Virtuelle Lackiersimulation
Branche: Fahrzeugbau(KFZ/LKW)Fachgebiet: Strukturmechanik, TemperaturfelderMit virtueller Lackiersimulation berechnet Audi das Lacktrocknungsverhalten von Karosserien zur optimalen Auslegung von Trockneröfen.
Zusammenfassung
Aufgabe
Bei der Lacktrocknung muss sichergestellt werden, dass für jeden einzelnen Fahrzeugtyp, der durch den Trocknerofen läuft, die Qualitätskriterien erfüllt sind. Diese sind gekennzeichnet durch die optimalen Temperatur-Zeit-Fenster für Lack- und Kleberaushärtung sowie dem Bake Hardening. Weiterhin ist der thermische Verzug der einzelnen Komponenten der Fahrzeugkarossen während des Lacktrocknens von Interesse.
Lösung
Die ansonsten sehr komplexe und zeitintensive Trocknungssimulation kompletter Fahrzeugkarosserien wird mit virtueller Lackiersimulation effizient und innerhalb kurzer Antwortzeiten gelöst. Erreicht wird dies durch spezielle Algorithmen, die Form, Lage und Temperatur der gesamten Karosserieoberfläche einbeziehen.
Kundennutzen
Virtuelle Lackiersimulation ermöglicht die frühzeitige Bewertung der lackiergerechten Konstruktion während der Karosserieentwicklung. Die Prozessoptimierung in der Fertigung erfolgt äußerst effizient mit virtuellen Modellen.
Die kathodische Tauchlackierung (KTL) ist ein elektrochemisches Lackierverfahren, das in der Automobilindustrie verwendet wird. Nach dem Lackieren muss der Lack in einem Trocknerofen aushärten. Dieses Aushärten wird auch häufig mit einer Wärmebehandlung der Karosseriebleche verbunden. Virtuelle Lackiersimulation berechnet Prozessschritte des Fahrzeuglackierens, z.B. die Simulation der Lacktrocknung mittels des Moduls VPS/DRY. Es muss hierbei sichergestellt werden, dass für jeden einzelnen Fahrzeugtyp, der durch den Trocknerofen läuft, die Qualitätskriterien erfüllt sind. Diese sind gekennzeichnet durch die optimalen Temperatur-Zeit-Fenster für Lack- und Kleberaushärtung sowie dem Bake Hardening. Weiterhin ist der thermische Verzug der einzelnen Komponenten der Fahrzeugkarossen während des Lacktrocknens von Interesse.
Das Simulationsmodell für virtuelle Lackiersimulation/DRY besteht aus einem Fahrzeugmodell und einem Ofenmodell. Das Fahrzeugmodell wird im Allgemeinen aus einem vorhandenen Fahrzeugmodell, z.B. einem Crash-Modell übernommen. Der Ofen wird durch Zonen beschrieben, die sich in Ausstattung und Temperatur voneinander unterscheiden. Ausstattungsmerkmale sind etwa Düsen, beheizte Ofenwände, oder Ventilatoren. Berücksichtigt werden sowohl Konvektion als auch Strahlung. Komplette Fahrzeugkarosserien mit allen innen liegenden Blechen stellen für diese Simulationsaufgabe sehr komplexe Strukturen dar. Die komplette Modellierung und direkte Lösung sämtlicher beteiligter physikalischer Phänomene inkl. der entsprechenden Randbedingungen würde deshalb zu unverhältnismäßig hohem Aufwand in Bezug auf Modellerstellung und Simulationszeit führen. Mittels virtuelle Lackiersimulation/DRY ist diese Aufgabe wirtschaftlich sowie innerhalb kurzer Antwortzeiten zu lösen. Erreicht wird dies durch spezielle Algorithmen, die Form, Lage und Temperatur der gesamten Karosserieoberfläche einbeziehen.
