Hogyan fest az autóipar?

Bevonattechnológiai aktualitások az autógyártásból

2015. október 27., kedd, 16:00

Címkék: autógyártás autóipar bevonattechnika electrocoat festék festőrobot ipari robot PPG Csoport

A fejlett autóipari vállalatok céljai között egyszerre jelenik meg az ökológiai egyensúly fenntartása, a hatékonyság növelése és a minőség továbbfejlesztése. A hármas cél a festési eljárásokra és -technológiákra is kiterjed. Az autóipari bevonattechnológia egyre fejlettebb megoldásairól Gianni Ponta, a PPG Industries Automotive Coatings technológiai igazgatója beszélt a TechMonitornak.

TechMonitor: Az autóipar „hőskorában” léteztek speciális autóipari festékek, bevonatok? Mikor kezdett az autóipari festékek fejlesztése és gyártása önálló szektorrá válni?

Gianni Ponta: Az autóipar önálló ágazattá válása idején – amit talán a T-modell sorozatgyártásának megindulására datálhatunk – csak a már addig is létező nitrocellulóz alapú lakkokat és festékeket használták a karosszériaelemek esetében is. A lakosság által is elérhető festékekhez képest később már magasabb szintet képviseltek a beégetős festékek. Itt a folyamat során az alváz- és karosszériaelemekre égetőkemencében égett rá az előzetesen felvitt bevonat. Ez a típusú festék már bizonyos vegyi anyagokkal szemben is ellenálló volt, a korróziót azonban nem szüntette meg.

A legnagyobb ugrást a PPG által 50 éve szabadalmaztatott katódos elektrolitikus eljárás (electrocoat) jelentette, ami már sokkal nagyobb védelmet jelentett a korrózió ellen még télen is, amikor a sózott utak korábban jelentős károsodást okoztak az alváz- és karosszériaelemekben. A electrocoat eljárás azon alapvető fizikai törvényszerűségen alapul, hogy az ellentétes töltések vonzzák egymást. A fém alkatrészeket egy ellentétes töltésű festékrészecskéket tartalmazó fürdőbe merítjük, ahol az egyenáram hatására a festékrészecskék az alkatrészhez vonzódnak, és egy minden rést és sarkot elfedő folyamatos filmréteget alkotnak. A kívánt vastagság elérésével a filmréteg szigeteli az alkatrészt, a folyamat így leáll, és a folyamat a végéhez ér. A töltés polaritásától függően beszélhetünk katódos, vagy anódos elektrolitikus eljárásról.

Forrás: Audi Hungaria Motor Kft.

A szervetlen, vagy a szerves anyagok felhasználása került előtérbe az elmúlt években, évtizedekben?

Minden festék és bevonat polimer-szintézissel jön létre és szerves alapú. A szervetlen anyagok közé tartoznak a pigmentek, ilyen például a földszíneket adó (vörös, vagy sárga) vas-oxidok. De szervetlen anyagokkal történik a karosszériavázak előkezelése is, ami azt szolgálja, hogy a bevonat később jobban megtapadjon a felületen.

A manapság használt festések mennyivel nyújtanak nagyobb védelmet a mechanikai, vegyi és fizikai sérülésekkel  szemben, mint a korábbi anyagok?

Nem lehet eléggé kihangsúlyozni a különbéget a nitrocellulóz-alapú festékek és az electrocoat eljárás által elérhető eredmény között. Az eljárás segítségével megnövelt korrózióvédelem mellett az alapbevonatokkal tartósan is ragyogó és tartós színeket állíthatunk elő – piacoktól is függően akril- poliészter- vagy poliuretán alapú bevonatokkal. Az egykomponsú HI-TEC és a kétkomponensű CeramiClear fedőbevonatok pedig egy felső lakkréteget jelentenek, amik komoly mechanikai (például karcolások ellen) és UV fény elleni védelmet biztosítanak a karosszériának. 1998 – a CeramiClear fedőbevonathoz vezető gondolat megszületése – előtt az autók a futószalagról legördülve azonnal a mindennapi használat veszélyeinek (savas eső, fanedvek) lettek kitéve.

A Daimler és a PPG közös fejlesztése révén jött létre a karcálló tulajdonságokkal bíró CeramiClear fedőbevonat, amelyhez az alapot egy parkettabevonat adta. A kis- és közepes kategóriájú autókban sokszor az egykomponensű fedőbevonat kerül felhasználásra, mert bár nem olyan tartós, de vonzóbb színt ad a karosszériának.

Forrás: Audi Hungaria Motor Kft.

A nehézfémek használatát milyen területeken sikerült már felváltani?

A válasz röviden: minden területen. Az ólom az autógyártás mellett számos iparágban – az építőiparban, vagy a hajógyártásban – a korrózióvédelem eszközének számított, de már több mint 20 éve nincs használatban. Az Európai Vegyianyag Ügynökség által felügyelt REACH, azaz a vegyi anyagok regisztrálásának, értékelésének, engedélyezésének és korlátozásának integrált rendszere többek között a sem önmagukban, sem keverékként nem használható vegyi anyagokat is nyilvántartja. Az építőiparban egy darabig még használatban volt a krómsárga néven ismert ólom-kromát, az ólom krómsavas sója, ez a vízben gyakorlatilag oldhatatlan, mérgező hatású anyag, de már ott is áttértek a környezet- és egészségbarátabb megoldásokra.

Szerencsére ha az autógyártók központjában standard eljárássá válik valami, akkor az abban a pillanatban a világ minden részére érvényes standarddá válik, nem kell tehát attól tartani, hogy a Dél-Amerikában, vagy Ázsiában gyártott autóknál még mérgező anyagokat tartalmaz a festék. Sehol sem használunk olyan pigmentet, ami az európai szabványnak nem felel meg.

Milyen eljárások terjednek a karosszériaelemek és a műanyag kiegészítő alkatrészek festésénél?

A műanyag alkatrészek alapvetően abban különböznek a fém karosszériaelemektől, hogy nem lehet őket hőkezelésnek kitenni, hiszen a magas hőmérséklet alakváltozást okozna. A beégetős technológiát így kizárhatjuk. Az alváz- és karosszériaelemek festésénél használt kemencék hőmérséklete 140 °C, míg a műanyag elemeknél nem mehet 80 °C fölé a hőmérséklet. Kétkomponensű poliuretán anyagokat használunk, amik az alacsonyabb hőmérsékleten is megbízható eredményt szolgáltatnak. A műanyag elemeket ezenkívül olyan alapozó konduktív polimerrel vonják be, amik a műanyagot vezetőképessé teszik, ezáltal az a fém alkatrészekhez hasonlóan kezelhető.

Forrás: Audi Hungaria Motor Kft.

A gazdasági, vagy az ökológiai elemek jelentenek nagyobb húzóerőt a fejlesztésekre?

A két szempont az esetek többségében együtt mozog. A gazdasági és ökológiai aspektus mellett azonban legalább olyan fontos a feldolgozhatóság kérdése is. Lehet bármilyen fantasztikus a termékünk, ha túl nagy változtatást igényelne a meglévő folyamatokban, akkor nem lesz bevezetve. Az autógyárakba csak olyan festék kerülhet be, ami megfelel a first run capability követelményének, vagyis a beállítások után azonnal bevezethető és ugyanolyan hatékonysággal működik, mint a korábbi rendszerek. Jelentős személyzet rendelődik az autógyárakban a festési folyamatokhoz, így a feldolgozhatóság gazdasági kérdés is.

Milyen új terméktulajdonságokat kellett kifejlesztenie a PPG-nek az autóipar automatizálásával, a festőrobotok, új gyártóberendezések megjelenésével?

Ha egy szóval akarnám kifejezni, a korrelációt használnám, ami az autógyárban megtalálható paraméterek és a mi automatizált berendezéseink tökéletes összhangját jelenti. Ha színt, vagy fedőbevonatot fejlesztünk, tisztában kell lennünk az ügyfél gyártási paramétereivel és ugyanazt a festési eljárást kell modelleznünk a saját üzemünkben, különben teljesen mást fejlesztünk, mint amire az ügyfélnek szüksége lehet. Ezt a megközelítést a secure launch, vagyis a termelés biztonságos elindulását megcélzó irányelv is tartalmazza.

Ennek folyamatosan keressünk a festőrobot-gyártókkal végzett közös munkák, fejlesztések lehetőségét is. Hatalmas hiba lenne mindkét fél részéről, ha a robotgyártó csak a berendezéssel, a festékgyártó pedig csak festékkel foglalkozna.

Milyen termékválaszték van egyedi gyártású, illetve tömegautókra?

A prémium kategóriában természetesen a legmagasabb védelmet nyújtó festékek használatosak, de ha a színről beszélünk, akkor az ugyanolyan fontos az alacsonyabb kategóriákban is, mert a vevők sokszor magasabb árat is hajlandók fizetni az autóért csak azért, mert divatos színekben ragyog. A tömegautókra vezettük be a kompakt folyamatot, ami során egy alapozó felületképző kerül fel a karosszériára, ami azt eredményezi, hogy az egyes régetek felhordása közben nem kell megszárítani az elemet, hanem még nedvesen egymásra kerülhetnek a bevonatrétegek a kemencébe küldés előtt, ami jóval gyorsabb folyamatot jelent, az eredmény viszont még mindig megfelelő tud lenni.

Forrás: Audi Hungaria Motor Kft.

Milyen jelentősége van az autóiparban az UV festékeknek?

Rengeteg kutatás kötődik az UV festékek felhasználhatóságához. A technológia létezik, de a folyamat a tömeges ipari felhasználáshoz még túlságosan drága és lassú. A motorkerékpárok, illetve bukósisakok gyártásában kapnak szerepet az UV festékek, de ablakprofil-gyártók is használnak UV fényre térhálósodó festékeket. Az autók karosszériája rengeteg ívet, nehezen megvilágítható sarkot tartalmaz, ami sok lámpával még megvilágítható lenne, de ehhez sokszor kellene az UV kamrát nyitni és zárni, míg a beégetésnél egyszerűen keresztül tudnak haladni az elemek a kemencén. A lassú folyamatok költségnövekedést eredményeznek.

Az elektromos autók terjedése milyen technológiai fejlesztéseket indított el?

Az elektromos autók könnyűszerkezetes felépítésűek, ami jelenthet acél-, alumínium-, de akár szénszálas erősítésű műanyag karosszériát is, ami már sokkal közelebb áll a műanyag alkatrészek tulajdonságaihoz. A bevonatok is a már korábban említett, a műanyagokhoz használt bevonatokhoz állnak közelebb és a hőkezelés is csak 80-90 °C-on történik. Kihívást jelent az is, hogy a különböző felületeknek egységes külalakot kölcsönözzünk; a szénszálas elem jellemzően durva, míg az alumínium meglehetősen sima felület, amit a bevonatnak kell közös nevezőre hozni.

A távol-keleti (kínai) autóipar előretörése milyen lehetőségeket és veszélyeket jelent?

Kína a világ leggyorsabban növekvő autópiaca és egyben a globális standardok legnagyobb alkalmazója is. Lehetséges, hogy idővel a kínai festék- és bevonatgyártók is megfogalmazzák azt az igényt, hogy kilépjenek a világpiacra, de jelen pillanatban sokkal erősebben mutatkozik ez a törekvés a japán és dél-koreai versenytársaink részéről. Ami a technológiánk esetleges másolását illeti: vannak szabadalmak, de tudjuk jól, hogy ha valaki hasonló termékkel akar jelentkezni Kínában, akkor azt megteszi. A technológia azonban csak egy része a szolgáltatásnak, fontos szerepe van a technikai támogatásnak, a secure launch-nak is, ami az autógyárak számára fontosabb tud lenni, mint maga a termék.

Molnár László

 

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek