如今，幾乎每個(gè)工業(yè)領(lǐng)域需要噴涂的工件數(shù)量和多樣性都在不斷增長(zhǎng)。為了能夠比以前更高效地噴涂這些不同的組件，杜爾開(kāi)發(fā)了一種全新噴涂技術(shù)，可用于大面積或簡(jiǎn)單圖案噴涂，并確保邊界清晰，不會(huì)產(chǎn)生油漆過(guò)噴。這款創(chuàng)新型EcoPaintJet噴涂設(shè)備（見(jiàn)圖1）今年榮獲德國(guó)“DeutscherInnovationspreis”創(chuàng)新獎(jiǎng)，可方便集成用于一般工業(yè)。涂料公司Adler已開(kāi)發(fā)出適用于這種新噴涂技術(shù)的油漆。

圖 1. EcoPaintJet 噴涂裝置提高了上漆率并為各公司提供了更多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)選擇

更多噴涂選擇

在木材加工、造船、電子設(shè)備制造和許多其他工業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品和部件表面都涂有起保護(hù)或著色作用的涂層。到目前為止，若想保持邊界清晰，必須手動(dòng)遮蔽或使用薄膜包裹，這就需要花費(fèi)很大精力，并耗費(fèi)大量膠帶和過(guò)噴造成的油漆損失。杜爾開(kāi)發(fā)的無(wú)過(guò)噴新技術(shù)，成功地解決了這兩大難題。該裝置中包含的新型噴涂應(yīng)用裝置EcoPaintJet，已成功應(yīng)用于汽車(chē)的批量生產(chǎn)。自2019年以來(lái)，杜爾開(kāi)發(fā)的這項(xiàng)新技術(shù)已經(jīng)可以在無(wú)需遮蔽車(chē)身的情況下，實(shí)現(xiàn)車(chē)頂?shù)碾p色噴涂。

圖 2. EcoPaintJet 使用噴嘴板噴出平行的油漆

EcoPaintJet噴漆應(yīng)用裝置可精準(zhǔn)控制涂層，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)噴（見(jiàn)圖2）。這既提高了上漆率，也為公司在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和貨物運(yùn)輸方面提供了更多選擇。例如，可以針對(duì)性地使用漆膜來(lái)保護(hù)裝飾表面，而不用膠帶膜，隨后可再次輕松除去。該項(xiàng)技術(shù)還為產(chǎn)品提供了新的功能和設(shè)計(jì)選擇。例如，精準(zhǔn)噴涂意味著窗框外部可以噴涂耐侯性涂層，同時(shí)內(nèi)部噴涂裝飾性或不同顏色的涂層。此外，家具也可以輕松實(shí)現(xiàn)裝飾性效果。杜爾公司工業(yè)產(chǎn)品副總裁HolgerBeiersdorfer在總結(jié)其優(yōu)點(diǎn)時(shí)說(shuō)到：“無(wú)過(guò)噴的噴涂設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)清晰邊界、快速換色和定制表面設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖3）。”

圖 3. 精確的噴涂路徑使表面噴漆和涂層具有清晰的邊界

這種無(wú)過(guò)噴的噴涂設(shè)備中最重要的組件是供漆與清洗和注漆工藝的結(jié)合。EcoPaintJet噴涂設(shè)備通過(guò)三個(gè)閥門(mén)對(duì)此進(jìn)行控制。噴涂應(yīng)用組件本身最核心是噴嘴板，根據(jù)設(shè)計(jì)的不同，噴嘴板可噴出數(shù)十條平行的油漆噴流。這些噴嘴可以在任何指定時(shí)刻激活或停用，以開(kāi)始或中斷噴涂過(guò)程。與用到噴槍或高速旋轉(zhuǎn)霧化器的噴涂工藝不同，此過(guò)程不需要任何霧化空氣。因此，無(wú)需像傳統(tǒng)工藝一樣從噴房空氣中費(fèi)力地過(guò)濾掉任何漆霧。

與傳統(tǒng)霧化器相比，另一個(gè)較大的區(qū)別在于，噴幅通過(guò)噴涂組件與噴涂路徑的角度來(lái)調(diào)整。這樣可以實(shí)現(xiàn)30到50mm之間的噴涂路徑，也可以通過(guò)調(diào)整噴嘴板來(lái)實(shí)現(xiàn)更窄的路徑寬度。此外，所需的涂層厚度則通過(guò)噴涂組件的速度和涂料的固體份含量來(lái)控制。

在處理大型表面時(shí)，節(jié)省油漆的噴涂技術(shù)尤為重要。即使使用無(wú)氣噴槍或高速旋轉(zhuǎn)霧化器，也會(huì)損失高達(dá)四分之一的涂料。而回收涂料既費(fèi)時(shí)又耗能，且只對(duì)某些類型的涂料有效。而所謂的“傾倒”方法，就是將多余的涂料收集在容器中，避免過(guò)噴漆霧，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速換色。貼箔或裝飾條等其他表面設(shè)計(jì)通常意味著需要投入大量的人工精力。

杜爾開(kāi)發(fā)的新技術(shù)消除了單個(gè)方法的所有缺點(diǎn)，使各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的噴涂作業(yè)更快、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保?！斑@使得我們的技術(shù)極具吸引力，這在以前的自動(dòng)化噴涂場(chǎng)景下可能是無(wú)法想象的，”HolgerBeiersdorfer說(shuō)，“這暗示了其他應(yīng)用的可能性。”

奧地利涂料制造商Adler正在與杜爾共同推廣這項(xiàng)新的噴涂技術(shù)，并且提出了無(wú)色和彩色涂層解決方案，除了通常的涂料要求外，這些解決方案都是根據(jù)這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)量身定做的。Adler首席技術(shù)官AlbertRossler博士對(duì)這種新的噴涂技術(shù)很是認(rèn)可，他說(shuō)：“對(duì)于這種極具發(fā)展前景的噴涂技術(shù)，我們開(kāi)發(fā)了創(chuàng)新、環(huán)保的水性涂料產(chǎn)品，它們不僅能讓材料（不僅僅是鈑金材料）具有更好的耐久性，視覺(jué)上也更具個(gè)性?！?/p>

數(shù)字化膜厚計(jì)算解決方案

除了精準(zhǔn)噴涂，漆膜厚度均勻也是影響涂裝質(zhì)量的一個(gè)重要因素。到目前為止，在導(dǎo)入新車(chē)型時(shí)必須進(jìn)行大量測(cè)試，以確保完美的噴涂效果。杜爾現(xiàn)已成功地以虛擬方式計(jì)算膜厚，并將該模塊集成到現(xiàn)有的噴涂機(jī)器人編程軟件中（見(jiàn)圖4）。借助新開(kāi)發(fā)的模擬軟件，汽車(chē)制造商可以減少現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試次數(shù)。DXQ3D.onsite軟件可隨新的工藝模擬模塊一起提供。第一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試版本已投入使用。

圖4. 杜爾測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)結(jié)果整合到模擬程序中

每當(dāng)涂裝車(chē)間有新項(xiàng)目時(shí)，例如，導(dǎo)入新車(chē)型時(shí)，許多工藝和參數(shù)都需要精確調(diào)整，直到車(chē)身上任何部位噴涂的油漆都達(dá)到要求的膜厚為止。在一切調(diào)整妥當(dāng)之前，車(chē)身需通過(guò)一個(gè)復(fù)雜參數(shù)化噴涂測(cè)試流程。使用杜爾的新型模擬工具，汽車(chē)制造商現(xiàn)在可采用虛擬方式模擬和優(yōu)化這一流程。“現(xiàn)在可以將噴涂測(cè)試次數(shù)和測(cè)試車(chē)身的數(shù)量減少50％以上，”杜爾系統(tǒng)股份公司應(yīng)用技術(shù)事業(yè)部總裁兼首席執(zhí)行官LarsFriedrich博士解釋說(shuō)，“這使調(diào)試更加高效，降低了材料成本，并減少了車(chē)身噴涂質(zhì)量不良的情況?！?/p>

模擬噴涂工藝是通往完全數(shù)字化涂裝車(chē)間的諸多重要步驟之一。目標(biāo)是在確保提供相同高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品和工藝開(kāi)發(fā)使噴涂過(guò)程更具經(jīng)濟(jì)效益。甚至在首輛原型車(chē)投入生產(chǎn)之前，模擬技術(shù)就可以提供幫助。通過(guò)特定計(jì)算，可以預(yù)測(cè)可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的地方，并在生產(chǎn)之前提出補(bǔ)救措施。就膜厚而言，這還包括難以噴涂到的車(chē)身部位，例如，汽車(chē)行李廂的連接處。

全新的DXQ3D.onsite模塊基于三步概念。第一步包括虛擬計(jì)算任意點(diǎn)需要噴涂的油漆量。該軟件緊密結(jié)合實(shí)際情況使用理想化的虛擬噴涂模式來(lái)進(jìn)行模擬。噴幅可以在不同高度和寬度上動(dòng)態(tài)縮放。用戶可以“調(diào)整”這兩個(gè)參數(shù)，來(lái)預(yù)估和可視化不同的噴幅寬度和流量百分比對(duì)膜厚分布的總體影響。

為了預(yù)先在計(jì)算機(jī)上模擬實(shí)際情況，軟件模塊以電子數(shù)據(jù)的形式創(chuàng)建了所有關(guān)鍵獨(dú)立組件的數(shù)字孿生。首次模擬時(shí)，該工具會(huì)自動(dòng)將上傳的文件格式轉(zhuǎn)換為車(chē)身的3D數(shù)模格式。這將保留所有必要的附加數(shù)據(jù)，同時(shí)刪除與噴涂操作無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)。這可以減少所需的存儲(chǔ)空間以及計(jì)算時(shí)間，因此該程序也可以直接在生產(chǎn)線噴房的筆記本電腦上使用。在最后一次將所有相關(guān)數(shù)據(jù)合并之后，將生成沿離線編程的機(jī)器人路徑的虛擬噴幅。它可以累加膜厚，并通過(guò)3D特征圖顯示。這使得團(tuán)隊(duì)可以直接查看不同的優(yōu)化解決方案，加以考慮，并在生產(chǎn)之前進(jìn)行改進(jìn)。

軟件模擬時(shí)未考慮具體的油漆。因此，虛擬優(yōu)化之后的第二步是在杜爾測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。測(cè)試中使用的是客戶選擇的油漆材料。在第三步（也是最后一步）中使用測(cè)得的值，將模擬中使用的虛擬參數(shù)（例如，噴幅寬度和流量百分比）轉(zhuǎn)換為噴涂霧化器的參數(shù)。在“轉(zhuǎn)換”過(guò)程中，實(shí)際結(jié)果將整合到模擬程序中。導(dǎo)入特征圖后，軟件會(huì)自動(dòng)建議霧化器參數(shù)。然后使用這組預(yù)先優(yōu)化的參數(shù)對(duì)車(chē)身進(jìn)行第一次真實(shí)的噴涂測(cè)試。

該軟件模塊的計(jì)算時(shí)間短，因此可以實(shí)現(xiàn)幾分鐘內(nèi)在傳統(tǒng)PC端（而不是大型計(jì)算機(jī)）上模擬整個(gè)車(chē)身的膜厚并評(píng)估質(zhì)量?！斑@使評(píng)估膜厚質(zhì)量變得更為容易，更好地展現(xiàn)涂層質(zhì)量結(jié)果，并優(yōu)化膜厚不一致的關(guān)鍵區(qū)域?！倍艩栂到y(tǒng)公司應(yīng)用技術(shù)工藝開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人FrankHerre在總結(jié)這些優(yōu)點(diǎn)時(shí)說(shuō)道。

工藝模擬可作為每個(gè)杜爾噴涂機(jī)器人隨附的DXQ3D.onsite標(biāo)準(zhǔn)軟件的附加模塊。DXQ3D.onsite是一種數(shù)字通用工具，可通過(guò)對(duì)工作站所有機(jī)器人模擬以進(jìn)行路徑編程，或?qū)?yīng)用工藝進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。