Erst die Farbe, dann die Form

Chancen für Coil-Coating im Automobilbau

Anfang der 90er Jahre verfielen die Volkswirtschaften weltweit in eine tiefe Rezession. Im Gegensatz zu früheren Phasen des Abschwungs wurden hierdurch weltweit tiefgreifende Änderungen in der Industrie eingeleitet. Nach einer Phase der Diversifizierung suchten die Unternehmen nun ihr Glück in Verschlankung und Besinnung auf ihre Kernkompetenzen. Mit dem Ziel, wieder schwarze Zahlen zu schreiben, wurden Geschäftsbereiche, die die Kriterien eines Kerngeschäfts nicht erfüllten, verkauft oder einfach geschlossen.

12. August 2002

Noch nie zuvor waren so viele Zusammenschlüsse, Akquisitionen und Tauschgeschäfte zu verzeichnen gewesen. Die als Kerngeschäft bezeichneten Sparten wurden auf den Prüfstand gestellt, um schlanke Prozesse, weniger Schnittstellen und niedrigere Kosten zu erreichen. Auf dem Weltmarkt gaben die Hersteller von Kraftfahrzeugen, Nutzfahrzeugen und Bussen die Richtung des Wandels vor. Jeder einzelne Schritt im Automobilbau wurde darauf hin geprüft, ob er wirklich Teil des Kernprozesses war oder ob nicht ein Zulieferer den Prozeß besser optimieren und die Teile, Komponenten oder Module effizienter und vor allem preiswerter würde liefern können. In der Automobilindustrie wurde in der Folge eine nicht enden wollende Reihe von Outsourcing-Entscheidungen getroffen. Zu den Prozessen im Automobilbau, die man nach wie vor gründlich auf ihre Bedeutung, ihre Vorteile und ihre Wettbewerbsfähigkeit hin untersucht, zählen das Lackieren und der Korrosionsschutz. Nach umfassender Prüfung gibt es jedoch keine allgemeingültige Lösung; es gibt aber eine Möglichkeit, ganz oder teilweise auf den Lackierprozeß zu verzichten: das Coil Coating.

Coil Coating heute

Coil Coating ist das Endlosbeschichten von Stahl- oder Aluminium-Bändern. Meist wird das Stahl- oder Aluminium-Band vor der mechanischen Bearbeitung beschichtet. Durch diese Technologie erhält das Unternehmen die Möglichkeit, auch ohne eigene Lackiererei im Werk farbige Flächen zu gestalten. Im herkömmlichen Verfahren wird das fertig geformte Teil vorbehandelt und lackiert. Beim Coil Coating hingegen wird vorbeschichtetes Material umgeformt. Stahl beziehungsweise Aluminium müssen also auch im beschichteten Zustand schneidbar und umformbar sein. Dazu muß die Bearbeitung an die Anforderungen organisch vorbeschichteter Materialien angepaßt werden, betriebliche Prozesse und Materialhandling sind zu überdenken. Andererseits liegen die Vorteile, die der Wegfall einer Lackiererei mit sich bringt, auf der Hand: Platzersparnis, reduzierte Komplexität, geringerer Arbeitskräftebedarf. Die Bauindustrie, Hersteller von Heizungen, Klimaanlagen oder Elektrogeräten und andere Branchen nutzen diese Vorteile bereits. Im Transportbereich werden Wohnwagen, die Außenhaut von Bussen oder Lkw-Anhänger bereits aus bandbeschichtetem Metall gefertigt. Seit den 90er Jahren setzen nun auch die Pkw-Hersteller beschichtete Stahl- oder Alubleche ein: Innenteile, aber auch außenliegende Zierteile werden aus vorbeschichtetem Material hergestellt.

Coil Coating im Automobilbau

Der Einsatz von bandbeschichtetem Metall im Automobilbau soll vor allem Einsparungen und die bessere Definition von Oberflächenparametern bringen. Die Anforderungen der Automobilindustrie an die verschiedenen Schritte der Vorbeschichtung sind ganz klar definiert. Organische Beschichtungen müssen punktschweißbar sein, wenn man die herkömmlichen Montageverfahren beibehalten will. Aber nur der Verzicht auf Schweißvorgänge wird dazu führen, daß man auf integrierte Lackierschritte in der Kfz-Montage weitestgehend wird verzichten können. Anstelle des Schweißverfahrens wird man dann mechanische oder chemische Fügetechniken einsetzen müssen. Will man im Automobilbau vorbeschichtete Flachbleche verwenden, sind verschiedene Systeme und Schritte zu berücksichtigen. „Presealed-Systeme“, auch als „schweißbare Dünnschicht-Grundierung“ bekannt, ersetzen Hohlraumversiegelung und Nahtabdichtung. „Preprimed-Systeme“ sind ein Ersatz für die herkömmliche Vorbehandlung, das Elektrotauchlackieren und ggf. die zusätzliche Füllerschicht. Die Einführung von „Prepainted-Systemen“ zielt auf die vollständige Umstellung des traditionellen Lackiervorgangs im Automobilbau.

Fertig zum Automobilbauer

Ein Blick auf den Lackaufbau eines modernen Fahrzeugs zeigt, welchen Einfluß Coil Coating Material für den Automobilbau hat. Die kathodische Elektrotauchlackierung sorgt für Korrosionsschutz und fördert die Anhaftung der nachfolgenden Lackschichten. Der Füller ist eine Zwischenschicht von circa 35 μm Stärke, die die Oberfläche glättet und für Steinschlagschutz sorgt. Farbe bringt eine 15 μm dicke Basislackschicht, die mit 40 μm Klarlack überzogen wird. Diese Deckschicht sorgt für Glanz und Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse. Der sekundäre Korrosionsschutz wird durch Hohlraumversiegelung und Nahtabdichtung erreicht.

Ein schweißbares „Presealed“-System unterscheidet sich von diesem traditionellen Lackaufbau durch eine zusätzliche organische Schicht von etwa 3 bis 8 μm Stärke, die bereits beim Stahl- oder Aluminiumhersteller aufgebracht wird. Diese dünne organische Schicht ist eine Korrosionsschutzgrundierung. Sie wird dadurch schweißbar, daß leitfähige Pigmente verwendet werden. Die Schweißparameter müssen auf diese organische Schicht abgestimmt werden. Prozeßschritte für Sekundärkorrosionsschutz, wie beispielsweise die Hohlraumversiegelung oder das Abdichten von Nähten und Falzen, lassen sich durch den Einsatz dieses „Presealed“-Systems einsparen. Außerdem wird der Korrosionsschutz deutlich verbessert. Alle Oberflächen in Hohlräumen und Falzbereichen sind bereits durch einen dünnen organischen Film geschützt; dieser bildet einen sehr leistungsstarken Korrosionsschutz ohne die Notwendigkeit, zusätzliche Wachse oder Dichtmassen aufbringen zu müssen. So wird auch bei der Montage Zeit gespart. Das schweißbare „Preprimed“-System ersetzt die kathodische Elektrotauchlackierung. Auch hier wird als Korrosionsschutz eine Grundierung mit leitfähigen Pigmenten aufgebracht, aber die Schicht muß hier etwa 10 bis 15 μm dick sein. Der Auftrag dieses Spezialprimers ist unvermeidlich, wenn im Rohbau noch das übliche Schweißverfahren eingesetzt wird. Bei einem kompletten Ersatz der kathodischen Elelctrotauchlackierung muß das „Preprimed“-System alle Eigenschaften des Korrosionsschutzprofils aufweisen.

Schutz vor Korrosion und Steinen

Der Verzicht auf Schweißprozesse in der Automobilmontage läßt einen erheblich weitergehenden Einsatz vorbeschichteter Stahl- und Aluminiumteile zu. Ein nicht schweißbares „Preprimed“-System kann bereits kathodische Elektrotauchlackierung und Füller ersetzen, da das System Korrosionsschutz und Steinschlagschutz übernimmt. Durch den Walzenauftrag ist der Verlauf von Coil-Coating-Beschichtungen ohnehin sehr glatt. Dank dieser guten Ausspannung ist vorbeschichtetes Metall ein idealer Untergrund für die Automobil-Decklacksysteme, die auch heute noch nach der Montage im Spritzverfahren auf die „Preprimed“-Oberfläche aufgetragen werden müssen. Das „Preprimed“-System selbst besteht aus einer Korrosionsschutz-Grundierung, die direkt auf die vorbehandelte Stahl- oder Aluminium-Oberfläche aufgetragen wird, und einer hochelastischen Zwischenschicht. Die Schichtdicke beträgt insgesamt etwa 23 μm. Je höher die Schichtdicken, desto kritischer muß man die Parameter für das Umformen betrachten. Vorbeschichtete Metalle müssen im Automobilbau nicht nur dem Biegen und Falzen widerstehen, sondern werden auch geprägt, gestanzt und tiefgezogen. Die kritischen Bereiche am Stanzteil sind die gedehnten beziehungsweise gepreßten Abschnitte, die ebenfalls völlig intakt bleiben. So ist sichergestellt, daß das „Preprimed“-System mit den in der Serienfertigung üblichen Lacksystemen beschichtet werden kann. Ein Test auf Schwitzwasserbelastung belegt die ausgezeichnete Verbundhaftung. Die Steinschlagfestigkeit ist bemerkenswert.

„Prepainted“-Systeme werden dazu führen, daß die Lackiererei im Automobilbau ganz verschwindet. Ein Beispiel ist das vierschichtige Coil-Coating-System, bestehend aus dem nicht schweißbaren „Preprimed“-System „Coilprime C“ und einer zusätzlichen Beschichtung mit Basis- und Klarlack, die ebenfalls im Coil-Coating-Verfahren aufgetragen wird. Bei einer Studie der kritischen tiefgezogenen und gepreßten Bereiche eines Pkw-Türeinsatzes betrug die Gesamtschichtdicke der vier Lackschichten etwa 70 μm. Korrosionsschutz und Steinschlagschutz werden in das Lacksystem eingebaut, das auch für Farbe und Oberflächenveredelung sorgt.

Automobilbau ohne Lackiererei?

Zur Montage wurden die Teile verklebt, genietet und gebördelt. Im Automobilbau werden bereits seit fast zehn Jahren sichtbare Zierteile eingesetzt, die mit „Prepainted“-Systemen beschichtet wurden. Beim Coil-Coating wird auf Aluminium in einem Durchlauf eine Basislack- und eine Klarlackschicht aufgebracht. Deckel, Schutzschilder oder Spoiler können beispielsweise so hergestellt werden. Die verschiedenen nicht schweißbaren vorbeschichteten Metalle müssen mechanisch (durch Nieten oder Bördeln) gefügt oder aber verklebt werden. Neben den beschriebenen Lacksystemen werden im Rahmen verschiedener Projekte zusammen mit der Automobilindustrie weltweit aber auch weitere Einsatzmöglichkeiten für „Prepainted“-Metalle erkundet. Die Integration solcher Technologien beeinflußt natürlich auch das Stanzen und die Montage am Band. Die technischen und logistischen Herausforderungen sind immens, aber die Arbeit an den Projekten wird fortgesetzt.

Ausblick und Zusammenfassung

Ein vierschichtiger Lackaufbau bedeutet für den Coil-Coater zwei Durchläufe. Will man künftig die Produktivität optimieren, so heißt das, daß Lackaufbauten entwickelt werden müssen, die in nur einem Durchlauf das gleiche Ergebnis bringen. Hier bietet vor allem die Einbindung neuer Beschichtungstechnologien viel Potential für künftige effiziente Lösungen. Heute sind „Presealed“-Systeme Stand der Technik. Für die Zukunft besteht die Herausforderung darin, völlig chromatfreie Systeme zu entwickeln. „Preprimed“-Systeme werden für verschiedene Teile eingesetzt. Für Innenteile bleibt die Beschichtung so, wie sie ist; für Außenteile wird sie im herkömmlichen Spritzverfahren mit Basislack und Klarlack überzogen. Zierteile aus Aluminium werden bereits heute in der „Prepainted“-Technik hergestellt, die in mehreren Projekten gründlich untersucht wird. Diese komplexen, weitreichenden Projekte erfordern Zusammenarbeit und Partnerschaft zwischen der Automobilindustrie und der Lackiererei für Stahl- oder Aluminiumteile sowie unsere Erfahrung mit der Synergie von Fahrzeuglacken und Coil-Coating-Beschichtungen. Setzt man im Automobilbau bandbeschichtete Metalle ein, so hat diese Änderung weitreichende Konsequenzen: Viele Produktionsschritte und Prozesse müssen neu überdacht werden. Das Know-how aus früheren Projekten sowie Stand der Technik der entsprechenden technischen Lösungen zeigen das hohe Potential und die großen Chancen auf, die die Coil-Coating-Technologie für den Automobilbau hat. Änderungen der Produktionsprozesse im Automobilbau werden hier natürlich bei der Montage von Pkw, Lkw und Bussen zu geringerer Komplexität und kürzeren Durchlaufzeiten führen. Man muß sich jedoch nicht unbedingt nur auf den Rohbau konzentrieren - obwohl das Ziel letztendlich sein dürfte, im Automobilbau die Lackiererei ganz oder teilweise zu verdrängen. Heute werden bereits sehr viele Teile zugekauft, und man kann hier auch weniger komplexe Prozesse betrachten. Neben der kompletten Karosserie sind auch Anbauteile, Module und Ersatzteile zu prüfen, und dieses Feld bearbeiten wir zur Zeit in verschiedenen Projekten.

Erschienen in Ausgabe: 04/2002