Meer efficiëntie en duurzaamheid in de oppervlaktebehandeling

Lackierversuch am Fraunhofer IPA: Ein Roboter sprüht Lack auf einen Stoßfänger und ein Inline-Laserdetektor sowie weitere Sensoren zeichnen alles auf. Mit den angefallenen Daten wurde eine Künstliche Intelligenz trainiert. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Een vooraf op de computer gesimuleerde voorbehandeling, een door Kunstmatige Intelligentie bewaakte lakproces en een watergedragen zinkprimer: onder het motto »Finishing for Compliments« geeft het Fraunhofer IPA medio april op de PaintExpo inzicht in actuele onderzoeksprojecten: Hal 1, Stand 1322.

»Finishing for Compliments – met onderzoek en knowhow naar echte complimenten« – onder dit motto presenteren de onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hun beursstand op de this jaar de PaintExpo. Van 14 tot 17 april bieden zij inzicht in actuele onderzoeksprojecten die de coatingbedrijven helpen duurzamer en slimmer, KI-gestuurde lakprocessen – en misschien zelfs complimenten van hun klanten – te verkrijgen.

Het zandstralen wordt digitaal

Zo ontwikkelt Jörg Schieweck van het onderzoeksteam Procesmodellering en -bewaking bij het Fraunhofer IPA in het project »DigiStrahl« een simulatiegestuurd voorbehandelingsproces. Hierbij moet het zogenaamde zandstralen digitaal worden afgebeeld, geanalyseerd en geoptimaliseerd worden.

Net als bij een hogedrukreiniger worden bij zandstralen vaste deeltjes op een metalen oppervlak geschoten. Daarbij ontstaat een gelijkmatige ruwheid, die ervoor zorgt dat de lak tijdens het daaropvolgende coatingproces aan het oppervlak blijft plakken. Door het zandstralen vooraf op de computer te simuleren, kan worden beoordeeld welk straalmiddel en welke instellingen aan de installatie het beste resultaat opleveren. Dit gedigitaliseerde zandstralen verhoogt de efficiëntie en bespaart kleine en middelgrote bedrijven veel geld, omdat ze minder straalmiddel en energie verbruiken en minder afval produceren.

Foutloze lakprocessen dankzij Kunstmatige Intelligentie

Ook het lakken zelf wordt tot op heden beschouwd als een niet volledig beheersbaar proces. Er dreigen afval, uitval van installaties en nabewerking, omdat bijvoorbeeld de voorgeschreven laklaagdikte niet overal kan worden nageleefd. Oliver Tiedje, hoofd van de afdeling Coatings en multifunctionele materialen bij het Fraunhofer IPA, heeft daarom in het onderzoeksproject »pAInt-Behaviour« manieren gevonden om het aantal fouten en stilstanden van machines te verminderen met behulp van Kunstmatige Intelligentie.

Daartoe heeft Tiedje en zijn team in het laktechnikum van het Fraunhofer IPA een reeks lakproeven uitgevoerd op kunststofonderdelen uit de automobiel- en utiliteitssector. Voor elk experiment wijzigden ze de instellingen van de lakinstallatie, dus namen bewust fouten in de hand en lieten het lakproces door 30 verschillende sensoren bewaken. De verzamelde meet- en procesgegevens werden door machine learning-methoden geëvalueerd. Zo ontstond een gedetailleerd gedragsmodel dat vroegtijdig dreigende kwaliteitsafwijkingen in het lakproces herkent en de oorzaken ervan identificeert.

Milieuvriendelijke zinkprimer op waterbasis

Met coatings die roest voorkomen, hielden wetenschappers onder leiding van Katarzyna Krawczyk van het onderzoeksteam Testtechniek en Lakchemie bij het Fraunhofer IPA zich bezig. In het onderzoeksproject »EcoWaterZinc« ontwikkelden zij een oplosmiddelvrije zinkprimer op waterbasis en losten daarmee een milieuprobleem en gezondheidsprobleem op.

Want de zinkhoudende coatings die tot nu toe werden gebruikt, bevatten enerzijds schadelijke oplosmiddelen. Als dergelijke coatings in binnenruimtes uitharden, komen grote hoeveelheden vluchtige organische stoffen vrij. Deze zogenaamde »Vluchtige Organische Verbindingen« (VOC) ruiken niet alleen onaangenaam, maar kunnen ook de slijmvliezen irriteren. Anderzijds reageert zink zelf met water. Daardoor neemt op lange termijn niet alleen de antikorrosieve werking af, maar hoopt het zink zich ook op in wateren en rivieren en vormt het een gevaar voor de gezondheid van mens en dier. De nu bij het Fraunhofer IPA ontwikkelde primer bevat gemodificeerde zinkdeeltjes die niet met water reageren en zo een duurzame antikorrosieve coating vormen.

Inzichten in actuele onderzoeksprojecten op de PaintExpo

Een vooraf op de computer gesimuleerde voorbehandeling, een met behulp van Kunstmatige Intelligentie foutloos verlopend lakproces en langdurig antikorrosief werkende zinkprimers – dat zijn slechts drie voorbeelden van actuele onderzoeksactiviteiten bij het Fraunhofer IPA. Bezoekers van de PaintExpo krijgen op de stand van het Fraunhofer IPA inzicht in deze en andere lopende of recent afgeronde projecten: Hal 1, Stand 1322.