Simulationsgesteuerte Entwicklung eines Trocknungsofens

Bei der industriellen Fahrzeuglackierung durchläuft die weißbeschichtete E-Coat-Karosserie einen Ofen, um die Lackschicht zu trocknen. Neben der Lacktrocknung dient der Trocknungsofen zur:

• Aushärtung von Aluminiumlegierungen,
• Aushärtung von Verklebungen,
• Ausdehnung von Schäumen.

Für den Trocknungsprozess von Karosserielacken gelten hohe Qualitätsstandards. Diese Standards garantieren, dass alle weiß lackierten Karosserieteile über einen bestimmten Zeitraum eine bestimmte Temperatur erreichen und gewährleisten eine qualitativ hochwertige Lackierung. Sollte die Temperatur zu hoch sein, wird der Lack beschädigt und die hohen Temperaturgradienten führen zu mechanischen Verformungen. Außerdem ist die Zeit für den gesamten Prozess begrenzt. Für die verwendeten Aluminium- und Stahllegierungen sollten die auftretenden thermischen Spannungen bewertet werden, insbesondere wenn sie die Belastungsgrenzen des Materials überschreiten und zu dauerhaften Verformungen führen könnten.

Die Simulation des Ofens in der Konstruktionsphase brachte ein optimiertes Ofendesign hervor, das die geforderten Kriterien des Trocknungsprozesses von Anfang an erfüllt. Die virtuelle Technologie half, teure Änderungen nach Fertigstellung des Ofens zu vermeiden und tiefere Einblicke in den Herstellungsprozess zu gewinnen.

Bei der Planung eines Lack-Trocknungsofens für ein neues Modell des Porsche 911 und Boxster in Stuttgart-Zuffenhausen verwendete Porsche die Simulationssoftware VPS/DRY, um bereits in der Entwurfsphase den Lacktrocknungsprozesses nachvollziehen zu können. VPS/DRY analysiert die Temperaturverteilung, die Temperaturverweilzeit und die thermischen Verformungen der Karosserie. Durch die Analyse verschiedener Varianten wurde der Einfluss von Modifikationen bewertet und das Design des Ofens optimiert.