Experimental investigation of high-speed rotary bell atomization by laser-optical methods

Abstract

The coating process in the modern automotive industry is usually implemented using high-speed rotary atomizers. The requirements for coating qualities are on the one hand of a technical nature, on the other hand they have to satisfy the subjective perception of the consumer. For the application, it is therefore of great interest to fathom and understand the physical dependencies between the applied coating layer, the selectable process parameters and material properties by means of fundamental research. This enables targeted product development that meets financial, environmental and quality requirements while economizing on material during application. Within the scope of the present work, the basic theoretical background for the three topics of coating properties, measurement technology, as well as data preparation and processing will be evaluated in detail. The focus lies on highlighting necessary adjustments in the methodology and particularities during measurement, application and data processing. For this purpose, the experimental procedure including the derived methods is presented in detail. The results are then displayed and discussed with the help of mathematical modeling approaches with respect to their special characteristics. Finally, a comprehensive description of the relevant error sources and their individual influences is given.

Der Lackierprozess in der heutigen, modernen Automobilindustrie wird üblicherweise unter Verwendung von Hochrotationszerstäubern umgesetzt. Die Anforderungen an die Qualität des Lackes sind hierbei einerseits von technischer Natur, andererseits müssen sie dem subjektiven Empfinden des Endkunden genügen. Für die Applikation ist es somit von großem Interesse, die Zusammenhänge zwischen der aufgebrachten Lackschicht, den wählbaren Prozessparametern und Materialeigenschaften, durch Grundlagenforschung zu ergründen und zu verstehen. Hierdurch wird unter Einsparung von Material während der Applikation gezielte Produktentwicklung ermöglicht, die finanzielle, umwelttechnische und qualitative Vorgaben erfüllt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden die grundlegenden theoretischen Hintergründe für die drei Themenbereiche Lackeigenschaften, Messtechnik und Datenaufbereitung/-verarbeitung im Detail betrachtet. Der Schwerpunkt liegt hierbei darauf, notwendige Anpassungen in der Methodik und Besonderheiten während der Messung, Applikation und der Datenverarbeitung hervorzuheben. Hierzu wird das experimentelle Vorgehen inklusive der daraus abgeleiteten Methoden genau vorgestellt. Die Ergebnisse werden anschließend mit Hilfe von mathematischen Modellansätzen in Bezug auf ihre Besonderheiten dargestellt und diskutiert. Abschließend erfolgt eine umfangreiche Beschreibung der relevanten Fehlerquellen und ihren individuellen Einflüssen.