DE102019101660A1

DE102019101660A1 - Technik zur Bereitstellung eines zwei- oder mehrkomponentigen Lacksystems

Info

Publication number: DE102019101660A1
Application number: DE102019101660.6A
Authority: DE
Inventors: Jessica Antonia Alteneder
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2020-07-23

Abstract

Eine Technik zur Bereitstellung eines mehrkomponentigen Lacksystems wird beschrieben. Das Lacksystem umfasst Stammlack und Härter. Ein Verfahrensaspekt der Technik umfasst, für jedes Lacksystem einer Vielzahl verfügbarer Lacksysteme, zumindest folgende Teilschritte. Eine Masse, ein Volumen, ein auf die Masse bezogener Festkörperanteil und ein auf das Volumen bezogener Festkörperanteil jeweils des Stammlacks und des Härters werden erfasst für eine spritzfertige Mischung des jeweiligen Lacksystems. Eine Masse eines Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems wird bestimmt auf Grundlage der Masse und des auf die Masse bezogenen Festkörperanteils des Stammlacks sowie der Masse und des auf die Masse bezogenen Festkörperanteils des Härters, und analog für das Volumen des Festkörperanteils. Ferner wird eine Ergiebigkeit des jeweiligen Lacksystems auf Grundlage einer Trockenfilmdichte des jeweiligen Lacksystems bestimmt. Die Trockenfilmdichte des jeweiligen Lacksystems entspricht dem Quotienten aus der bestimmten Masse und dem bestimmten Volumen des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zwei- oder mehrkomponentige Lacksysteme. Insbesondere sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines Lacksystems aus einer Vielzahl verfügbarer Lacksystem offenbart.
Immer häufiger werden zwei- oder mehrkomponentige Lacksysteme, die hier kollektiv auch als 2K-Lacke bezeichnet werden. Bei solchen Lacksystemen müssen die Komponenten Stammlack und Härter unmittelbar vor der Applikation vermischt werden. J. Pudewills von der Deutschen Forschungsgesellschaft für Oberflächenbehandlung (DFO) beschreibt im am 11. März 2015 veröffentlichten Artikel „Stammlack und Härter richtig mischen“ Bedeutung und Verbesserungen der Durchmischung.
Sobald die Komponenten Stammlack und Härter gemischt sind, reagieren die beiden Komponenten miteinander und bilden molekulare Netzwerkstrukturen aus, die zu hoher Beständigkeit beispielsweise gegenüber Chemikalien und Witterung führen. Das Durchmischen geht von einem Lacksystem mit definierten Anteilen des Härters, des Stammlacks und ggf. einer Verdünnung aus und ergibt eine spritzfertige Mischung. Zwischen dem Bereitstellen der spitzfertigen Mischung und deren Applikation darf eine von Umgebungsbedingungen abhängige Topfzeit nicht überschritten werden.
Bei automatisierten Anlagen werden die Komponenten unmittelbar vor der Applikation in einer Lackieranlage mit Hilfe eines Statikmischers durchmischt, beispielsweise direkt an einem Lackierroboter. Dosieranlagen steuern beim automatisierten Durchmischen der zwei oder mehr Komponenten das Einhalten der definierten Stoffmengenanteile, die beispielweise in Masse oder Volumen gemessen werden. Mit zu geringen Mengen an Stammlack oder Härter erstellte Beschichtungen erreichen nicht die gewünschten Eigenschaften der Lackschicht.
Somit besteht die Aufgabe, aus einem Überangebot an Komponenten jenen Satz Komponenten für ein Lacksystem zu bestimmen, welcher unter Einhaltung von Randbedingungen der Applikation und des Aushärtens die Ergiebigkeit maximiert oder flüchtige Emissionen minimiert.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines zwei- oder mehrkomponentigen Lacksystems, welches Stammlack und Härter umfasst. Ein Schritt des Verfahrens umfasst für jedes Lacksystem einer Vielzahl verfügbarer Lacksysteme folgende Teilschritte. In einem Teilschritt werden eine Masse, ein Volumen, ein auf die Masse bezogener Festkörperanteil und ein auf das Volumen bezogener Festkörperanteil des Stammlacks für eine spritzfertige Mischung des jeweiligen Lacksystems erfasst. In einem weiteren Teilschritt werden eine Masse, ein Volumen, ein auf die Masse bezogener Festkörperanteil und ein auf das Volumen bezogener Festkörperanteil des Härters für die spritzfertige Mischung des jeweiligen Lacksystems erfasst. In einem weiteren Teilschritt wird eine Masse eines Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems bestimmt auf Grundlage der Masse und des auf die Masse bezogenen Festkörperanteils des Stammlacks sowie der Masse und des auf die Masse bezogenen Festkörperanteils des Härters. In einem weiteren Teilschritt wird ein Volumen des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems bestimmt auf Grundlage des Volumens und des auf das Volumen bezogenen Festkörperanteils des Stammlacks sowie des Volumens und des auf das Volumen bezogenen Festkörperanteils des Härters. In noch einem weiteren Teilschritt wird eine Ergiebigkeit des jeweiligen Lacksystems auf Grundlage einer Trockenfilmdichte und/oder der vorgegebenen Schichtdicke des jeweiligen Lacksystems bestimmt. Die Trockenfilmdichte des jeweiligen Lacksystems entspricht dem Quotienten aus der bestimmten Masse und dem bestimmten Volumen des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems. Ausgehend von der für jedes verfügbare Lacksystem bestimmten Ergiebigkeit umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Bereitstellens des Lacksystems, das die größte Ergiebigkeit unter der Vielzahl verfügbarer Lacksystemen aufweist.
Durch die Bestimmung der Trockenfilmdichte aus den beiden Komponenten Härter und Stammlack, für jedes Lacksystem der Vielzahl von Lacksystemen, kann das Lacksystem unter der Vielzahl von Lacksystemen mit der größten Ergiebigkeit ausgewählt und bereitgestellt werden.
Unterschiedliche Definitionen, insbesondere unterschiedlich detaillierte Definitionen, der Ergiebigkeit können im Schritt des Bestimmens der Ergiebigkeit implementiert sein. Beispielsweise kann die Ergiebigkeit eine mit dem jeweiligen Lacksystem erzielbaren Nutzen in Bezug zu einem Aufwand und/oder einem Nachteil des jeweiligen Lacksystems setzen. Der Nutzen kann die Größe einer beschichtbaren Fläche sein, beispielsweise mit einer für alle Lacksysteme einheitlich vorgegebenen Schichtdicke. Der Aufwand kann die Summe der erfassten Stoffmengen oder ein Herstellungsaufwand (beispielsweise Materialeinsatz oder Kosten) zur Herstellung des jeweiligen Lacksystems sein. Der Nachteil kann eine Stoffmenge flüchtiger (beispielsweise organischer) Verbindungen sein, die beim Aushärten des jeweiligen Lacksystems emittiert werden.
Die Komponenten jedes Lacksystems können neben Stammlack und Härter auch eine Verdünnung (beispielsweise ein Lösemittel) umfassen. Die spritzfertige Mischung kann den Stammlack, den Härter und gegebenenfalls die Verdünnung gemäß einem erfassten Mischungsverhältnis umfassen. Das Mischungsverhältnis kann durch das Verhältnis der erfassten Stoffmengen (beispielsweise gemessen als Massen oder Volumina) des Stammlacks, des Härters und gegebenenfalls der Verdünnung bestimmt sein. Insbesondere kann das Mischungsverhältnis durch eine Lackieranlage oder die Anlagenbetreiber vorgegeben sein.
Jedes der verfügbaren Lacksysteme kann einem vollständigen Satz von Komponenten (kurz: Komponentensatz, beispielsweise jeweils eines Herstellers) für einen zwei- oder mehrkomponentigen Lack (2K-Lack) entsprechen. Alle Lacksysteme können einheitlichen Vorgaben (insbesondere hinsichtlich Farbton, Härte und Oberflächenrauigkeit) für den ausgehärteten 2K-Lack entsprechen.
Optional kann die Vielzahl verfügbarer Lacksysteme auch jede Kombination für den 2K-Lack notwendiger Komponenten (also jede Kombination von Stammlack, Härter und gegebenenfalls Verdünnung) aus verschiedenen Komponentensätzen umfassen. Beispielsweise kann in einem vorausgehenden Schritt des Verfahrens ausgehend von einer Vielzahl von Komponentensätzen die größere Vielzahl verfügbarer Lacksystem definiert werden durch jede Kombination von Stammlack, Härter und gegebenenfalls Verdünnung (beispielsweise von verschiedenen Herstellern).
Ferner kann die Bestimmung der Ergiebigkeit eine oder mehrere Randbedingungen berücksichtigen. Beispiel einer Randbedingung ist ein (vorzugsweise durch die Applikation vorgegebenes) Mischungsverhältnis von Stammlack zu Härter. Ein alternatives oder weiteres Beispiel einer Randbedingung ist eine Viskosität der spritzfertigen Mischung. Die Viskosität der spritzfertigen Mischung kann durch Zumischen der Verdünnung für jedes Lacksystem gesteuert werden, wobei die Ergiebigkeit des jeweiligen Lacksystems von (beispielsweise der Masse und/oder dem Volumen) der zugemischten Verdünnung abhängt.
Das Erfassen kann jeweils durch Eingabe der Größen (beispielsweise der Masse, des Volumens und/oder der Festkörperanteile) an einer Benutzerschnittstelle (beispielsweise einer Eingabemaske) implementiert sein. Alternativ oder ergänzend können die Größen automatisiert eingelesen werden, beispielsweise mittels einer Funkschnittstelle, insbesondere mittels Funkkennung (englisch „radio-frequency identification“, RFID), die an einem Gebinde des jeweiligen Lacksystems angebracht ist. Alternativ oder ergänzend können die Größen vor Lieferung des jeweiligen Lacksystems über ein Datennetz (beispielsweise das Internet) abgefragt werden. Ferner können Parameter einer Lackieranlage oder Applikation (beispielsweise das Mischungsverhältnis) und/oder physikalischen oder chemischen Größen der Komponenten (beispielsweise die Viskosität) in einer der vorrannten Weise erfasst werden.
Der Schritt des Bereitstellens des Lacksystems größter Ergiebigkeit kann einen Schritt des Bereitstellens der spritzfertigen Mischung umfassen oder initiieren. Die spritzfertige Mischung kann den Stammlack und den Härter des bereitgestellten Lacksystems umfassen im Verhältnis der erfassten Masse oder des erfassten Volumens des Stammlacks für die spritzfertige Mischung des bereitgestellten Lacksystems und der erfassten Masse oder des erfassten Volumens des Härters für die spritzfertige Mischung des bereitgestellten Lacksystems.
Für jedes Lacksystem kann beim Bestimmen des (beispielsweise Massen- oder Volumen-bezogenen) Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung angenommen werden, dass die (hypothetische, also noch nicht bereitgestellte) spritzfertige Mischung des jeweiligen Lacksystems den Stammlack und den Härter des jeweiligen Lacksystems im Verhältnis der jeweils erfassten Massen oder Volumina umfasst.
Das bereitgestellte Lacksystem kann auch als ausgewähltes Lacksystem unter der Vielzahl von Lacksystemen bezeichnet werden. Das Bereitstellen der spritzfertigen Mischung des ausgewählten Lacksystems kann ein Durchmischen zumindest des Stammlacks und des Härters (und gegebenenfalls der Verdünnung) umfassen.
Ein zum Festkörperanteil des Stammlacks komplementärer Nicht-Festkörperanteil des Stammlacks kann flüchtige Verbindungen des Stammlacks umfassen. Alternativ oder ergänzend kann ein zum Festkörperanteil des Härters komplementärer Nicht-Festkörperanteil des Härters flüchtige Verbindungen des Härters umfassen.
Die gegebenenfalls vorhandene Verdünnung des jeweiligen Lacksystems kann flüchtige Verbindungen umfassen. Beispielsweise kann die bei jedem Lacksystem vorhandene Verdünnung nur flüchtige Verbindungen umfassen.
Die Trockenfilmdichte kann aus den (beispielsweise nichtflüchtigen) Festkörperanteilen im Stammlack und im Härter berechnet werden. Die Trockenfilmdichte kann unabhängig von der Verdünnung sein, kann jedoch zum Nachteil oder Aufwand beitragen, der die Ergiebigkeit reduziert.
Das bestimmte oder jedes Lacksystem kann ferner eine Verdünnung als Komponente umfassen. Die Verdünnung kann zur Masse und zum Volumen der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems beitragen. Das Verfahren kann ferner für jedes Lacksystem der Vielzahl verfügbarer Lacksystemen einen Teilschritt des Erfassens einer Masse und/oder eines Volumens der Verdünnung für die spritzfertige Mischung des jeweiligen Lacksystems umfassen. Beispielsweise trägt die Verdünnung nicht zum Festkörperanteil der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems bei.
Sofern es sich um einen zwei- oder mehrkomponentigen Lack auf Wasserbasis handelt, kann anstelle einer lösemittelhaltigen Verdünnung ein sogenanntes VE-Wasser als Verdünnung verwendet werden. Bei VE-Wasser handelt es sich um demineralisiertes Wasser, auch als deionisiertes Wasser, oder vollentsalztes Wasser bezeichnet.
Das Erfassen einer Masse und eines Volumens kann für jede Komponente (insbesondere jeweils für Stammlack, Härter und gegebenenfalls Verdünnung) dadurch implementiert sein, dass entweder die Masse oder das Volumen und eine Dichte erfasst wird.
Ein Anteil der Verdünnung in der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems kann auf Grundlage einer erfassten oder vorgegebenen Viskosität für die spritzfertige Mischung des jeweiligen Lacksystems bestimmt werden. Die Viskosität kann durch einen Statikmischer und/oder eine Lackieranlage oder die Anlagenbetreiber (insbesondere einen Lackierroboter) vorgegeben sein, dem bzw. der das bereitgestellte Lacksystem zugeführt wird. Beispielsweise kann die Viskosität für alle Lacksysteme einheitlich vorgegeben sein, woraus unterschiedliche Anteile der Verdünnung bei verschiedenen Lacksystemen resultieren.
Die Viskosität der spritzfertigen Mischung und/oder der Anteil der Verdünnung kann an einer Benutzerschnittstelle eingegeben werden oder über eine an Gebinden des jeweiligen Lacksystem angeordnete Funkschnittstellen oder optische Kennzeichnungen (beispielsweise ein eindimensionaler Code oder Barcode, oder ein zweidimensionaler Code oder QR-Code) erfasst werden. Alternativ oder ergänzend kann die Lackieranlage über eine Funkschnittstelle die Viskosität vorgeben.
Ferner kann die Viskosität darauf Einfluss haben, wie sich die spritzfertige Mischung in der Lackieranlage verarbeiten lässt und/oder die Oberfläche (beispielsweise aus qualitativer Sicht) nach der Lackierung und/oder dem Aushärten wirkt. Die Viskosität kann durch einen Betreiber der Lackieranlage eingegeben oder dauerhaft vorgegeben werden.
Die Ergiebigkeit kann einer mit der Trockenfilmdichte des jeweiligen Lacksystems bedeckten Fläche entsprechen. Dabei kann und eine Schichtdicke (beispielsweise eine Mindestschichtdecke) und/oder eine Deckkraft (beispielsweise eine Mindestdeckkraft oder Deckvermögen) vorgegebenen sein. Beispielsweise kann die für jedes Lacksystem der Vielzahl verfügbarer Lacksysteme bestimmte Ergiebigkeit der (vorzugsweise krümmungsfreien) Fläche einer (beispielsweise hypothetisch) ausgehärteten Lackschicht des jeweiligen Lacksystems entsprechen.
Eine Karosserie erhält typischerweise eine homogene Grundierung, so dass bereits ein Bruchteil des eigentlichen Deckvermögens im schwarz-weißen Kontrast als Schichtdicke auf dem Bauteil ausreichend sein kann.
Ein Stoffmengeneinsatz des Stammlacks und/oder des Härters des jeweiligen Lacksystems für die (beispielsweise hypothetisch) ausgehärtete Lackschicht kann bestimmt werden mittels der Trockenfilmdichte und/oder ausgehend von einem die Fläche mit der spritzfertigen Mischung benetzenden Film des jeweiligen Lacksystems unter Berücksichtigung einer Reduktion der Dicke des benetzenden Films beim Aushärten.
Die Ergiebigkeit kann die mit der Trockenfilmdichte des jeweiligen Lacksystems und der vorgegebenen Schichtdicke bedeckte Fläche (beispielsweise als Zähler eines Quotienten) ins Verhältnis setzt zu einer Bezugsgröße (beispielsweise als Nenner des Quotienten). Die Bezugsgröße kann dem Nachteil oder dem Aufwand entsprechen, der mit dem Lacksystem verbunden ist. Mehrere der Bezugsgrößen können additiv und/oder gewichtet (beispielsweise innerhalb des Nenners des Quotienten) kombiniert werden.
Die Ergiebigkeit kann die bedeckte Fläche ins Verhältnis setzt zu einer Gesamtmasse des jeweiligen Lacksystems, einem Gesamtvolumen des jeweiligen Lacksystems, einem Herstellungsaufwand des jeweiligen Lacksystems und/oder einer Stoffmenge flüchtiger Verbindungen. D.h., die Bezugsgröße kann die Gesamtmasse des jeweiligen Lacksystems, die Masse des Stammlacks des jeweiligen Lacksystems, die Masse des Härters des jeweiligen Lacksystems, das Gesamtvolumen des jeweiligen Lacksystems, der Herstellungsaufwand des jeweiligen Lacksystems, die Stoffmenge flüchtiger Verbindungen (beispielsweise als Nachteil) oder eine (beispielsweise gewichtete) Kombination dieser Größen sein.
Die flüchtigen Verbindungen (beispielsweise in einer gegebenenfalls vorhandenen Verdünnung und im Nicht-Festkörperanteil des Stammlacks und des Härters) können beim Applizieren und/oder Aushärten der spritzfertigen Mischung des bereitgestellten Lacksystems emittiert werden.
Das Bereitstellen des Lacksystems größter Ergiebigkeit kann einen Schritt des Auswählens des Lacksystems größter Ergiebigkeit unter der Vielzahl verfügbarer Lacksysteme umfassen. Vorzugsweise schließt die Vielzahl verfügbarer Lacksysteme auch Kombinationen des Stammlacks eines ersten Lacksystems mit dem Härter eines vom ersten Lacksystem verschiedenen zweiten Lacksystems ein. Die Komponenten (d.h., Stammlack, Härter und/oder Verdünnung) können systemweise auswählbar sein. Alternativ oder ergänzend kann das Bereitstellen des Lacksystems größter Ergiebigkeit einen Schritt des Bereitstellens aller Komponenten des Lacksystems größter Ergiebigkeit umfassen.
Das Erfassen der Massen und Volumina des Stammlacks und des Härters kann ein Erfassen eines Mischungsverhältnisses zwischen dem Stammlack und dem Härter für die spritzfertige Mischung des jeweiligen Lacksystems umfasst. Alternativ oder ergänzend können die erfassten Massen und Volumina des Stammlacks und des Härters ein vorgegebenes Mischungsverhältnis zwischen dem Stammlack und dem Härter für die spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems erfüllen. Beispielsweise kann das Mischungsverhältnis separat erfasst werden oder vorgegeben sein, und nur die Stoffmenge entweder des Stammlacks und des Härters erfasst werden.
Das bereitgestellte Lacksystem kann einem Statikmischer und/oder einer Lackieranlage zugeführt werden. Das Mischungsverhältnis zwischen dem Stammlack und dem Härter in der spritzfertigen Mischung kann durch den Statikmischer und/oder die Lackieranlage vorgegeben sein.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines zwei- oder mehrkomponentigen Lacksystems, welches Stammlack und Härter umfasst. Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist für jedes Lacksystem einer Vielzahl verfügbarer Lacksysteme folgende Teilschritte auszuführen. In einem Teilschritt werden eine Masse, ein Volumen, ein auf die Masse bezogener Festkörperanteil und ein auf das Volumen bezogener Festkörperanteil des Stammlacks für eine spritzfertige Mischung des jeweiligen Lacksystems erfasst. In einem weiteren Teilschritt werden eine Masse, ein Volumen, ein auf die Masse bezogener Festkörperanteil und ein auf das Volumen bezogener Festkörperanteil des Härters für die spritzfertige Mischung des jeweiligen Lacksystems erfasst. In einem weiteren Teilschritt wird eine Masse eines Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems bestimmt auf Grundlage der Masse und des auf die Masse bezogenen Festkörperanteils des Stammlacks sowie der Masse und des auf die Masse bezogenen Festkörperanteils des Härters. In einem weiteren Teilschritt wird ein Volumen des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems bestimmt auf Grundlage des Volumens und des auf das Volumen bezogenen Festkörperanteils des Stammlacks sowie des Volumens und des auf das Volumen bezogenen Festkörperanteils des Härters. In einem weiteren Teilschritt wird eine Ergiebigkeit des jeweiligen Lacksystems bestimmt auf Grundlage einer Trockenfilmdichte des jeweiligen Lacksystems. Die Trockenfilmdichte des jeweiligen Lacksystems entspricht dem Quotienten aus der bestimmten Masse und dem bestimmten Volumen des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Steuerschnittstelle, die dazu ausgebildet ist, das Bereitstellen des Lacksystems zu steuern, das die größte Ergiebigkeit unter der Vielzahl verfügbarer Lacksystemen aufweist.
Die Steuerschnittstelle kann in Signalverbindung mit einem Statikmischer und/oder einer Lackieranlage stehen. Dem Statikmischer und/oder der Lackieranlage kann das bereitgestellte Lacksystem zugeführt werden. Mittels dem Statikmischer und/oder der Lackieranlage kann die spritzfertige Mischung des bereitgestellten Lacksystems erstellt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Steuerschnittstelle in Signalverbindung stehen mit einem Lagerroboter oder einem Transportroboter zum Bereitstellen des Lacksystems größter Ergiebigkeit unter der Vielzahl verfügbarer Lacksysteme.
Die Vorrichtung kann ferner jedes Merkmale umfassen und/oder dazu ausgebildet, jeden Schritt auszuführen, das bzw. der im Kontext des Verfahrensaspekts offenbart ist, und umgekehrt.
Das Verfahren und die Vorrichtung können zur Herstellung eines Fahrzeugs, insbesondere dessen Anbauteile oder Aufbauten, beispielsweise eines Landfahrzeugs oder eines Wasserfahrzeug, eingesetzt werden. Das Landfahrzeug kann insbesondere ein Nutzfahrzeug (beispielsweise ein Bus, ein Lastkraftwagen oder eine Zugmaschine) sein. Auch für die Herstellung von PKWs, im Flugzeugbau oder der Luftfahrt kann die Vorrichtung und das Verfahren angewendet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigten:

1 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Bereitstellung eines zwei- oder mehrkomponentigen Lacksystems;
2 einen schematischen Querschnitt senkrecht zu einer von der spritzfertigen Mischung benetzten Fläche;
3 einen schematischen Querschnitt senkrecht zu der vom ausgehärteten Lacksystem beschichten Fläche;
4 ein schematisches Diagramm einer Trockenlackdichte in Abhängigkeit von einem Festkörperanteil; und
5 ein schematisches Diagramm einer Ergiebigkeit in Abhängigkeit von einem Festkörperanteil.

1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer allgemein mit Bezugszeichen 100 bezeichneten Vorrichtung zur Bereitstellung eines zwei- oder mehrkomponentigen Lacksystems. Das Lacksystem umfasst einen Stammlack, einen Härter und optional eine Verdünnung. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Steuereinheit 110, die dazu ausgebildet ist, aus einer Vielzahl verfügbarer Lacksysteme jenes mit der größten Ergiebigkeit zu bestimmen. Das Lacksystem größter Ergiebigkeit wird mittels einer Steuerschnittstelle 120 bereitgestellt.
Hierzu umfasst die Steuereinheit 110 Module 111 bis 117, die für jedes Lacksystem der Vielzahl verfügbarer Lacksysteme jeweils (beispielsweise parallel oder sequentiell, insbesondere räumlich oder systemisch verteilt) ausgeführt werden. Die Steuereinheit 110, oder jedes einzelne Modul 111 bis 117, kann durch mindestens einen Prozessor und einen Speicher implementiert sein. Im Speicher sind Anweisungen und Daten kodiert, die über einen Datenbus vom Prozessor gelesen werden können. Indem der Prozessor die Anweisungen abhängig von den Daten ausführt, kann die Steuereinheit 110, oder jedes einzelne Modul 111 bis 117, realisiert sein.
Ein Stammlack-Erfassungsmodul 111 erfasst eine Masse, ein Volumen, einen auf die Masse bezogenen Festkörperanteil und einen auf das Volumen bezogenen Festkörperanteil des Stammlacks für eine spritzfertige Mischung des jeweiligen Lacksystems. Ein Härter-Erfassungsmodul 112 erfasst eine Masse, ein Volumen, einen auf die Masse bezogenen Festkörperanteil und einen auf das Volumen bezogenen Festkörperanteil des Härters für die spritzfertige Mischung des jeweiligen Lacksystems. Ein optionales Verdünnung-Erfassungsmodul 113 erfasst eine Masse und/oder ein Volumen einer Verdünnung für die spritzfertige Mischung des jeweiligen Lacksystems.
Das Erfassen der Größen zu Stammlack, Härter und optional Verdünnung kann durch Eingabe an einer Benutzerschnittstelle 114 implementiert sein und/oder über eine Datenschnittstelle 114 von einer Lackieranlage 130 abgefragt werden. Die Signalverbindung der Datenschnittstelle 114 kann eine Maschinen-zu-Maschinen-Kommunikation (M2M-Kommunikation) sein.
Ein Masse-Bestimmungsmodul 115 bestimmt eine Masse eines Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems auf Grundlage der Masse und des auf die Masse bezogenen Festkörperanteils des Stammlacks sowie der Masse und des auf die Masse bezogenen Festkörperanteils des Härters. Ein Volumen-Bestimmungsmodul 116 bestimmt ein Volumen des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems auf Grundlage des Volumens und des auf das Volumen bezogenen Festkörperanteils des Stammlacks sowie des Volumens und des auf das Volumen bezogenen Festkörperanteils des Härters.
Ein Ergiebigkeit-Bestimmungsmodul 117 bestimmt eine Ergiebigkeit des jeweiligen Lacksystems auf Grundlage einer Trockenfilmdichte des jeweiligen Lacksystems, wobei die Trockenfilmdichte des jeweiligen Lacksystems dem Quotienten aus der bestimmten Masse und dem bestimmten Volumen des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung des jeweiligen Lacksystems entspricht.
Die Steuerschnittstelle 120 bewirkt (beispielsweise durch Ausgabe einer Lieferungs-, Transport- und/oder Farbwechselanweisung) das Bereitstellen des Lacksystems 150, das die größte Ergiebigkeit unter der Vielzahl verfügbarer Lacksystemen 150 und 152 aufweist. Hierzu kann die Steuerschnittstelle 120 mit einem Dispositionssystem 140 zur wahlweisen Disposition der verfügbaren Lacksysteme 150 und 152, beispielsweise einem Transportsystem zum Transport des ausgewählten Lacksystems 150, einer Dosieranlage 140 zur wahlweisen Dosierung der verfügbaren Lacksysteme 150 und 152, und/oder mit der Lackieranlage 130 in Signalverbindung stehen. Die Steuerschnittstelle 120 kann in einer Implementierung eine E-Mail oder eine dezidierte Nachricht über ein Portal an einen Lieferanten umfassen.
Die Komponenten jedes Lacksystems werden kollektiv auch als Lackmaterial bezeichnet. Herkömmlicherweise wird das Lackmaterial für Lackieranlagen ausgewählt auf Grundlage seines Preises pro Volumen (z.B. Preis pro Liter) oder seines Preises pro Masse (z.B. Preis pro Kilogramm). Diese Auswahlkriterien sind jedoch nicht optimal, da darin die Ergiebigkeit der Komponenten als Resultat ihres Zusammenwirkens nicht berücksichtigt ist. Beispielsweise unterscheiden sich die Lacksysteme unterschiedlicher Hersteller und die einzelnen Komponenten unterschiedlicher Hersteller, da jeder Hersteller die Komponenten gemäß einer eigenen Rezeptur herstellt. Die vorliegende Technik ermöglicht anhand der erfassten Größen zu bestimmen, welche Ergiebigkeit sich durch das Material des jeweiligen Lacksystems ergibt, also mit welchem Material mehr Fläche lackiert werden kann bzw. mit welchem Material die gleiche Fläche effizienter, beispielsweise günstiger oder mit weniger Emissionen, lackiert werden kann, weil das Material eine höhere Ergiebigkeit aufweist.
Die Bestimmung der Ergiebigkeit kann als eine Berechnung der Ergiebigkeit des jeweiligen Lacksystems und/oder eine Bewertung des jeweiligen Lacksystems implementiert sein. Auf Grundlage der erfassen Stoffmengen (d.h. der Massen und Volumina) der Komponenten für die spritzfertige Mischung berücksichtigt die Berechnung das richtige Verarbeitungsverhältnis des 2K-Lackes in einer Lackieranlage (d.h. das Mischungsverhältnis aus Stammlack, Härter und Verdünnung) und optional die richtige Einstellungen (z. B. Viskosität), wie sie dann in der Lackieranlage benötigt werden.
Die Steuereinheit 110, beispielsweise eines oder jedes der Erfassungsmodule 111, 112 und 113, kann dazu ausgebildet sein, die Lackeigenschaften der Komponenten des jeweiligen Lacksystems zu erfassen. Beispiele für die Lackeigenschaften der jeweiligen Komponenten sind Dichte, Festkörpergehalt, Trockenfilmdichte und/oder Anteil der Verdünnung. Die Lackeigenschaften können für jedes Lacksystem von einem jeweiligen Lieferanten elektronisch abgefragt werden, beispielsweise über eine Erfassungsschnittstelle, oder an der Benutzerschnittstelle 114 eingegeben werden. Die Ergiebigkeit wird auf Grundlage der eingegebenen Größen berechnet, d.h., nach vollständiger Umrechnung, zur Bewertung des jeweiligen Lacksystems.
Die Ergiebigkeit kann angeben, wie viel das Material in der Herstellung und/oder Verarbeitung kostet pro beschichtbarer Fläche. Dabei erfüllt die beschichtbarer Fläche beispielsweise Vorgaben hinsichtlich Mischungsverhältnis, Schichtdicke und/oder Deckkraft.
Die erfindungsgemäße Bereitstellung des Lacksystems größter Ergiebigkeit kann den Einsatz natürlicher Ressourcen deutlich reduzieren, beispielsweise im Vergleich zu einer kostenbasierten Entscheidung bezogen auf Liter oder Kilogramm.
Die folgenden Größen für den Stammlack können jeweils erfasst oder bestimmt werden:

FKA_L: auf die Masse bezogener Festkörperanteil (kurz: Festkörpermassenanteil) im Stammlack;
FKV_L: auf das Volumen bezogener Festkörperanteil (kurz: Festkörpervolumenanteil) im Stammlack; und/oder
ρ_L ^(tr): Trockenfilmdichte des Stammlacks.

Die folgenden Größen für den Härter können jeweils erfasst oder bestimmt werden:

FKA_H: auf die Masse bezogener Festkörperanteil (kurz: Festkörpermassenanteil) im Härter;
FKV_H: auf das Volumen bezogener Festkörperanteil (kurz: Festkörpervolumenanteil) im Härter; und/oder
ρ_H ^(tr): Trockenfilmdichte des Härters.

Die folgenden Massen, Massenanteile und auf die Masse bezogenen Anteile für die spritzfertige Mischung können jeweils erfasst oder bestimmt werden:

MA_G: Gesamtmasse der spritzfertigen Mischung;
MA_L: Masse des Stammlacks in der spritzfertigen Mischung;
MA_H: Masse des Härters in der spritzfertigen Mischung;
MA_V: Masse der Verdünnung in der spritzfertigen Mischung;
MA_FKA: Masse des Festkörperanteils in der spritzfertigen Mischung;
MA_FLÜ: Masse des flüchtigen Anteils in der spritzfertigen Mischung; und/oder
FKA_M: Festkörpermassenanteil in der spritzfertigen Mischung.

Die folgenden Volumen, Volumenanteile und auf das Volumen bezogenen Anteile für die spritzfertige Mischung können jeweils erfasst oder bestimmt werden:

VA_G: Gesamtvolumen der spritzfertigen Mischung;
VA_L: Volumen des Stammlacks in der spritzfertigen Mischung;
VA_H: Volumen des Härters in der spritzfertigen Mischung;
VA_V: Volumen der Verdünnung in der spritzfertigen Mischung;
VA_FKA: Volumen des Festkörperanteils in der spritzfertigen Mischung;
VA_FLÜ: Volumen des flüchtigen Anteils (oder des Lösemittels) in der spritzfertigen Mischung; und/oder
FKV_Spritzlack: Festkörperanteil der spritzfertigen Mischung bezogen auf das Volumen (d.h., Festkörpervolumenanteil der spritzfertigen Mischung).

Die folgenden Dichten können jeweils erfasst oder bestimmt werden:

ρ_Spritzlack ^(fl): Dichte der flüssigen spritzfertigen Mischung (auch: Spritzlack) mit Stammlack, Härter und gegebenenfalls Verdünnung;
ρ_L+H ^(fl): Dichte des flüssigen Gemischs aus Stammlack und Härter;
ρ_L+H ^(tr): Trockenfilmdichte, d.h. die Dichte des ausgehärteten Stammlacks und Härters nachdem die spritzfertige Mischung ausgehärtet ist und die Verdünnung verflüchtigt ist; und/oder
ρ_v: Dichte der Verdünnung, d.h., die Dichte des Lösemittels.

Beispielsweise können flüchtige Anteile im Stammlack, im Härter und/oder in der Verdünnung auch als Lösemittel bezeichnet werden. Insbesondere kann das Lösemittel sich aus dem flüchtigen Anteil des Stammlacks, des flüchtigen Anteils des Härters und/oder der Verdünnung zusam mensetzen.
Die Viskosität des Stammlacks und/oder die Viskosität des Härters kann größer sein als eine für die spritzfertige Mischung erfasste oder vorgegebene Viskosität. Alternativ oder ergänzend kann die Viskosität des Stammlacks und/oder des Härters korrigiert werden, beispielsweise um eine durch die Lagerung des Stammlacks und/oder des Härters zunehmende Viskosität zu kompensieren und/oder um die Viskositäten des Stammlacks und des Härters anzugleichen.
Die vorgegebene Viskosität der spritzfertigen Mischung kann durch eine die spritzfertige Mischung verarbeitende Lackieranlage vorbestimmt sein und/oder von dieser mittels der Datenschnittstelle 114 oder der Benutzerschnittstelle 114 erfasst werden. Die vorgegebene oder erfasste Viskosität kann auch als vorbestimmte Viskosität oder Zielviskosität bezeichnet werden.
Im Stammlack und/oder im Härter können jeweils flüchtige Anteile sein, die beim Aushärten, insbesondere beim Applizieren und/oder Trocknen des lackierten Teils, zusammen mit der optionalen Verdünnung verflüchtigen. Der Festkörpermassenanteil gibt jeweils den nichtflüchtigen Anteil im Stammlack (FKA_L) bzw. im Härter (FKA_H) an. Die Trockenfilmdichte ρ_L+H ^(tr) entspricht dem Verhältnis von Masse zu Volumen der Lackschicht (beispielsweise auf einem Bauteil) am Ende des Aushärtens (zum Beispiel nach dem Abbinden oder Trocknen). In der ausgehärteten Lackschicht können nur noch (ggf. chemisch gebundene) Festkörper vorhanden sind. Alle anderen Bestandteile des flüssigen Stammlacks und des flüssigen Härters können sich verflüchtigt haben.
Die Trockenfilmdichte des Stammlacks, ρ_L ^(tr), ist größer als die Dichte des flüssigen Stammlacks, ρ_L ^(fl). Beispielsweise ist die Trockenfilmdichte des Stammlacks die theoretische Dichte, wenn man den Stammlack für sich aushärten lassen würde oder könnte. Tatsächlich muss der Stammlack für sich gar nicht aushärtbar sein. Entsprechendes gilt für die Trockenfilmdichte des Härters, ρ_H ^(tr).
Der Härter des bereitgestellten Lacksystems kann kurz vor der Applikation mit dem Stammlack vermengt werden. Der Härter kann eine chemische Reaktion induzieren, welche für die Vernetzung des Materials relevant ist. Das ausgehärtete Gemisch haftet auf einem Bauteil.
Abhängig von der Arbeitsweise kann erst der Härter und dann die Verdünnung zugefügt werden, oder andersrum.
Jeder Schritt des Bestimmens kann einen der folgenden funktionalen Zusammenhänge nutzen.
In einer Implementierung wird die Ergiebigkeit als die mit dem ausgehärteten Gemisch aus Lack und Härter bedeckte Fläche pro Masse (z.B. 1 Kilogramm) eingesetzter Komponenten bestimmt werden. In der gleichen Implementierung oder einer weiteren Implementierung gibt die Ergiebigkeit die Fläche an, welche mit einer gegebenen Menge (beispielsweise Masse, Volumen oder Stoffmenge) der spritzfertigen Mischung (also des flüssigen Lacks oder Spritzlacks) beschichtet werden kann, so dass die ausgehärtete Lackschicht die (vorzugsweise deckende) Mindestschichtdicke d_min ^(tr) aufweist.
Für die Masse als Bezugsgröße der Ergiebigkeit gilt somit: $\begin{matrix} E r g i e b i g k e i t = {Beschichtete Fl}_{\ddot{a} che der Mindestschichtdicke d min}^{(tr)} \\ pro Masse des fl \ddot{u} ssigen Lacks \\ = {FKA}_{Spritzlack} / (ρ_{L + H}^{(tr)} \cdot d_{min}^{(tr)}) \end{matrix}$
mit der Trockenfilmdichte ρ_L+H ^(tr).
Die Trockenfilmdichte kann in jedem der Bestimmungsmodule 115 bis 117 berechnet werden auf Grundlage der erfassten Größen, insbesondere im Ergiebigkeit-Bestimmungsmodul 117. Beispielsweise kann die Trockenfilmdichte unter der näherungsweisen Annahme einer additiven Mischung aus Stammlack, Härter und Verdünnung berechnet werden gemäß: $ρ_{L + H}^{(tr)} = ρ_{Spritzlack}^{(fl)} \cdot {FKA}_{Spritzlack} / {FKV}_{Spritzlack} .$
Eine der zahlreichen alternativen Möglichkeiten zur Berechnung der Trockenfilmdichte ist: $ρ_{L + H}^{(tr)} = ({FKA}_{L} \cdot {MA}_{L} + {FKA}_{H} \cdot M_{H}) / [({FKA}_{L} \cdot {MA}_{L}) / ρ_{L} + ({FKA}_{H} \cdot M_{H}) / ρ_{H}]$
Dabei kann der auf das Volumen bezogene Festkörperanteil der spritzfertigen Mischung (d.h. des Spritzlacks), FKV_Spritzlack, auch auf Grundlage der Dichte der Verdünnung, ρ_v, berechnet werden gemäß: ${FKV}_{Spritzlack} = 1 - (1 - {FKA}_{Spritzlack}) \cdot ρ_{Spritzlack}^{(fl)} / ρ_{V} .$
Dabei entspricht der Nenner, FKV_Spritzlack, in der Gleichung (Gl. 2) einer zusätzlichen Volumenreduktion beim Aushärten, beispielsweise aufgrund einer flüchtigen Komponente (insbesondere der Verdünnung) in der spritzfertigen Mischung. Typischerweise gilt ρ_Spritzlack ^(fl) > pv und 0<FKA_Spritzlack<1.
Eine der zahlreichen alternativen Möglichkeiten zur Berechnung des Nenners ist: ${FKV}_{Spritzlack} = [({FKA}_{L} \cdot {MA}_{L}) / ρ_{L} + ({FKA}_{H} \cdot {MA}_{H}) / ρ_{H}] / ({VA}_{V} + {VA}_{H} + {VA}_{V}) .$
Die 2 und 3 zeigen schematisch Querschnitte 200 senkrecht zur Fläche eines zu beschichtenden Werkstücks 206, auf der die spritzfertige Mischung 202 mit der Dichte ρ_Spritzlack ^(fl) aufgebracht ist. Die Dicke 204 des benetzenden Films der spritzfertigen Mischung 202 berücksichtigt den Schwund beim Aushärten zum Erreichen der in 3 gezeigten vorgegebenen Dicke 304 der ausgehärteten Lackschicht, welche die größere Trockenfilmdichte ρ_L+H ^(tr) aufweist.
Wie in der 4 schematisch gezeigt, nimmt die Trockenfilmdichte ρ_L+H ^(tr) (beim Bezugszeichen 402) im Vergleich zur Dichte ρ_Spritzlack ^(fl) (beim Bezugszeichen 404) der spritzfertigen Mischung 202 mit abnehmendem Festkörperanteil 406 in der spritzfertigen Mischung 202 zu.
Mit vorstehenden Gleichungen (Gl. 2) und (Gl. 3) für die Trockenfilmdicht, oder einer der zahlreichen Alternativen, kann das Ergiebigkeit-Bestimmungsmodul 117 die Ergiebigkeit bestimmen, beispielsweise gemäß: $E r g i e b i g k e i t = [1 / ρ_{Spritzlack}^{(fl)} - (1 - {FKA}_{Spritzlack}) / ρ_{V}] / d_{min}^{(tr)} .$
Somit ermöglichen entsprechende Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 100, die Ergiebigkeit für einen 2K-Lack mit einem Gemisch aus Stammlack und Härter zu bestimmen als Entscheidungsgrundlage für die Bereitstellung des Lacksystems größter Ergiebigkeit.
Im in 5 schematisch gezeigten Ausführungsbeispiel nimmt, ausgehend von einer erfassten Dichte der spritzfertigen Mischung 202 (d.h., des Spritzlacks), die Ergiebigkeit 502 mit abnehmendem Festkörperanteil 406 ab, da mit abnehmendem Festkörperanteil 406 mehr Verdünnung in der spritzfertigen Mischung sein muss.
Das im Folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 kann einzelne oder alle Merkmale der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele oder Implementierungen übernehmen.
Das Mischungsverhältnis von Stammlack zu Härter kann eine Vorgabe der Applikation (beispielsweise eines lackierenden Unternehmens, insbesondere eines Fahrzeugbauers) sein. Beispielsweise kann das Mischungsverhältnis des Stammlacks zum Härter 3 : 1 oder 4 : 1 sein. Das Mischungsverhältnis von Stammlack zu Härter kann je nach Lackieranlage variieren. Mischungsverhältnis kann explizit oder implizit mittels mindestens einem der Erfassungsmodule 111 bis 113 erfasst werden.
Die Bestimmungsmodule 115 und 116 können berechnen, wie sich diese Mischverhältnisse auf die Mengen der Komponenten auswirken. Beispielsweise kann 100 ml der spritzfertigen Mischung 202 angenommen werden. Darauf basierend können aus den Mischungsverhältnissen die Volumina der Komponenten berechnet werden. Eine weitere Umrechnung auf die Massen kann mittels der Dichte der jeweiligen Komponente erfolgen. Die Bestimmungsmodule 115 und 116 oder das Bestimmungsmodul 117 kann technische Daten der spritzfertigen Mischung berechnen.

Beispielsweise kann das Masse-Bestimmungsmodul 115 für das jeweilige Lacksystem eine Massenberechnung mit folgenden Zeilen als Rechenschritte ausführen (wobei die linke Spalte den Rechenschritt beschreibt und die rechte Spalte eine beispielhafte Rechenvorschrift angibt).

Gesamtmasse der spritzfertigen Mischung [beispielsweise bezogen auf Masse des Stammlacks, d.h., MA_L =1, oder bezogen auf Masse des Härters, d.h., MA_H=1]	MA_G = M_AL + M_AH + M_Av
Masse des Lösemittels in der spritzfertigen Mischung	MA_FLÜ = MA_G - MA_FKA
Masse des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung (d.h., Festkörperanteilmasse der spritzfertigen Mischung)	MA_FKA = MA_L • FKA_L + MA_H • FKA_H
Festkörperanteil der spritzfertigen Mischung bezogen auf Masse (d.h., Festkörpermassenanteil der spritzfertigen Mischung)	FKA_M = MA_FKA/ MA_G

Eine entsprechende Berechnung kann für das Volumen ausgeführt werden. Dabei können die Volumenanteile aus der Mischung und die Festkörperanteile des Volumens berücksichtigt werden. Beispielsweise kann das Volumen-Bestimmungsmodul 116 für das jeweilige Lacksystem eine Volumenberechnung mit folgenden Zeilen als Rechenschritte ausführen (wobei die linke Spalte den Rechenschritt beschreibt und die rechte Spalte eine beispielhafte Rechenvorschrift angibt).

Gesamtvolumen der spritzfertigen Mischung	VA_G = VA_L + VA_H + VA_V
Volumen des Lösemittels in der spritzfertigen Mischung	VA_FLÜ = VA_G - V_FKA
Volumen des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung (d.h., Festkörperanteilvolumen der spritzfertigen Mischung)	VA_FKA = VA_L • FKV_L + VA_H • FKV_H
Festkörperanteil der spritzfertigen Mischung bezogen auf Volumen (d.h., Festkörpervolumenanteil der spritzfertigen Mischung)	FKV_Spritzlack = V_FKA / VA_G

Aus den jeweils berechneten Massen und Volumen folgt die jeweilige Dichte. Beispielsweise kann das Ergiebigkeit-Bestimmungsmodul 117 für das jeweilige Lacksystem eine Dichteberechnung mit folgenden Zeilen als Rechenschritte ausführen (wobei die linke Spalte den Rechenschritt beschreibt und die rechte Spalte eine beispielhafte Rechenvorschrift angibt).

ρ_Spritzlack ^(fl) =

Dichte der spritzfertigen Mischung ρ_L+H+V ^(fl) = MA_G / VA_G

Trockenfilmdichte ρ_L+H ^(tr) = MA_FKA / VA_FKA
Zur Berechnung der Ergiebigkeit kann eine Masse als Bezugsgröße gesetzt werden, anhand derer die Ergiebigkeit berechnet werden soll. Nachfolgend wird die Masse eines Kilogramms (1000 g) herangezogen. Mittels der Dichten kann die Masse von 1000 g in Volumina umgerechnet werden. Dabei wird auf Basis des Mischverhältnisses ausgerechnet, wie viele Masseanteile in 1000 g der spritzfertigen Mischung 202 enthalten sind. Dabei werden die Anteile von Stammlack, Härter und Verdünnung berechnet.
Optional können diese Anteile in Gramm (g) mit massebezogenen Angebotspreise und/oder massebezogenen Emissionsstoffmengen multipliziert werden.

Die Mindestschichtdicke 304 kann vom Hersteller, der die Lackieranlage einsetzt, vorgegeben sein, beispielsweise zu d_min ^(tr) = 40 µm. In diesem Beispiel bestimmt die Ergiebigkeit-Bestimmungsmodul 117 die mit der Mindestschichtdicke 304 beschichtbare Fläche aus 1000 g spritzfertiger Mischung wie folgt

Ergiebigkeit	FKA_Spritzlack / (ρ_L+H ^(tr) · d_min ^(tr))
(Beschichtbare Fläche pro Masse der spritzfertigen Mischung mit vorgegebener Schichtdicke, beispielsweise in m² pro 1 kg)	oder
	1000 g * ρ_L+H ^(tr) · FKV_Spritzlack / d_min ^(tr)
Äquivalent zu Ergiebigkeit kann der Kehrwert der Ergiebigkeit, d.h., der Lackverbrauch, betrachtet werden.	ρ_L+H ^(tr) · d_min ^(tr) / FKA_Spritzlack
(Masse der spritzfertigen Mischung pro beschichtete Fläche)

Da die eingesetzte Stoffmenge (beispielsweise die Masse) der spritzfertigen Mischung 202 ein Aufwand (beispielsweise ein Herstellungsaufwand) oder ein Nachteil (beispielsweise eine Stoffmenge an flüchtigen organischen Emissionen) zugeordnet werden kann, können diese verallgemeinerten „Kosten“ pro Stoffmenge (beispielsweise pro Masse) der spritzfertigen Mischung 202 durch Division mit der Ergiebigkeit in verallgemeinerte Kosten pro Fläche umgerechnet werden. Das Ergiebigkeit-Bestimmungsmodul 117 kann dazu ausgebildet sein, diese verallgemeinerten Kosten pro Fläche für das jeweilige Lacksystem zu berechnen. Das bereitgestellte Lacksystem kann unter der Vielzahl verfügbarer Lacksysteme jenes sein, das die verallgemeinerten Kosten minimiert.
Wie anhand vorstehender exemplarischer Ausführungsbeispiele und Implementierungen aufgezeigt, kann die Technik verschiedene Vorteile realisieren. Beispielsweise können der Ressourceneinsatz und/oder Emissionen minimiert werden durch das ergiebigkeitsbasierte Bereitstellen eines Lacksystems. Alternativ oder ergänzend können anlagenspezifische Parameter bei der Bestimmung der Ergiebigkeit berücksichtigen werden, wodurch die Ergiebigkeit deutlich aussagekräftiger ist.
Während eine herkömmliche Wahl des Lacksystems beispielsweise nur die Ergiebigkeit des Stammlacks berücksichtigt, ermöglicht die Technik alle Komponenten der spritzfertigen Mischung im anlagenspezifischen Mischungsverhältnis zu betrachten. Dadurch ist die bestimmte Ergiebigkeit deutlich genauer im Bezug auf die Lackieranlage. Die Technik kann anhand der Vorgaben und Parameter an jede Lackieranlage angepasst werden.
Im Unterschied zum Stand der Technik kann die Berechnung der Ergiebigkeit vom Massenanteil des Härters und des Stammlacks jeweils abhängig sein. Die Abhängigkeit kann explizit sein auf Grundlage von Parametern der Lackieranlage, beispielsweise der Viskosität. Insbesondere kann durch die Vorgabe der Viskosität die Menge der in den Lacksystemen jeweils enthaltenen Verdünnung variieren. Ferner ermöglicht die Technik die Bestimmung der Ergiebigkeit unter Berücksichtigung des genauen Mischungsverhältnisses für die spritzfertige Mischung.
Die Technik ermöglicht die Bestimmung der Ergiebigkeit, was im Stand der Technik nicht einfach zu ermitteln ist. Durch die Technik können neben dem Preis pro Masse eines verfügbaren Lacksystems auch Parameter an jeder Lackieranlage, der Anteil nichtflüchtiger Bestandteile des Lacksystems, der Auftragswirkungsgrad bei der Applikation, die Schichtdicke 304 für die Applikation, die spezifische Dichte des Films und/oder eine Rollenlast detailliert und/oder angepasst auf die Lackieranlage in die Berechnung der Ergiebigkeit einfließen. Zu den Parametern kann gehören eine Anliefer- und/oder Verarbeitungsviskosität, das genaue Mischverhältnis aus Stammlack : Härter: Verdünnung; und/oder die erforderliche Schichtstärke d_min ^(tr).
Der Nachteil flüchtiger Emissionen (d.h., die der VOC-Werte) des jeweiligen Lacksystems kann als Bezugsgröße die Ergiebigkeit reduzieren. Somit kann die Ergiebigkeit können hinsichtlich Umweltschutz einen Einfluss auf die Auswahl des Lacksystems haben.
Die Lackieranlage (nicht die Lackiererei als Abteilung) umfasst beispielsweise ein oder mehrere Lackierroboter. Die Komponenten (zumindest Stammlack und Härter) können jeweils in eigenen Leitungen dem Lackierroboter zugeführt werden. Der in 1 gezeigte Pfeil vom Lacksystem 150 zum Lackierroboter 130 ist insofern schematisch. Beispielsweise wird die spritzfertige Mischung 202 nicht dem Lackierroboter zugeführt, sondern die Komponenten des bereitgestellten Lacksystems 150 werden dem Lackierroboter 130 zugeführt und die spritzfertige Mischung 202 wird im Roboter erzeugt. Insbesondere vorne an einem Arm des Lackierroboters kann es zum Durchmischen von Härter und Stammlack kommen.
Das Mischungsverhältnis kann im Verhältnis der erfassten Massen für Stammlack und Härter implizit sein. Jedes Lacksystem umfassend Stammlack und Härter kann ferner die Verdünnung kann enthalten. Alternativ oder ergänzend kann die Verdünnung kommt dem Stammlack und/oder dem Härter beigemischt sein.
Die Entscheidung für das bereitzustellende Lacksystem kann den Stammlack von einem Hersteller A und den Härter von einem Hersteller B umfassen. Beispielsweise kann bereits vorab vorgegeben sein, welcher Härter eingesetzt wird, und die Angaben des Härters sind gesetzt. So kann man z. B. auch bestimmen, welcher Stammlack in Kombination mit dem Härter am ergiebigsten ist. Demnach kann das ergiebigste Lacksystem von verschiedenen Herstellern kommen.
Die Steuereinheit 110 kann ferner ein Applikationsmodul umfassen, das dazu ausgebildet ist, die Applikation der spritzfertigen Mischung auf das Werkstück 206 zu steuern. Das bereitgestellte Lacksystem oder jedes der verfügbaren Lacksysteme (d.h., die 2K-Lacke) können Beschichtungsstoffe umfassen, bei denen die chemische Reaktion, die zur Härtung führt, so schnell verläuft, dass der Härter separat geliefert und erst unmittelbar vor der Verarbeitung mit dem Stammlack vermischt wird. Härter für 2K-Lacke sind beispielsweise Polyisocyanate, die mit dem Stammlack zu beständigen Polyurethanlacken vernetzen.
Die spritzfertige Mischung des 2K-Lacks umfasst den Stammlack, den Härter und das Lösemittel (beispielsweise als Verdünnung und/oder als Teil des Stammlacks oder Härters). Der Stammlack kann ein Bindemittel, Pigmente und/oder Füllstoffe enthalten. Erst durch das Durchmischen der Komponenten kurz vor der Applikation entsteht die spritzfertige Mischung als der Beschichtungsstoff.
Das Aushärten der applizierten spritzfertigen Mischung kann auch als reaktive Trocknung bezeichnet werden. Beispielsweise reagieren bei Epoxidharzen und Polyurethanen der Härter und der Stammlack miteinander zu langen und vernetzten Bindemittelmolekülen. Das Ergebnis können stark beanspruchbare Beschichtungen sein.
Die Vernetzung ist ein Beispiel für die chemische Reaktion nach dem Durchmischen von Stammlack und Härter, nämlich die Reaktion zwischen Bindemittel und Härter, bei der aus den gelösten oder dispergierten Polymeren dreidimensionale unlösliche Polymernetzwerke entstehen. Die Vernetzung kann durch Katalysatoren, Wärme oder energiereiche Strahlung beschleunigt werden.
Der Lack kann eine Oberfläche beschichten. Die Technik kann zur Bereitstellung einer spritzfertigen Mischung zwei- oder mehrkomponentiger Beschichtungsstoffe einsetzbar sein.
Amine (d.h. organische Abkömmlinge des Ammoniaks), Polyisocyanate sind Beispiele den Härter eines 2-Komponenten-Lacks.
Beispielsweise umfasst das Lösemittel per Definition keinen Reaktivverdünner, d.h., kein Verdünnungsmittel, das beim Härtungsprozess der Beschichtungen Bestandteil des Bindemittels wird.
Die „volatile organic compound“ (VOC) bezeichnet flüchtige organische Verbindungen, also die klassischen Lösemittel, aber auch Weichmacher. Eine Minimierung des Anteils von VOC in Beschichtungsstoffen kann durch die erfindungsgemäße Bestimmung realisiert werden. Ferner können Begrenzungen des VOC-Anteils gemäß EU-Richtlinien erreicht werden.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Ferner können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Lackapplikation der Technik oder ein bestimmtes Lackmaterial an die Lehre der Erfindung anzupassen. Folglich ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung zur Bereitstellung eines 2K-Lacks
110: Steuereinheit
111: Stammlack-Erfassungsmodul
112: Härter-Erfassungsmodul
113: Verdünnung-Erfassungsmodul
114: Benutzer- oder Datenschnittstelle
115: Masse-Bestimmungsmodul
116: Volumen-Bestimmungsmodul
117: Ergiebigkeit-Bestimmungsmodul
120: Steuerschnittstelle
130: Lackieranlage, insbesondere Lackierroboter
140: Dispositionssystem oder Dosieranlage
150: Verfügbares Lacksystem größter Ergiebigkeit
152: Weiteres verfügbares Lacksystem
200: Querschnitt senkrecht zur Oberfläche
202: Spritzfertige Mischung, insbesondere flüssiger Film
204: Mindestdicke der spritzfertigen Mischung
206: Werkstück
302: Ausgehärteter Lack
304: Mindestdicke der Lackschicht
402: Trockenfilmdichte
404: Dichte der spritzfertigen Mischung
406: Festkörperanteil
502: Ergiebigkeit

Claims

Verfahren zur Bereitstellung eines zwei- oder mehrkomponentigen Lacksystems umfassend Stammlack und Härter, wobei das Verfahren umfasst: - für jedes Lacksystem einer Vielzahl verfügbarer Lacksysteme (150, 152): (i) Erfassen einer Masse, eines Volumens, eines auf die Masse bezogenen Festkörperanteils und eines auf das Volumen bezogenen Festkörperanteils des Stammlacks für eine spritzfertige Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems; (ii) Erfassen einer Masse, eines Volumens, eines auf die Masse bezogenen Festkörperanteils und eines auf das Volumen bezogenen Festkörperanteils des Härters für die spritzfertige Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems; (iii) Bestimmen einer Masse eines Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems auf Grundlage der Masse und des auf die Masse bezogenen Festkörperanteils des Stammlacks sowie der Masse und des auf die Masse bezogenen Festkörperanteils des Härters; (iv) Bestimmen eines Volumens des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems auf Grundlage des Volumens und des auf das Volumen bezogenen Festkörperanteils des Stammlacks sowie des Volumens und des auf das Volumen bezogenen Festkörperanteils des Härters; und (v) Bestimmen einer Ergiebigkeit (502) des jeweiligen Lacksystems auf Grundlage einer Trockenfilmdichte (402) des jeweiligen Lacksystems, wobei die Trockenfilmdichte (402) des jeweiligen Lacksystems dem Quotienten aus der bestimmten Masse und dem bestimmten Volumen des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems entspricht, und - Bereitstellen des Lacksystems, das die größte Ergiebigkeit (502) unter der Vielzahl verfügbarer Lacksystemen (150, 152) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bereitstellens des Lacksystems größter Ergiebigkeit (502) umfasst oder initiiert: Bereitstellen der spritzfertigen Mischung (202) umfassend den Stammlack und den Härter des bereitgestellten Lacksystems (150) im Verhältnis der erfassten Masse oder des erfassten Volumens des Stammlacks für die spritzfertige Mischung (202) des bereitgestellten Lacksystems (150) und der erfassten Masse oder des erfassten Volumens des Härters für die spritzfertige Mischung (202) des bereitgestellten Lacksystems (150).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein zum Festkörperanteil des Stammlacks komplementärer Nicht-Festkörperanteil des Stammlacks flüchtige Verbindungen des Stammlacks umfasst, und/oder wobei ein zum Festkörperanteil des Härters komplementärer Nicht-Festkörperanteil des Härters flüchtige Verbindungen des Härters umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das bestimmte oder jedes Lacksystem ferner eine Verdünnung umfasst, die zur Masse und zum Volumen der spritzfertigen Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems beiträgt und nicht zum Festkörperanteil der spritzfertigen Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems beiträgt, und/oder wobei das Verfahren ferner umfasst, für jedes Lacksystem der Vielzahl verfügbarer Lacksystemen (150, 152): Erfassen einer Masse und/oder eines Volumens der Verdünnung für die spritzfertige Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Verdünnung des jeweiligen Lacksystems flüchtige Verbindungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein Anteil der Verdünnung in der spritzfertigen Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems auf Grundlage einer erfassten oder vorgegebenen Viskosität der spritzfertigen Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems bestimmt wird, vorzugsweise wobei die Viskosität durch einen Statikmischer und/oder eine Lackieranlage vorgegeben ist, dem bzw. der das bereitgestellte Lacksystem zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ergiebigkeit (502) einer mit der Trockenfilmdichte (402) des jeweiligen Lacksystems und einer vorgegebenen Schichtdicke (304) bedeckten Fläche entspricht.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Ergiebigkeit (502) die bedeckte Fläche ins Verhältnis setzt zu einer Gesamtmasse des jeweiligen Lacksystems, einem Gesamtvolumen des jeweiligen Lacksystems, einem Herstellungsaufwand des jeweiligen Lacksystems und/oder einer Stoffmenge flüchtiger Verbindungen.
Verfahren nach Anspruch 3, 5 oder 8, wobei die flüchtigen Verbindungen beim Applizieren und/oder Aushärten der spritzfertigen Mischung (202) des bereitgestellten Lacksystems (150) emittiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Bereitstellen des Lacksystems größter Ergiebigkeit (502) umfasst: Auswählen des Lacksystems größter Ergiebigkeit (502) unter der Vielzahl verfügbarer Lacksysteme (150, 152), vorzugsweise einschließlich von Kombinationen des Stammlacks eines ersten Lacksystems mit dem Härter eines vom ersten Lacksystem verschiedenen zweiten Lacksystems; und/oder Bereitstellen aller Komponenten des Lacksystems größter Ergiebigkeit (502).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Erfassen der Massen und Volumina des Stammlacks und des Härters ein Erfassen eines Mischungsverhältnisses zwischen dem Stammlack und dem Härter für die spritzfertige Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems umfasst, und/oder wobei die erfassten Massen und Volumina des Stammlacks und des Härters ein vorgegebenes Mischungsverhältnis zwischen dem Stammlack und dem Härter für die spritzfertigen Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems erfüllen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das bereitgestellte Lacksystem einem Statikmischer und/oder einer Lackieranlage zugeführt wird, und das Mischungsverhältnis zwischen dem Stammlack und dem Härter in der spritzfertigen Mischung (202) durch den Statikmischer und/oder die Lackieranlage vorgegeben ist.
Vorrichtung (100) zur Bereitstellung eines zwei- oder mehrkomponentigen Lacksystems umfassend Stammlack und Härter, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Steuereinheit (110), die dazu ausgebildet ist für jedes Lacksystem einer Vielzahl verfügbarer Lacksysteme (150, 152): (i) eine Masse, ein Volumen, einen auf die Masse bezogenen Festkörperanteil und einen auf das Volumen bezogenen Festkörperanteil des Stammlacks für eine spritzfertige Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems zu erfassen; (ii) eine Masse, ein Volumen, einen auf die Masse bezogenen Festkörperanteil und einen auf das Volumen bezogenen Festkörperanteil des Härters für die spritzfertige Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems zu erfassen; (iii) eine Masse eines Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems zu bestimmen auf Grundlage der Masse und des auf die Masse bezogenen Festkörperanteils des Stammlacks sowie der Masse und des auf die Masse bezogenen Festkörperanteils des Härters; (iv) ein Volumen des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems zu bestimmen auf Grundlage des Volumens und des auf das Volumen bezogenen Festkörperanteils des Stammlacks sowie des Volumens und des auf das Volumen bezogenen Festkörperanteils des Härters; und (v) eine Ergiebigkeit (502) des jeweiligen Lacksystems zu bestimmen auf Grundlage einer Trockenfilmdichte (402) des jeweiligen Lacksystems, wobei die Trockenfilmdichte (402) des jeweiligen Lacksystems dem Quotienten aus der bestimmten Masse und dem bestimmten Volumen des Festkörperanteils der spritzfertigen Mischung (202) des jeweiligen Lacksystems entspricht, und eine Steuerschnittstelle (120), die dazu ausgebildet ist, das Bereitstellen des Lacksystems zu steuern, das die größte Ergiebigkeit (502) unter der Vielzahl verfügbarer Lacksystemen (150, 152) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuerschnittstelle (120) in Signalverbindung steht mit einem Statikmischer und/oder einer Lackieranlage, dem bzw. der das bereitgestellte Lacksystem zugeführt oder mittels dem bzw. der die spritzfertige Mischung (202) des bereitgestellten Lacksystems (150) erstellt wird, und/oder wobei die Steuerschnittstelle (120) in Signalverbindung steht mit einem Lagerroboter oder einem Transportroboter zum Bereitstellen des Lacksystems größter Ergiebigkeit (502) unter der Vielzahl verfügbarer Lacksysteme (150, 152).
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, ferner die Merkmale eines der Ansprüche 2 bis 12 umfassend und/oder dazu ausgebildet, die Schritte eines der Ansprüche 2 bis 12 auszuführen.