Robotisches Spritzlackieren

Robotik & automatisches Sprühen — Beschichtung

Sprühdüsen für
Roboter-Sprühbeschichtung

Roboter-Sprühbeschichtungssysteme tragen dünne, kontrollierte Flüssigkeitsfilme auf Teile oder Oberflächen auf – Trennmittel auf Werkzeuge vor jedem Produktionszyklus, Rostschutzmittel und Korrosionsschutzbeschichtungen auf bearbeitete oder gefertigte Metallteile, Schmierstoffe auf Komponenten vor der Montage und Oberflächenbehandlungen vor dem Lackieren oder Kleben. Die am Roboterarm montierte oder im Beschichtungsverteiler befestigte Düse bestimmt die Gleichmäßigkeit der Filmdicke, den Materialverbrauch und ob an den Kanten der Teile und in Hohlräumen Tropfen oder Läufer entstehen. NozzlePro liefert Flachstrahldüsen mit präziser Düsengröße und optionalen Anti-Tropf-Funktionen für Roboterbeschichtungsanwendungen in der gesamten Fertigungs- und industriellen Verarbeitung.

Primäres SpritzbildFlachstrahl — gleichmäßiger Film

DruckbereichTypisch 10–100 PSI

HauptmerkmalPräziser Durchfluss · Anti-Tropf-Optionen

Materialien316 SS · PVDF · Polypropylen

BeschichtungsartenTrenn- · Schmier- · Korrosionsschutz

Warum die Düsenauswahl bei Roboterbeschichtungsanwendungen entscheidend ist

Bei der manuellen Sprühbeschichtung gleicht ein erfahrener Bediener Düsenabweichungen durch Anpassung der Pistolengeschwindigkeit, des Abstands und der Überlappung in Echtzeit aus. In einem Robotersystem ist das Programm fest – der Roboter bewegt sich bei jedem Zyklus mit der gleichen Geschwindigkeit, im gleichen Abstand und mit der gleichen Überlappung. Jede Abweichung im Sprühbild oder Durchfluss der Düse führt direkt zu einer Abweichung im Beschichtungsfilm. Eine Düse mit einem ungleichmäßigen Sprühbild trägt in der Mitte mehr Material und an den Rändern jedes Durchgangs weniger auf, wodurch bei entsprechender Beleuchtung Streifen in der Beschichtung entstehen. Eine Düse mit einer leicht vergrößerten Öffnung – durch abrasives Beschichtungsmaterial oder aggressive Chemie abgenutzt – liefert pro Durchgang mehr Flüssigkeit, als das Programm kalibriert wurde, was zu Läufern oder übermäßigem Materialverbrauch führt.

Für die Roboterbeschichtung muss die Düse Zyklus für Zyklus ein konsistentes, gleichmäßiges Flachstrahlmuster mit genau der Durchflussrate liefern, auf die das System programmiert wurde. Die ISO 9001-zertifizierte Fertigung von NozzlePro gewährleistet eine gleichmäßige Düsenabmessung, die diese Wiederholbarkeit sowohl innerhalb einer Produktionscharge als auch bei Ersatzdüsen über die gesamte Lebensdauer des Systems hinweg ermöglicht.

Beschichtungsanwendungen

Vier Roboterbeschichtungsanwendungen und ihre Düsenanforderungen

Jede Beschichtungsanwendung hat unterschiedliche Materialviskosität, erforderliche Filmdicke, Oberfläche und Chemie – die zusammen die Düsenspezifikation bestimmen.

Anwendung 01 Anwendung von Formentrennmitteln Die robotergesteuerte Formtrennmittelanwendung verwendet eine Flachstrahldüse, die an einem Roboter-Endeffektor montiert ist, um einen dünnen, gleichmäßigen Trennmittelfilm auf Werkzeuge – Spritzgussformen, Druckgussformen, Presswerkzeuge oder Thermoformformen – vor jedem Produktionszyklus aufzutragen. Das Roboterprogramm fährt die Düse in überlappenden Durchgängen über die Oberflächen der Formkavität und trägt gerade genug Trennmittel auf, um einen sauberen Teileauswurf ohne Ablagerungen zu gewährleisten, die die Oberflächengüte oder Teileabmessungen über wiederholte Zyklen beeinträchtigen würden. Dies ist eine der präzisest kontrollierten Roboterbeschichtungsanwendungen – zu wenig Trennmittel führt zu Anhaften und Werkzeugschäden; zu viel führt zu Oberflächenfehlern am geformten Teil und sammelt sich in feinen Detailbereichen der Kavität an.

Niedriger Durchfluss, niedriger Druck – Formentrenndüsen arbeiten typischerweise bei 10–40 PSI mit kleinen Öffnungen für 0,05–0,3 GPM; das Ziel ist ein leichter Nebel, der die Oberfläche benetzt, ohne sich in tiefen Stellen der Formgeometrie zu sammeln

Anti-Tropf-Düsen für vertikale Oberflächen und Überkopf-Hohlraumanwendungen – Formflächen sind beim Robotersprühen oft vertikal oder über Kopf; eine Düse ohne positiven Verschluss tropft Trennmittel in den Hohlraum, nachdem der Roboter seinen Durchgang beendet hat, was bei der nächsten Formfüllung zu Defekten führt

PVDF- oder Edelstahlgehäuse je nach Trennmittelchemie – lösungsmittelbasierte Trennmittel erfordern Edelstahl mit Buna-N-Dichtungen; wasserbasierte Trennmittel sind mit Edelstahl- und EPDM-Dichtungen kompatibel; Bestätigung durch Ihren Trennmittelhersteller einholen

Anwendung 02 Korrosionsschutz- & Rostschutzbeschichtung Bearbeitete und gefertigte Stahlteile benötigen sofort nach dem letzten Bearbeitungsvorgang eine Rostschutz- oder Korrosionsschutzbeschichtung – bevor die Teile gelagert, verpackt oder in eine Umgebung gebracht werden, in der atmosphärische Oxidation beginnt. Die robotergesteuerte Sprühbeschichtung von Rostschutzmitteln auf fertigen Teilen gewährleistet eine vollständige, konsistente Abdeckung, die manuelle Tauch- oder Wischmethoden bei komplexen Geometrien mit Bohrungen, Gewinden und Vertiefungen nicht erreichen können. Der Roboter trägt einen kontrollierten Film auf jede äußere Oberfläche in einem einzigen automatisierten Durchgang auf, der zeitlich auf den Teileaustrittspunkt aus der Bearbeitungszelle oder Förderbandlinie abgestimmt ist.

Flachstrahl 65°–80° für äußere Oberflächenabdeckung – der Roboter fährt in überlappenden Durchgängen über das Teil und sorgt so für eine vollständige Abdeckung aller zugänglichen flachen und gekrümmten Oberflächen; Bohrungen und Sacklöcher erfordern spezielle Düsendurchgänge, die direkt in die Öffnung gerichtet sind

Kontrolle der Filmdicke – zu viel Rostschutzmittel verschwendet Chemie und verursacht Handhabungsprobleme (klebrige Teile); zu wenig führt zu unbedeckten Stellen, die korrodieren; Düsengröße, Betriebsdruck, Robotergeschwindigkeit und Abstand bestimmen zusammen die aufgebrachte Filmdicke und müssen als System kalibriert werden

316 SS-Düsen für wasserbasierte Korrosionsschutzmittel; PVDF für lösungsmittelbasierte Korrosionsschutzmittel – die meisten modernen Rostschutzmittel sind wasserbasiert; 316 SS mit EPDM-Dichtungen verarbeitet diese sauber; ältere lösungsmittelbasierte Korrosionsschutzmittel erfordern eine Bestätigung der chemischen Verträglichkeit

Anwendung 03 Automatisierte Schmierstoffanwendung Montagevorgänge erfordern eine präzise Schmierstoffanwendung auf Befestigungselemente, Lager, Dichtungen, Buchsen und Passflächen vor der Installation. Die robotergesteuerte Sprühschmierstoffanwendung liefert einen kontrollierten, gemessenen Film auf die richtige Oberfläche an der richtigen Stelle in der Montagereihenfolge – und ersetzt die manuelle Pinselapplikation, die zu ungleichmäßiger Abdeckung und überschüssigem Schmierstoff führt, der Verunreinigungen anzieht. Die automatisierte Schmierung wird auch bei Stanz- und Umformvorgängen eingesetzt, bei denen eine Roboterdüse vor jedem Pressenhub Ziehschmierstoff auf Rohlinge oder Werkzeuge aufträgt, um eine gleichmäßige Schmierung ohne Bedienereingriff an der Pressenlinie aufrechtzuerhalten.

Sehr niedrige Durchflussraten für präzise Montageschmierung – die Anwendung von Montageschmierstoffen erfordert typischerweise nur 0,01–0,1 GPM, die präzise auf eine bestimmte Oberflächenzone aufgetragen werden; Flachstrahldüsen mit kleiner Öffnung bei 10–30 PSI bieten dieses Maß an Kontrolle; luftzerstäubende Düsen werden verwendet, wenn ein noch feinerer Nebel erforderlich ist

Sprühschmierung an der Pressenlinie – Düsen für Stanzschmierstoffe arbeiten typischerweise mit höheren Durchflussraten (0,1–1,0 GPM pro Düse) und höheren Drücken (30–80 PSI), um Rohlingsoberflächen bei Produktionspressengeschwindigkeit abzudecken; Flachstrahldüsen, die über SPS-Steuerung auf den Pressenhub abgestimmt sind

Düsenmaterial hängt vom Schmierstofftyp ab – Schmierstoffe auf Petroleumbasis erfordern Buna-N-Dichtungen; synthetische wasserlösliche Schmierstoffe sind mit EPDM kompatibel; Kompatibilität vor der Installation bestätigen, um vorzeitigen Dichtungsausfall zu vermeiden

Anwendung 04 Oberflächenbeschichtung vor dem Lackieren & Kleben Vor dem Lackieren, Pulverbeschichten oder Kleben benötigen Teile oft eine chemische Vorbehandlung – Konversionsbeschichtung, Haftvermittler oder Oberflächenaktivator – die als Teil des automatisierten Vorbehandlungsablaufs durch Sprühen aufgetragen wird. Dies unterscheidet sich von der Phosphatierung und Spülung (separat auf der Seite zur robotergesteuerten Oberflächenbehandlung behandelt) und konzentriert sich auf den letzten chemischen Anwendungsschritt unmittelbar vor dem Beschichtungs- oder Klebevorgang. Beispiele für diese Anwendung sind robotergesteuert aufgetragener Haftvermittler auf Kontaktflächen von Automobilglas, chemische Konversionsbeschichtung auf Aluminium-Luftfahrtkomponenten und Aktivatorspray auf Kunststoffsubstraten vor dem Lackieren. Die Düse muss einen dünnen, gleichmäßigen, vollständigen Film ohne Fehlstellen auftragen – jeder unbedeckte Bereich kann zu Haftungsversagen führen.

Vollständige Abdeckung ist nicht verhandelbar – Haftungsversagen an irgendeiner Stelle einer vorlackierten oder vorgeklebten Oberfläche kann zu Delamination oder Klebeversagen im Betrieb führen; das Roboterprogramm und die Düsenspezifikation müssen gemeinsam validiert werden, um eine vollständige Abdeckung ohne fehlende Zonen bei der erforderlichen Filmdicke zu bestätigen

PVDF-Düsen für aggressive Konversionschemie – Chromatkonversion, Zirkonat und einige Titanat-Haftvermittler sind in konzentrierter Form chemisch aggressiv gegenüber Standard-Edelstahl; PVDF-Düsenkörper sind gegen diese Chemikalien beständig; bestätigen Sie dies mit dem Chemielieferanten für das spezifische Produkt, das angewendet wird

Chemie mit kurzer Topfzeit – einige Haftvermittler und Aktivatoren haben nach der Zubereitung eine begrenzte Verarbeitungszeit; das automatisierte Sprühsystem muss das Totvolumen (Düsenleitungen und Verteiler) minimieren, um ein Aushärten des Materials im System zwischen den Zyklen zu verhindern

Düsenauswahl

Flachstrahlwinkel, Durchflussrate und Anti-Tropf-Funktionen für die Roboterbeschichtung

Auswahl des Sprühwinkels für die Roboter-Pfadbeschichtung

Bei Roboterbeschichtungsanwendungen bestimmt der Flachstrahlwinkel die Abdeckungsbreite pro Roboterlauf bei einem bestimmten Abstand. Ein größerer Winkel deckt mehr Oberfläche pro Durchgang ab, reduziert jedoch die Aufprallenergie pro Flächeneinheit und kann dünnere Kanten mit schlechten Überlappungseigenschaften erzeugen. Ein engerer Winkel konzentriert das Beschichtungsmaterial in einem schmaleren Band mit besserer Kantenkontur, erfordert jedoch mehr überlappende Durchgänge für eine vollständige Abdeckung. Für die meisten Roboterbeschichtungsanwendungen bei Abständen von 6–18 Zoll bietet ein 65°–80° Flachstrahlwinkel die beste Balance – breit genug für eine effiziente Abdeckung mit angemessenem Passabstand (40–60% Überlappung zwischen benachbarten Pässen), schmal genug für eine gute Gleichmäßigkeit der Filmdicke über die gesamte Strahlbreite.

Engere Strahlwinkel (25°–50°) werden verwendet, wenn der Roboter in geringen Abständen, in engen Schlitzen oder Kanälen arbeitet oder wenn eine hohe Viskosität des Beschichtungsmaterials die erreichbare Strahlbreite bei dem verfügbaren Betriebsdruck begrenzt. Breitere Winkel (90°–110°) eignen sich für die Beschichtung großer flacher Oberflächen bei größeren Abständen, wo die Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Filmdicke weniger streng sind.

Anti-Tropf- und Positiv-Absperrdüsen

Standard-Hydraulikdüsen tropfen noch einen Bruchteil einer Sekunde, nachdem das Magnetventil geschlossen wurde – der Restdruck in der Leitung entweicht durch die Düsenöffnung. Bei einer Roboterbeschichtungsanwendung, bei der sich der Roboter mit 200–600 mm/Sek. bewegt, hinterlässt selbst ein 0,1-Sekunden-Tropfen nach dem Schließen des Ventils eine Spur von Beschichtungsmaterial auf der Oberfläche des Teils oder die Düse zieht sich darüber zurück. Anti-Tropf-Düsen verfügen über eine federbelastete Kugel oder Nadel, die die Öffnung positiv verschließt, wenn der Leitungsdruck unter einen bestimmten Schwellenwert fällt – typischerweise 5–15 PSI. Wenn das Steuerventil schließt und der Druck abfällt, schließt der Anti-Tropf-Mechanismus die Öffnung innerhalb von Millisekunden, wodurch das Nachtropfen eliminiert wird.

Wann Anti-Tropf- vs. Standarddüsen zu spezifizieren sind

Anti-Tropf-Düsen sind die richtige Spezifikation für jede Roboterbeschichtungsanwendung, bei der: (1) die Düsenposition sich beim Zurückziehen über fertig beschichtete Oberflächen bewegt, (2) das Beschichtungsmaterial auf vertikale oder Überkopf-Oberflächen aufgetragen wird, wo ein Tropfen in der fertigen Beschichtung sichtbar wäre, oder (3) die Zyklusrate hoch genug ist, dass sich restlicher Tropfen ansammelt und zu Beschichtungsfehlern an nachfolgenden Teilen führt. Anti-Tropf-Düsen sind teurer als Standarddüsen und erfordern einen etwas komplexeren Wartungsaufwand – Feder und Sitz müssen während der Düsenwartungsintervalle überprüft werden. Für Anwendungen, bei denen die Düse über unkritische Bereiche zurückzieht und die Tropfenhäufigkeit gering ist, können Standarddüsen akzeptabel sein.

Viskose Beschichtungsmaterialien erfordern Druck- und Düsengrößenbestätigung

Standard-Hydraulik-Flachstrahldüsen sind für wasserähnliche Flüssigkeiten ausgelegt. Beschichtungsmaterialien mit einer Viskosität über 50 cP – dicke Rostschutzmittel, einige Formentrennmittel, als Spray aufgetragene Montageschmierfette – erfordern bei gleicher Durchflussrate größere Düsengrößen, um den viskositätsbedingten Druckabfall über der Düsenöffnung auszugleichen. Kontaktieren Sie NozzlePro mit der Viskosität Ihres Beschichtungsmaterials bei Betriebstemperatur und der erforderlichen Durchflussrate; wir bestätigen die korrekte Düsengröße für die Sprühapplikation von viskosen Flüssigkeiten.

Roboterbeschichtungsdüse — Typische Spezifikation

Primäres SpritzbildFlachstrahl

Strahlwinkel65°–80° (die meisten Anwendungen)

Betriebsdruck10–100 PSI

Durchflussrate0,01–1,0 GPM (anwendungsabhängig)

AbstandTypisch 4–18 Zoll

Passüberlappung40–60% zwischen benachbarten Pässen

Anti-TropfErforderlich für vertikale/Überkopf-Oberflächen

Gehäuse – wasserbasiert316 SS / EPDM-Dichtung

Gehäuse – lösungsmittelbasiert316 SS / Buna-N-Dichtung

Gehäuse – aggressive ChemiePVDF / PTFE-Dichtung

Anschluss1/4" NPT am gebräuchlichsten

ViskositätshinweisDüsengröße für Flüssigkeiten >50 cP bestätigen

Spezifikations-Checkliste

Was Sie bei der Spezifikation von Roboter-Beschichtungsdüsen angeben sollten

Beschichtungsanwendungen erfordern detailliertere Flüssigkeitsinformationen als Wasch- oder Abschreckanwendungen – Viskosität, Oberflächenspannung und erforderliche Filmdicke beeinflussen alle die Düsenauswahl.

Beschichtungsstoff, Viskosität und Trägertyp – Wasserbasiert, lösemittelbasiert oder auf Ölbasis; Viskosität in cP bei Betriebstemperatur. Dies bestimmt das Gehäuse- und Dichtungsmaterial und ob die Standard-Katalogdüsengröße angewendet werden kann oder eine größere Düsenbohrung für viskose Flüssigkeiten erforderlich ist.
Erforderliche Filmdicke oder Auftragsmenge – Ziel-Nassfilmdicke (Mikrometer oder Mil) oder Zielauftragsmenge (Gramm pro Quadratmeter oder Fluid Ounces pro Quadratfuß). Dies, kombiniert mit Robotergeschwindigkeit und Sprühabstand, bestimmt die erforderliche Durchflussrate pro Düse.
Betriebsdruck an der Düse – Versorgungsdruck nach allen Verlusten stromaufwärts (Regler, Magnetventil, Leitungslänge). Bestätigen Sie, dass dies der Druck an der Düse ist, nicht am Pumpenausgang.
Sprühabstand und erforderliche Sprühbreite pro Durchgang – Abstand von der Düsenspitze zur Teileoberfläche an der programmierten Roboterposition und die gewünschte Sprühbreite bei diesem Abstand. Diese beiden Parameter bestimmen den korrekten Sprühwinkel.
Vertikale, Überkopf- oder horizontale Sprührichtung – Bestimmt, ob eine Spezifikation für Anti-Tropf-Düsen erforderlich ist. Vertikale und Überkopf-Beschichtungspositionen erfordern immer Anti-Tropf.
Zyklusrate und Düsen-Einschaltzeit pro Zyklus – Anwendungen mit hoher Zyklusrate und kurzen Einschaltzeiten belasten den Anti-Tropf-Mechanismus stärker als Anwendungen mit niedriger Zyklusrate. Geben Sie Zyklen pro Stunde und die Düsenaktivierungsdauer pro Zyklus für die Lebensdauerbewertung von Anti-Tropf-Düsen an.

Schnellübersicht

Düsenwahl für Roboterbeschichtung nach Anwendung

Anwendung	Sprühbild	Winkel	Druck	Material	Anti-Tropf	Hinweis
Formtrennmittel – Spritzguss / Druckguss	Flachstrahl	65°–80°	10–40 PSI	SS oder PVDF	Erforderlich	Niedriger Durchfluss; Kavitätenflächen oft vertikal oder über Kopf
Rostschutz – bearbeitete Stahlteile	Flachstrahl	65°–80°	30–80 PSI	316 SS / EPDM	Situationsbedingt	Rostschutz auf Wasserbasis Standard; Kalibrierung der Filmdicke erforderlich
Montageschmiermittel – Präzision	Flachstrahl	50°–70°	10–30 PSI	316 SS / Buna-N	Erforderlich	Sehr geringer Durchfluss; Dichtung für Schmiermittel-Basistyp prüfen
Stanz- / Pressschmiermittel	Flachstrahl	65°–80°	30–80 PSI	316 SS / Buna-N	Situationsbedingt	SPS-getaktet zum Pressenhub; höherer Durchfluss als Montageschmiermittel
Haftvermittler / Aktivator	Flachstrahl	65°–80°	20–60 PSI	PVDF / PTFE	Erforderlich	Chemische Verträglichkeit prüfen; Totvolumen in Leitungen minimieren
Konversionsbeschichtung (Chromat, Zirkonat)	Flachstrahl	65°–80°	20–60 PSI	PVDF / PTFE	Situationsbedingt	PVDF erforderlich – aggressive Chemie; mit Chemielieferant abstimmen
Viskose Beschichtung (>50 cP)	Flachstrahl	Pro Anwendung	Mit NozzlePro abgleichen	Pro Chemie	Erforderlich	Größere Düsenbohrung erforderlich; für Dimensionierung NozzlePro kontaktieren

Spezifikation von Düsen für ein Roboterbeschichtungssystem?

Teilen Sie uns Ihren Beschichtungsstoff, Ihre Viskosität, die erforderliche Filmdicke, den Betriebsdruck, den Sprühabstand und ob Anti-Tropf benötigt wird, mit. NozzlePro spezifiziert die korrekte Flachstrahldüse, Düsengröße, Material und Anti-Tropf-Option für Ihre automatisierte Beschichtungsanwendung.

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