insbesondere zur universellen Anwendung, recht groß dimensioniert sein müssen. Ebenfalls ist es bei aus dem Stand der Technik bekannten Lackierkammern zum Pulverbeschichten von metallischen Bauteilen nur schwer bzw. nicht zu realisieren, eine homogene bzw. gezielte und/oder gleichmäßige Beschichtungsdicke auf dem Bauteil selber herzustellen.
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Bei hochkomplexen Bauteilgeometrien selber, beispielsweise bei dreidimensional komplex geformten Bauteilen mit verwinkelten Ecken, können gerade die Innenbereiche dieser Ecken nur schwer oder gar nicht mit Beschichtungspulver belegt werden.
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Ein weiterer Nachteil entsteht während des Beschichtungsvorganges selber, wenn sich das Beschichtungspulver auf dem Bauteil niederschlägt, verringert und/oder verliert das Bauteil seine elektrostatische Anziehungskraft.
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Bei Durchführung des Beschichtungsvorgangs verringert sich somit die Aufnahmefähigkeit des metallischen Bauteils. insbesondere bei mehrfachem Durchführen des Beschichtungsvorgangs nimmt die Aufnahmefähigkeit des metallischen Bauteils von Beschichtungspulver immer stärker ab.
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Aus der
DE 197 55 652 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischem Beschichten von Gegenständen in einer Pulverwolke bekannt. Hierbei wird in einem Tauchbecken eine elektrostatisch geladene Pulverwolke erzeugt und ein Bauteil in das Tauchbecken eingetaucht. Eine ähnliche Ausführungsvariante ist auch aus der
DE 196 16 695 A1 bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik, ein Verfahren zum Beschichten von Metallbauteilen aufzuzeigen, dass gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren verbessert ist. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entsprechende Anlage zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bereitzustellen.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Beschichten von Metallbauteilen gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
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Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird weiterhin durch eine Anlage zur Beschichtung von Metallbauteilen gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 19 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Beschichten von Metallbauteilen ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- - Aufnehmen des Metallbauteils durch einen Industrieroboter, wobei der Industrieroboter eine Aufnahmevorrichtung aufweist, die mindestens zwei Greifeinrichtungen besitzt,
- – Erzeugen einer Pulverwolke aus Beschichtungspulver, wobei die Pulverwolke von einer Pulverdüse erzeugt wird,
- – Durchführen des Metallbauteils durch die Pulverwolke,
- – Ablegen des beschichteten Metallbauteils.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Pulverdüsen eine Pulverwolke bzw. Beschichtungspulverwolke oder aber auch Pulverlackwolke erzeugt, die in ihrer Ausdehnung, Dimensionierung und Pulverdichte bzw. Pulverdichteverteilung speziell auf das zu beschichtende Metallbauteil angepasst wird. Durch diese Pulverwolke wird dann das metallische Bauteil selber geführt. Das Durchführen wird von einem Industrieroboter, vorgenommen. Das Bauteil selber kann somit zum einen translatorisch durch die Pulverwolke geführt werden, es kann jedoch auch Rotationsbewegungen in der Pulverwolke selber ausführen.
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Als besondere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die universelle Anwendbarkeit auf verschiedenste Metallbauteile zu sehen. Metallbauteile, die äußere Abmaße von wenigen Zentimetern, bishin zu ein Meter, zwei Metern oder auch bishin zu drei Metern oder mehr aufweisen, können somit auf nur eine Anlage bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Pulver beschichtet werden.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass die Pulverwolke gezielt konzentriert, dimensioniert und gerichtet erzeugt werden kann, so dass eventuelle Peripheriegeräte oder sonstige am Verfahren beteiligten Bauteile der Anlage nicht mit beschichtet werden. Eine aufwendige Reinigung der Anlage selber oder aber der bereits aus dem Stand der Technik bekannten Warenträger entfällt somit gänzlich.
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Im Falle der Verwendung von elektrostatischem oder aber magnetischem Beschichtungspulver ist das Bauteil selber wiederum über den Industrierobotor durchgängig derart geerdet, elektrisch geladen oder magnetisch gepolt, dass mehrere Beschichtungsvorgänge durchführbar sind. Insbesondere ist im Falle der Verwendung eines Industrieroboters die Durchführung des metallischen Bauteils durch die Pulverwolke entlang einer Trajektorie möglich, wodurch das Bauteil selbst in verwinkelten Ecken gleichmäßig beschichtet wird. Ebenfalls muss bei komplex geformten Bauteilen oder aber auch stabförmigen Bauteilen nicht für jedes Bauteil ein eigens konstruierter und gefertigter Warenträger beschafft werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich somit weiterhin durch seine universelle Anwendbarkeit aus. Eine Anlage, auf der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist, eignet sich somit für verschiedenste Beschichtungsvorhaben, weshalb die Werkzeugkosten pro Stück gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und den damit verbundenen Anlagen deutlich verringert ist.
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Weiterhin ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, durch bloße Variation von Anzahl und Position der Pulverdüsen selber die Schichtdicke des Beschichtungsvorgangs zu beeinflussen. Die Bauteile können somit auch beliebig inhomogen beschichtet werden. Beispielsweise kann ein oberer Abschnitt stärker beschichtet werden, wohingegen ein unterer Abschnitt in Relation hierzu dünner beschichtet wird.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass als Beschichtungspulver ein Lackpulver und/oder ein Korrosionsschutzpulver verwendet wird. Das Bauteil kann somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst einer Korrosionsschutzbehandlung unterzogen werden. Beispielsweise ist es vorstellbar, dass eine reine Korrosionsschutzschicht auf ein metallisches Bauteil zunächst aufgetragen wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich jedoch auch gleichzeitig Lackierungsschritte vornehmen. Beispielsweise kann ein Lackpulver mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht werden, so dass sich eine lackierte Oberfläche an dem zu beschichtenden Bauteil ergibt, die designtechnische, strömungsmechanische und/oder auch ästhetische Anforderungen erfüllt. Gegebenfalls wird durch ein Wärmenachbehandeln des beschichteten metallischen Bauteils ein Aufschmelzen des Lackpulvers erzeugt, weshalb sich das Lackpulver auf der Oberfläche einbrennt und/oder seine Konsistenz zumindest in optischer Hinsicht entsprechend verändert.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird besonders bevorzugt das Beschichtungspulver magnetisch und/oder elektrostatisch aufgeladen. Das Pulver kann dazu in Gänze selber geladen sein oder aber der Pulverausstoß bzw. Pulverstrom kann elektrostatisch und/oder magnetisch geladen sein. Weiterhin können dem Pulver Additive beigefügt sein, die entsprechend magnetisch und/oder elektrostatisch aufgeladen sind, um so den Pulverfluss bzw. den Pulverstrom in der Pulverwolke, also die Anzahl der Pulverpartikel in der Pulverwolke derart zu steuern, dass sie bevorzugt den Weg zu der zu beschichtenden Oberfläche des metallischen Bauteils finden. Weiterhin ist es möglich über eine Erdung des metallischen Bauteils selber und/oder über weitere Hilfsmittel die Richtung und/oder Konsistenz des Beschichtungspulvers gezielt zu beeinflussen, sodass das Pulver beispielsweise an entsprechende Ecken und/oder in Winkel an dem metallischen Bauteil geleitet wird, so dass diese auch entsprechend den Vorgaben hinreichend beschichtet werden.
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Weiterhin bevorzugt wird das metallische Bauteil an Stellen ergriffen, die in seiner späteren Verwendung von einem anderen Bauteil, insbesondere einem Gummilager überdeckt werden und/oder dass das Metallbauteil an Stellen ergriffen wird, die nicht beschichtet werden sollen. Beispielsweise handelt sich es sich hierbei um Montageflächen, die frei von einer Beschichtung sein sollen, so dass hier entsprechend weitere Bauteile aufgeschraubt werden können. Ebenfalls kann es Vorgabe an dem metallischen Bauteil sein, dass diese Stellen entsprechend nicht beschichtet werden, so dass hier in einem später folgenden Verfahrensschritt beispielsweise ein thermisches Fügeverfahren zum Einsatz kommen kann. Hierbei handelt es sich unter Umständen wiederum um einen Schweißprozess oder aber auch einen Lötprozess, bei dem auch Schweißzusatzwerkstoffe zum Einsatz kommen können. Im Rahmen der Erfindung bietet es sich an, wenn in diesen Stellen und auch in dem diese Stellen umrandenden Bereich kein Beschichtungspulver durch den Auftrag des Beschichtungsprozesses selber abgelagert wurde.
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Das Bauteil wird weiterhin bevorzugt über den Industrieroboter selber geerdet und/oder elektrostatisch geladen. Hierdurch ist es möglich, das Bauteil durch den Industrieroboter so zu ergreifen, dass an den ergriffenen Stellen das Bauteil derart geschützt wird, dass die ergriffenen Stellen und optional der die ergriffenen Stellen umrandende Bereich während des Beschichtungsvorgangs nicht beschichtet werden. Weiterhin weist das Bauteil während des gesamten Beschichtungsvorgangs eine gleichbleibende elektrostatische Erdung und/oder magnetische Konsistenz auf, sodass das Beschichtungspulver sich auf das metallische Bauteil anzieht und/oder von dem metallischen Bauteil angezogen wird. Eine Mehrfachbeschichtung ist somit bei dem erfindungsgemäß durch den Industrieroboter aufgenommenen metallischen Bauteil problemlos möglich.
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Weiterhin wird besonders bevorzugt als Industrieroboter ein Sechsachsenindustrieroboter mit drei translatorischen und drei rotatorischen Freiheitsgraden verwendet. Der Industrieroboter selber weist wiederum bevorzugt eine Aufnahmevorrichtung auf, wobei die Aufnahmevorrichtung mindestens zwei Greifeinrichtungen besitzt, wobei die zwei Greifeinrichtungen ganz besonders bevorzugt separat voneinander geöffnet und/oder geschlossen werden, sodass das Metallbauteil vollständig beschichtet wird.
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Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Industrieroboters ist es möglich, das Metallbauteil um verschiedene Rotationsachsen in allen drei translatorischen Freiheitsgraden durch die Pulverwolke zu führen. Durch die frei programmierbaren Bewegungsmöglichkeiten des Industrieroboters selber ist es möglich, das metallische Bauteil in allen erdenklichen Bahnkurven durch die Pulverwolke zu führen. Die einzelnen Geschwindigkeiten, in denen ein jeweiliges Flächenelement des metallischen Bauteils durch die Pulverwolke geführt wird, sind ebenfalls frei programmierbar. Über den Industrieroboter ist es ferner möglich, das Metallbauteil mehrfach hintereinander durch die Pulverwolke zu führen und/oder alternierend durch die Pulverwolke zu führen. Insbesondere entfällt ein aufwendig auf nur ein metallisches Bauteil zugeschnittener Warenträger. Ferner entfällt auch eine entsprechende Montagevorrichtung zum Transport des Warenträgers.
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Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin vorstellbar, dass die Aufnahmevorrichtung an dem Industrieroboter zur Aufnahme des metallischen Bauteils mindestens zwei Greifeinrichtungen aufweist, wobei die Greifeinrichtung, die sich unmittelbar vor und/oder in der Pulverwolke selber befindet, zumindest kurzzeitig öffnenbar ist, so dass ein entsprechender, von der Greifeinrichtung verdeckter Oberflächenbereich des metallischen Bauteils ebenfalls beschichtet wird. Nach weiterem Fortschreiten und/oder Durchfahren durch die Pulverwolke kann dann im Rahmen der Erfindung die geöffnete Greifvorrichtung wieder geschlossen werden und eine dieser nachgeschaltete Greifeinrichtung geöffnet werden, so dass der dort von der nachgeschalteten Greifeinrichtung verdeckte Oberflächenbereich entsprechend beschichtet wird. Im Ergebnis lässt sich somit ein Bauteil mit vollständig beschichteter Oberfläche durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellen.
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Weiterhin besonders bevorzugt wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Kraftfahrzeugbauteil beschichtet. Bei dem Kraftfahrzeugbauteil kann es sich im Rahmen der Erfindung um ein Karosseriebauteil handeln, es kann jedoch auch ein Funktionsbauteil oder ein Fahrwerksbauteil, beispielsweise ein Kraftfahrzeugstabilisator sein. Insbesondere bei Beschichtung eines Kraftfahrzeugstabilisators ist es möglich, eine örtlich klein dimensionierte Pulverwolke herzustellen, durch die der Kraftfahrzeugstabilisator geführt wird. Bei einem Kraftfahrzeugstabilisator handelt es sich üblicherweise um ein stabförmiges Bauteil mit einer Länge zwischen ein und zwei Metern, insbesondere mit einer Länge von circa 1,5 Metern und einem Durchmesser des Bauteils zwischen wenigen Millimetern bis hin zu mehreren Zentimetern, insbesondere bis hin zu fünf, sechs oder gar sieben Zentimetern. In der Regel hat ein Kraftfahrzeugstabilisator jedoch einen Durchmesser zwischen 0,5 cm und 3 cm, so dass eine entsprechend dimensionierte Pulverwolke erzeugt wird, durch die dann der stabförmige Stabilisator durch den Industrieroboter, geführt wird. In der Folge treten nur geringe Fremdverschmutzungen durch den Beschichtungsvorgang selber auf und es muss auch nur ein geringer Einsatz von Beschichtungspulver erfolgen. Hierdurch werden insbesondere weitere Prozesskosten zum Betreiben der Anlage eingespart, da deutlich weniger Pulver für den Beschichtungsvorgang benötigt wird, geringere Kosten zum Betreiben von Absaugvorrichtungen oder aber auch zum elektrostatischen Laden des Bauteils oder des Pulvers selber auftreten.
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Weiterhin wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Pulverwolke von einer Pulverdüse erzeugt. Hierbei kann es sich im Rahmen der Erfindung um eine Zerstäubungsdüse handeln, die das austretende Beschichtungspulver derart zerstäubt, dass die erfindungsgemäße Pulverwolke entsteht. Die Pulverwolke selber kann dabei zum einen über die Strömung an der Pulverdüse selbst erzeugt werden. Die Pulverwolke kann im Rahmen der Erfindung jedoch auch über beispielsweise ein externes Ventilationsfeld oder aber über magnetische Beeinflussungsmittel erzeugt werden. In diesem Falle bietet es sich unter Umständen an, auch nur eine Ausbringungsdüse zum Ausbringen des Beschichtungspulvers zu verwenden.
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Im Rahmen der Erfindung wird die Pulverwolke bevorzugt von zwei oder mehreren Pulverdüsen erzeugt, wobei sich bevorzugt mindestens zwei Pulverdüsen entgegengesetzt anströmen. Die Pulverdüsen können sich dazu direkt gegenüberstehend anströmen, so dass die zwei Anströmrichtungen vorzugsweise auf einer Linie verlaufen. Im Rahmen der Erfindung können die Pulverdüsen sich jedoch auch unter einem Winkel anströmen, so dass beispielsweise drei Pulverdüsen zu einem Zentrum hin gerichtet sind. Im Rahmen der Erfindung können optional auch beliebig viele Zusatzdüsen eingesetzt werden, so dass beispielsweise schwer zu erreichende Winkel auch durch den erfindungsgemäßen Beschichtungsvorgang beschichtet werden.
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Weiterhin wird die Pulverwolke selber mit verschiedenen Pulverfeldern hergestellt, sodass das Metallbauteil selbst verschieden stark beschichtet wird. Die Pulverwolke weist somit eine inhomogene Pulverkonzentration bzw. Pulververteilung auf. Die inhomogene Pulververteilung bzw. Pulverkonzentration innerhalb des Pulverfeldes selber kann dabei durch verschieden starke Pulverausdringungen aus den einzelnen Pulverdüsen hergestellt werden. Beispielsweise ist es im Rahmen der Erfindung vorstellbar, dass zwei sich entgegengesetzt anströmende Pulverdüsen verschieden starke Pulvermengen ausbringen. Beispielsweise ist es wiederum vorstellbar, dass eine Pulverdüse in Relation zu der anderen Pulverdüse entsprechend eine höhere oder geringere Pulvermenge ausbringt. Die Ausbringung der Pulvermenge selber kann wiederum zeitlich konstant oder aber auch zeitlich verschieden ausgebildet sein. Insbesondere wird durch das verschieden starke Ausbringen von Beschichtungspulver entsprechend ein verschieden starkes Beschichten an dem Metallbauteil selber erzeugt.
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Beispielsweise ist es vorstellbar, dass eine Oberseite eines Bauteils stärker beschichtet wird als eine Unterseite. Im Rahmen der Erfindung kann weiterhin durch ein zeitlich verschieden starkes Ausbringen des Beschichtungspulvers selber wiederum ein verschieden starkes Aufbringen der Pulverbeschichtungsdicke auf dem metallischen Bauteil selbst erzeugt werden. Beispielsweise wird somit an einem zuerst durch das Pulverfeld gefahrenen Abschnitt des metallischen Bauteils ein stärkerer Beschichtungsvorgang durchgeführt, und durch ein zeitlich herabsetzendes Ausbringen der Pulvermenge wird eine geringere Pulverbeschichtung auf dem weiteren metallischen Bauteil ausbilden.
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Weiterhin kann die Beschichtungsstärke auf dem Metallbauteil selber dadurch beeinflusst werden, dass das Metallbauteil mehrfach durch die Pulverwolke selbst befördert wird. Hierbei ist ein vollständiges Durchfahren des Metallbauteils durch die Pulverwolke, sodass das Metallbauteil vollständig aus der Pulverwolke ausgetreten ist und ein hieran anschließendes, wiederum erneutes Durchfahren des Metallbauteils durch die Pulverwolke zu verstehen. Das Metallbauteil kann dabei beispielsweise vorwärts und rückwärts durch die Pulverwolke befördert werden. Das Metallbauteil kann jedoch auch nach dem Durchfahren der Pulverwolke wiederum um die Pulverwolke herum auf die Startposition verbracht werden und erneut durch die Pulverwolke fahren. Im Rahmen der Erfindung ist es auch vorstellbar, dass das Metallbauteil mehrfach durch die Pulverwolke auf einer Beschichtungsanlage gefahren wird, wobei sich die Konsistenz der Pulverwolke und/oder das eingesetzte Pulver entsprechend ändern. Beispielsweise kann in einem ersten Beschichtungsvorgang ein Korrosionsschutzpulver auf das Metallbauteil aufgebracht werden und in einem zweiten Beschichtungsvorgang ein Lackpulver auf das Metallbauteil aufgebracht werden. Hierdurch ist es wiederum möglich, in einfacher und kosteneffizienter Weise das Bauteil entsprechend den Vorgaben zu beschichten.
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Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung vorstellbar, dass die Pulverwolke während des Beschichtungsvorgangs selber in ihrer Konzentration verändert wird. Dies ist insbesondere durch eine über einen Manipulator bewegliche Pulverdüse und/oder durch eine Beeinflussung des Ausbringens des Pulvers, beispielsweise in Massenstrom oder Pulvergeschwindigkeit, durchführbar.
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Insbesondere wird eine Pulverdüse selbst an einem Industrierobotor gelagert, sodass diese ebenfalls wiederum frei verlagerbar ist. Die Pulverwolke selber kann somit örtlich innerhalb der erfindungsgemäßen Anlage beliebig in ihrer Größe und in ihrer Position verändert werden, so dass sie für einen jeweiligen Beschichtungsprozess bzw. Vorgang geeignet ist.
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Die Pulverwolke kann hierzu insbesondere durch eine Absaugvorrichtung und/oder durch einen Luftstrahl und/oder durch ein elektrisches Feld und/oder durch ein magnetisches Feld gelenkt werden und/oder in ihrer Konzentration beeinflusst werden. Je nach verwendetem Beschichtungspulver ist eine oder mehrere der zuvor genannten Beeinflussungsmöglichkeiten zu wählen, um eine Pulverwolke mit der geforderten Konsistenz, Zusammensetzung und Pulververteilung für einen jeweiligen Beschichtungsvorgang zu wählen. Beispielsweise ist es insbesondere bei elektrostatisch oder magnetischem Beschichtungspulver möglich, durch ein elektrisches Feld und/oder durch ein magnetisches Feld die Pulverwolke in ihrer Form und/oder in ihrer Pulververteilung zu beeinflussen.
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Weiterhin vorzugsweise kann das Metallbauteil mit während des Beschichtungsvorgangs variierender Geschwindigkeit durch die Pulverwolke geführt werden. Aufgrund der freien Verlagerbarkeit des Metallbauteils über einen Industrieroboter, ist es somit auch möglich, eine Reaktion der Beschichtungsdicke durch die Transportgeschwindigkeit des Bauteils zu beeinflussen, mit der das Bauteil selbst durch die Pulverwolke geführt wird.
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Weiterhin wird besonders bevorzugt das Metallbauteil mehrfach durch die Pulverwolke geführt und/oder das Metallbauteil nach Durchfahren der Pulverwolke direkt wieder durch die Pulverwolke zurück geführt und/oder das Metallbauteil wird bei Durchfahren der Pulverwolke mehrfach vor und zurück bewegt. Insbesondere erfolgt das mehrfache Vor- und Zurückbewegen auf vorgegebenen Stellen der Pulverwolke. Im Rahmen der Erfindung kann das Metallbauteil auch zumindest abschnittsweise für eine vorgegebene Zeit in der Pulverwolke gehalten werden.
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Abhängig sind die zuvor genannten Parameter insbesondere von den eingesetzten Werkstoffen und der herzustellenden Schichtdicke. Beispielsweise kann es bei einigen metallischen Werkstoffen erforderlich sein, dass eine längere Beschichtungszeit ausgenutzt wird, um eine homogene Pulverteilung auf der Oberfläche des Metallbauteils herzustellen. Ebenfalls ist es unter Umständen gerade bei hohen Beschichtungsstärken wichtig, dass das Metallbauteil einer langen Zeit in der Pulverwolke ausgesetzt ist, sodass sich ausreichend Beschichtungspulver an der Oberfläche des Metallbauteils ablagern kann.
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Weiterhin besonders bevorzugt ist es über den Industrieroboter möglich, das Metallbauteil während des Durchfahrens der Pulverwolke um mindestens eine Rotationsachse zu rotieren. Im Rahmen der Erfindung ist es somit möglich, das Metallbauteil in die Pulverwolke zu bewegen und in der Pulverwolke zu halten. In der Pulverwolke selber wird dann durch Rotation des Metallbauteils um mindestens eine Rotationsachse ein hinreichendes Beschichten aller Seiten des Metallbauteils erreicht.
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Weiterhin bevorzugt kann mindestens eine Zusatzdüse kurzzeitig eine Zusatzpulverwolke erzeugen, so dass Ecken und/oder Winkel an dem Metallbauteil ausreichend beschichtet werden und/oder dass eine Zusatzdüse unabhängig von den anderen Pulverdüsen frei verlagert wird. Hierdurch ist es möglich, auch bei dreidimensional hochkomplex geformten Bauteilen eine hinreichende Beschichtung aller zu erreichender Stellen zu ermöglichen. Die Zusatzpulverwolke erhöht somit kurzzeitig die Konzentration in bestimmten Bereichen der Pulverwolke, so dass aufgrund der Konzentrationserhöhung des Beschichtungspulvers sichergestellt wird, dass sich hinreichend Beschichtungspulver auch in schwer zu erreichenden Stellen ablagert. Weiterhin kann die Zusatzdüse die Zusatzpulverwolke auch entsprechend leiten, so dass über ein gezieltes Ausrichten der Zusatzpulverwolke sichergestellt wird, dass hinreichend Beschichtungsmaterial an schwer zu erreichende Stellen gelangt. Durch die freie Verlagerbarkeit der Zusatzdüse ist diese zusätzlich entsprechend verlagerbar, so dass auch hierüber ein Schwenken in versteckte Winkelbereiche des zu beschichtenden Metallbauteils möglich ist.
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Insbesondere wird die Beschichtungsdicke des auf das Bauteil aufgetragenen Beschichtungspulvers durch die Trajektorie des Bauteils selbst durch die Pulverwolke eingestellt. Die Bahnkurve, mit der das Metallbauteil durch die Pulverwolke bewegt wird, bestimmt somit die jeweils örtlichen Pulverkonzentrationen, woraus wiederum ein Rückschluss auf das sich an der Oberfläche des Metallbauteils ablagernden Beschichtungspulvers schließen lässt.
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Weiterhin bevorzugt wird das Metallbauteil und/oder das Beschichtungspulver erwärmt und/oder das Metallbauteil nach dem Beschichtungsvorgang selber wärmebehandelt. Hierdurch ist es möglich, an der Oberfläche des Metallbauteils eine bessere Aufnahmefähigkeit für das Beschichtungspulver herzustellen. Weiterhin ist es möglich, dass das Metallbauteil nach dem Beschichtungsvorgang wärmebehandelt wird. Das aufgetragene Beschichtungspulver kann somit beispielsweise auf dem Metallbauteil aufschmelzen, wodurch es sich auf die Oberfläche des Metallbauteils einbrennen kann. Ebenfalls vermischt sich das aufgetragene Beschichtungspulver untereinander, so dass eine durchgehend homogene Oberflächenbeschichtung entsteht. Entsprechend entsteht eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz, Stoß und Spannungsbelastungen, so dass ein guter Korrosionsschutz sowie eine optisch ansprechende Oberfläche entsteht. Insbesondere im Falle der Beschichtung eines Kraftfahrzeugstabilisators wird ein Bauteil beschichtet, dass am Unterboden eines Kraftfahrzeuges hohen Witterungseinflüssen ausgesetzt ist, insbesondere im Winter durch Streusalz und welches durch Torsionsbeanspruchungen entsprechend auch an der Oberflächenbeschichtung strapaziert wird. Durch eine erfindungsgemäße Wärmenachbehandlung ist es somit möglich, das aufgetragene Beschichtungspulver widerstandsfähig und nachhaltig mit dem beschichteten Kraftfahrzeugstabilisator zu verbinden.
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Im Rahmen der Erfindung werden zur Beschichtung von Fahrwerksbauteilen, insbesondere für Kraftfahrzeugstabilisatoren, Pulverlacke eingesetzt. Insbesondere werden die in einem Bereich zwischen 10 μm und 400 μm, besonders bevorzugt zwischen 20 μm und 300 μm und ganz besonders bevorzugt zwischen 40 μm und 200 μm Schichtdicke auf das zu beschichtende Bauteil aufgetragen.
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Es ist weiterhin Bestandteil der vorliegenden Erfindung eine Anlage bereitzustellen, auf der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. Dies wird mit einer Anlage zur Beschichtung von Metallbauteilen, aufweisend einen Industrieroboter und eine Sprühvorrichtung, realisiert. Hierbei sind die jeweils vorerwähnten Lösungsbestandteile auch Teil der erfindungsgemäßen Anlage.
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Die zuvor genannten Merkmale lassen sich im Rahmen der Erfindung beliebig untereinander kombinieren, mit den damit jeweils einhergehenden Vorteilen.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten werden in den Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für ein Metallbauteil mit verschiedener Beschichtungsstärke und
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2 ein erfindungsgemäßes Beschichtungsverfahren für einen Kraftfahrzeugstabilisator
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Beschichtungsverfahren zum Beschichten eines Metallbauteils 1. Hierzu wird ein Metallbauteil 1 mit zunächst unbehandelter Oberfläche 2 von einem nicht näher dargestellten Industrieroboter ergriffen und durch eine Pulverwolke 3 geführt. Die Pulverwolke 3 wird in 1 dargestellt, durch vier Pulverdüsen 4 hergestellt. Hierbei bilden jeweils zwei Pulverdüsen 4 ein Pulverdüsenpaar. Die auf die Bildebene bezogenen unteren Pulverdüsen 4 erzeugen dabei eine Pulverwolke 3 mit hoher Konzentration 5. Dies wird durch ein vermehrtes Ausbringen der Pulvermenge, beispielsweise durch eine erhöhte Ausströmgeschwindigkeit des Pulvers, bewerkstelligt. Die auf die Bildebene bezogenen oberen Pulverdüsen 4 erzeugen eine Pulverwolke 3 mit in Relation zu der unteren Pulverwolke 3 geringer Konzentration 6. Ferner sind die Pulverwolken 3 durch ein zusätzliches Mittel beeinflussbar, beispielsweise dargestellt durch einen Elektromagneten 7, der ein elektromagnetisches Feld 8 erzeugt, dass sich wiederum auf die Pulverkonzentration und/oder die Form der Pulverwolke 3 auswirkt. Weiterhin ist ein Gebläse 9 dargestellt, dass einen entsprechenden Luftstrahl 10 erzeugt, der wiederum eine lenkende Funktion auf die hergestellte Pulverwolke 3 hat.
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Das Bauteil wird mit einer translatorischen Bewegung 11 durch die Pulverwolke 3 geführt. Hierdurch werden an der Oberfläche 2 des Metallbauteils 1 selber wiederum verschiedene, im Querschnitt nicht näher dargestellte Beschichtungsstärken erreicht. So wird an den Enden 12 des Metallbauteils 1 jeweils ein Bereich mit geringer Beschichtungsstärke 13 hergestellt, genauso wie in einem mittleren Bereich des Metallbauteils 1. Die Bereiche mit geringer Beschichtungsstärke 13 werden durch Randzonen der Pulverwolke 3 geführt, in denen folglich nur eine geringe Pulverkonzentration vorliegt. Der Bereich des Bauteils, der durch die Pulverwolke 3 mit hoher Konzentration 5 geführt wurde, besitzt folglich eine sehr hohe Beschichtungsstärke 14. Der Bereich der durch die Pulverwolke 3 mit geringer Konzentration 6 geführt wurde, besitzt einen Bereich mit mittlerer Beschichtungsstärke 15.
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2 zeigt weiterhin ein erfindungsgemäßes Beschichtungsverfahren am Beispiel eines Kraftfahrzeugstabilisators 16. Der Kraftfahrzeugstabilisator 16 wird zunächst auf die Bildebene bezogen auf der linken Seit einem unbehandelten Zustand mittels einer translatorischen Bewegung 11 durch eine Pulverwolke 3 geführt. Die Pulverwolke 3 wird wiederum durch zwei Pulverdüsen 4 erzeugt und besitzt eine geringe Ausdehnungsfläche A, so dass der Kraftfahrzeugstabilisator 16 im Wesentlichen vollflächig, also in seiner Breite B, von dem Beschichtungspulver erfasst wird sowie durch die translatorische Bewegung 11 über seine Länge L.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Metallbauteil
- 2
- Oberfläche
- 3
- Pulverwolke
- 4
- Pulverdüse
- 5
- Pulverwolke mit hoher Konzentration
- 6
- Pulverwolke mit geringer Konzentration
- 7
- Elektromagnet
- 8
- elektromagnetisches Feld
- 9
- Gebläse
- 10
- Luftstrahl
- 11
- translatorische Bewegung
- 12
- Enden zu 1
- 13
- Bereich mit geringer Beschichtungsstärke
- 14
- Bereich mit hoher Beschichtungsstärke
- 15
- Bereich mit mittlerer Beschichtungsstärke
- 16
- Kraftfahrzeugstabilisator
- A
- Ausdehnungsfläche
- L
- Länge zu 16
- B
- Breite zu 16
