Nicht so dick aufgetragen

Der Mauszeiger wandert über die virtuelle Karosserie und bleibt über der Motorhaube stehen. Tjark Bringewat hat eine Problemzone entdeckt. „Hier wird zu wenig Lack aufgetragen“, sagt der Software-Entwickler und beschreibt mit dem Cursor kleine Kreise auf der entsprechenden Stelle. Dann variiert er immer wieder die Einstellungen des Programms und startet neue Simulationen.

Tjark Bringewat arbeitet in der Digital Factory von Dürr, einem abteilungsübergreifenden Software-Kompetenzzentrum. Er hat sichtlich Spaß an dem digitalen Werkzeug, das er mitentwickelt hat. Es handelt sich um ein neues Modul, das eine bereits bestehende Anwendung noch besser macht. Mit der Dürr-Software DXQ3D.onsite konnte man bislang die Arbeit von Lackierrobotern programmieren und simulieren. Auf dem Bildschirm ließ sich überprüfen, ob die Roboter auf ihren vorprogrammierten Bahnen alle relevanten Punkte entlang der Karosserie erreichen und welchen Freiraum sie brauchen, um sich nicht ins Gehege zu kommen. Außerdem konnten Anwender mithilfe des digitalen Zwillings die Einhaltung der vorgesehenen Taktzeit überprüfen. „Nun lässt sich auch die Schichtdicke des Lacks vom Schreibtisch aus abschätzen, visualisieren und digital optimieren“, sagt Bringewat.

Automobilhersteller hatten sich dieses zusätzliche Modul gewünscht. Denn es vereinfacht die aufwendige Konfiguration von Lackierstraßen erheblich. Diese Arbeit ist immer dann notwendig, wenn eine Anlage neu in Betrieb geht, sich der Lack ändert oder das zu lackierende Fahrzeugmodell wechselt. Ein fünfköpfiges Team aus Software-Entwicklern und Applikationstechnikspezialisten hat zwei Jahre lang an dem neuen digitalen Werkzeug gearbeitet.

Bevor eine Lackierstraße anläuft, muss ein Expertenteam alle Abläufe genau einstellen. Dabei spielen Größe und Form der Karosserien eine Rolle, aber auch die Farbe und die Art des Lacks. Alle Kenngrößen müssen aufeinander abgestimmt sein, bevor der Betrieb losgehen kann. Das dauert Wochen und ist teuer. Denn die Hersteller müssen dafür extra Karosserien bereitstellen und sie versuchsweise durch die Lackierstraße schicken. Nach jedem Testlauf wird nach Fehlern gesucht und die Konfiguration bei Bedarf angepasst. Je nach Modell kann es sein, dass zehn oder mehr Karosserien lackiert und anschließend verschrottet werden. Mit der neuen Software hingegen lassen sich die Einstellungen für eine möglichst gleichmäßige Lackschicht schon am PC so gut optimieren, dass ein großer Teil der aufwendigen Testläufe entfallen kann.

Karosserien zu lackieren ist eine Wissenschaft für sich: An jedem Punkt muss die passende Menge Lack auftreffen. Wie viel das jeweils ist, lässt sich im Vorhinein nicht so einfach bestimmen. Denn Karosserien sind komplexe Gebilde. Wandert der Roboterarm mit dem Zerstäuber über eine kühn geschwungene Motorhaube, kann die Farbschicht an verschiedenen Punkten unterschiedlich dick ausfallen.

Probleme wie dieses lassen sich mit dem neuen Tool einfach lösen. Das Programm erstellt ein eigenes 3-D-Dateiformat der Karosserie. Es berücksichtigt nur die für die Simulation notwendigen Informationen. Das vermindert den Speicherplatz und die Rechenzeit und hat einen entscheidenden Vorteil: Die Simulation lässt sich nicht nur auf Großrechnern durchführen, sondern auch auf normalen Computern, wie sie in Lackieranlagen verbaut sind. Per Mausklick können die Karosserien innerhalb weniger Minuten virtuell lackiert werden.

Zum Beweis startet Tjark Bringewat die Software auf seinem Notebook. Mehrere übersichtliche Schaltflächen erscheinen auf dem Bildschirm, in der Mitte eine Karosserie. Sie wird von vier animierten Robotern flankiert, die Lack versprühen. Noch ist die Karosserie schwarz, doch allmählich entstehen verschiedene Farbfelder. Sie zeigen die Dicke der Lackschicht in den verschiedenen Bereichen der Karosserie an. Rot gefärbte Felder deuten darauf hin, dass die Lackschicht zu dick ist, blaue Stellen hingegen könnten noch mehr Lack vertragen, erläutert Bringewat.

Dieses wird in das Simulationsprogramm eingespeist und die Software übersetzt die zuvor ermittelte virtuelle Parametrierung automatisch in Einstellungen für den realen Lackauftrag. „Die erste Testlackierung einer Karosserie erfolgt dann mit diesem voroptimierten Parametersatz“, erklärt Heckeler. Das macht Inbetriebnahmen effizienter und ermöglicht es den Automobilherstellern, schneller eine verkaufbare Lackierqualität zu erreichen. Außerdem senkt das neue digitale Werkzeug die Materialkosten und führt zu weniger fehlbeschichteten Karosserien. Je nach Ausgangssituation verringert sich die Anzahl der in den Testläufen verbrauchten Karosserien schätzungsweise um bis zu 50 Prozent. Eine Beta-Version des Simulationstools, die bei einigen Automobilherstellern im Einsatz war, hat sich bereits bewährt. Jetzt ist das Produkt reif für den Markt.

Dass eines Tages gar keine Testläufe mehr mit echten Karosserien nötig sein werden, bezweifelt Heckeler. „Dafür ist der Lackiervorgang zu komplex.“ Aber natürlich wird Dürr weitere Ideen entwickeln, um das Lackieren wirtschaftlicher und nachhaltiger zu machen. Die Simulation des Lackierprozesses ist nur einer von vielen wichtigen Bausteinen auf dem Weg zur vollständig digitalisierten Lackiererei.