CFD-Simulation der Lackier- und Schleifkabinen
EOLIOS führt Studien für Lackierkabinen durch, um die Leistung und die Luftqualität mit Werkzeugen der CFD-Simulation zu optimieren.
Untersuchen
- Messungen vor Ort
- CFD-Simulation der Kabine
- Auswahl geeigneter Ausrüstung
Gewährleisten
- Einhaltung der Normen
- Bypass- & Umluftströme
- Verfolgung der Schadstoffe
Konzipieren
- Validierung per Simulation
- Schleifkabine
- Maßgeschneiderte Lösung
Unsere Leistungen decken die Luftfahrt, die Automobilindustrie, das Schleifen, die Industrie und die Lackierung ab — vom Geschäftsflugzeug bis zum Hubschrauber.
Was ermöglicht die CFD-Simulation in den Lackierkabinen?
Die numerische Simulation durch Strömungsdynamik (CFD) hat sich als Spitzenwerkzeug zur Optimierung der Leistung der Lackierkabinen durchgesetzt. Indem sie den Luftstrom und die thermischen Austausche mit erhöhter Präzision modelliert, ermöglicht sie es, die Schwachstellen zu identifizieren und konkrete Lösungen vorzuschlagen. Die Bewertung der klimatischen Bedingungen und der Beseitigung der Partikel muss in jeder lokalen Zone durchgeführt werden, unter Berücksichtigung der Abmessungen des Raums und der Auswirkung jedes Systems — und die einzige Methode, mit der sich diese Parameter präzise berechnen und die Luftströme im Raum abschätzen lassen, ist die CFD-Simulation.
Die CFD-Methoden zur Modellierung der Gase ermöglichen es — mit einer professionellen Software und einer der Komplexität des Problems angepassten Rechenleistung —, die Partikelströme zu visualisieren, die Konzentration schädlicher Substanzen abzuschätzen und die Temperaturverteilung in der Werkstatt zu untersuchen (insbesondere kritische Szenarien). Bereits in der Konzeptionsphase erlaubt dies, die Effizienz des Systems zu bewerten und finanzielle Verluste im Betrieb zu vermeiden.
Anforderungen an die Konzeption der Lackierhallen
Die Belüftung ist notwendig, um die Beseitigung der gefährlichen Dämpfe und der zerstäubten Lackpartikel zu gewährleisten. Es ist wichtig, dass die Luft gleichmäßig um das Werkstück zirkuliert, um eine hochwertige Beschichtung zu erhalten. In den Kabinen für Kleinflugzeuge oder Hubschrauber wird ein horizontaler Längsstrom erzeugt: Die nahe der Rumpfnase eingeblasene Luft breitet sich über die Länge des Flugzeugs aus, bevor sie in einer gewissen Entfernung dahinter abgesaugt wird.
Diese Konzeption ist energetisch effizient (relativ geringer Luftverbrauch). Ihre Schwierigkeit ist das Auftreten einer körnigen und ungleichmäßigen Oberfläche beim Trocknen: Die Rauheit stammt von den getrockneten Aerosolpartikeln, die durch den Längsstrom von der Nase nach hinten transportiert werden. Die Trocknung wird heterogen und es treten Körnungsunterschiede auf — ein für die Anspruchsvollsten inakzeptabler Mangel, zum Beispiel bei privaten Geschäftsflugzeugen.
Um diese ungünstigen Faktoren zu überwinden, ist der Einsatz moderner Methoden der numerischen Strömungsdynamik notwendig. Die CFD ist eine Gesamtheit mathematischer, in einer Software implementierter Methoden, die in der Lage sind, komplexe Berechnungen von Gasströmen und Thermodynamik durchzuführen. Sie wird insbesondere bei der Konzeption der Automobil-Spritzkabinen eingesetzt, um einen gleichmäßigen Luftstrom um das Fahrzeug zu gewährleisten und eine hochwertige Lackierung sicherzustellen.
Die CFD zur Verbesserung der Sicherheit der Bediener
Eine gesunde Arbeitsumgebung gewährleisten
- Luftqualität: sicherstellen, dass die Kabinenluft die Normen für die Konzentration von Schadstoffen und Verunreinigungen einhält;
- Bewertung der Schadstoffkonzentration in der Umgebungsluft;
- Simulation der Dispersion der Verunreinigungen und Identifizierung der Risikozonen;
- Optimierung des Belüftungssystems, um eine gesunde und atembare Luft zu gewährleisten.
Die Explosionsrisiken verringern
- ATEX-Konformität: Bewertung der Explosionsrisiken durch Lösungsmittel- und Lackdämpfe;
- Simulation der Dispersion der explosiven Gase und Identifizierung der Risikozonen;
- Einführung von Sicherheitsmaßnahmen, um Explosionen zu verhindern und die Bediener zu schützen.
Die Ergonomie des Arbeitsplatzes verbessern
- Angemessene Belüftung: Volumenstrom und Lufterneuerung im Verhältnis zu den Normen überprüfen;
- Studie der Arbeitsbedingungen und Identifizierung der Unbehaglichkeitspunkte;
- Simulation des Luftstroms und der Temperatur zur Optimierung der Ergonomie;
- Lösungen zur Verringerung der Ermüdung und der MSE-Risiken.
Die CFD zur Verbesserung der Qualität des Finishs
Die Lackmängel verringern
- Simulation der Wirbel und Umluftzonen, die Läufer, Ansammlungen und körnige Oberflächen verursachen;
- Optimierung der Geschwindigkeit und Verteilung der Luft, um Turbulenzen und Farbtonschwankungen zu minimieren;
- Bewertung der Auswirkung der Hindernisse (Arbeitsstege) auf das Finish.
Die Gleichmäßigkeit der Lackierung verbessern
- Analyse der Effizienz der Farbübertragung auf den verschiedenen Zonen der Oberfläche;
- Optimierung der Position der Spritzpistolen und Düsen für eine homogene Abdeckung;
- Studie des Einflusses der Viskosität und der Applikationsbedingungen auf den Lackfilm.
Die Partikel in Schwebe verringern
- Bewertung der Effizienz der Filtrations- und Luftabsaugsysteme;
- Analyse der Auswirkung der Größe und Natur der Partikel auf das Finish;
- optimale Platzierung der Filter.
Die Geometrie der Kabine & die Farbübertragung optimieren
Die Studie der Form und Abmessungen der Kabine auf den Luftstrom, die Identifizierung der Stagnationszonen und die Bewertung des Einflusses der Hindernisse ermöglichen es, die Farbübertragung zu verbessern. Die Simulation der Partikelbahn identifiziert die Verlustzonen und optimiert den Winkel und den Abstand der Pistolen; die Analyse der Bildung des Lacknebels und die Optimierung der Luftgeschwindigkeit und des Sprühdrucks minimieren seine Bildung und verbessern die Effizienz der Rückgewinnungssysteme.
Die CFD zur Optimierung der Energieeffizienz
Den Heiz- und Klimatisierungsbedarf verringern
- Simulation der Wärmeübertragungen und Identifizierung der Wärmebrücken;
- Optimierung der Isolierung und der Heiz- und Klimasysteme;
- Steuerungsstrategien für ein besseres Temperaturmanagement.
Das Belüftungsnetz optimieren
- Studie des Luftstroms und Identifizierung der Druckverlustzonen;
- Optimierung der Konzeption des Netzes zur Verringerung des Verbrauchs;
- drehzahlgeregelte Belüftung und intelligente Steuerung;
- Studie der Homogenität des Netzes vor diffundierenden Wänden oder Decken.
Die Wärmeenergie zurückgewinnen
Über die Einsparungen hinaus bewertet die CFD das Potenzial der Rückgewinnung der durch die Belüftung abgeführten Wärmeenergie und ermöglicht es, Rückgewinnungssysteme einzurichten, um die eintretende Luft vorzuwärmen oder andere Anlagen zu speisen.
Qualifizierung der Aeraulik der Lackierkabinen
Was ist eine Qualifizierung einer Lackierkabine?
Eine Lackierkabine ist im Wesentlichen eine kontrollierte Umgebung, konzipiert für die Durchführung von Lackierarbeiten an verschiedenen Materialien. Ihr Hauptziel ist es, die Partikel und die flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) zurückzuhalten, die während des Prozesses freigesetzt werden, um weder der Umwelt noch der menschlichen Gesundheit zu schaden, und sicherzustellen, dass die Lackierung nicht durch äußere Elemente (Staub) gestört wird, die das Finish beeinträchtigen. Die „Qualifizierung" bezeichnet den Prozess, durch den die Leistung der Kabine gemessen und bewertet wird: Bei EOLIOS folgen wir einem rigorosen und umfassenden Verfahren, das alle ihre wichtigen Aspekte bewertet.
Einzuhaltende Normen
Die Herstellung, Installation und Nutzung einer Lackierkabine sind reglementiert und unterliegen Schlüsselkriterien, die für die Sicherheit und den Komfort der Bediener sowie die Effizienz der Kabine einzuhalten sind. Für die horizontal belüfteten Kabinen — die außerhalb der Automobilindustrie am weitesten verbreiteten — werden diese Kriterien auf Basis der Expertenempfehlungen des INRS festgelegt.
Messung der Luftgeschwindigkeiten
Die Anwendung unseres Wissens in der Strömungsmechanik ist tief in unserem Ansatz zur Messung der Luftgeschwindigkeiten verankert. Mithilfe von Präzisionsanemometern liefern wir rigorose Messungen der Luftgeschwindigkeit, eines entscheidenden Faktors des Prozesses: Ihre Schwankungen beeinflussen die Qualität der aufgetragenen Schicht. Die Daten werden von unseren Ingenieuren analysiert, die Empfehlungen zur Ausrichtung der Luftquelle, zum Druck, zur Temperatur und zur Feuchtigkeit formulieren, gemäß den strengsten Normen.
Die Rauchversuche
Die Expertise von EOLIOS erstreckt sich auf die Rauchversuche für Lackierkabinen: ein wertvolles Werkzeug, um die Sichtbarkeit und die Effizienz des Luftvolumenstroms während der Applikation zu bestimmen. Gestützt auf die Verteilung von Rauch ermöglichen sie es, den Luftstrom und die Belüftung in der Kabine zu visualisieren und zu analysieren.
Der Ablauf des Versuchs erfolgt in drei Schritten: Erzeugung eines ungiftigen Rauchs im Inneren der Kabine; Beobachtung und Analyse des Luftstroms mithilfe von Präzisionskameras, Wärmebildkameras und Anemometern; Bewertung der Effizienz der Belüftung, der Homogenität des Stroms, der Umluftzonen und der Filtrationssysteme. Die Ziele sind, die Turbulenz- und Umluftzonen zu identifizieren, die Effizienz der Belüftung zu überprüfen, die Filtration zu bewerten und die Luftleckagen zu erkennen, um die Dichtheit zu gewährleisten. Diese visuelle, wirtschaftliche und einfach umzusetzende Methode ist ein ausgezeichnetes Diagnosewerkzeug.
EOLIOS verwendet eine spezifische, in die Kabine eingebrachte Rauchquelle: Durch die Beobachtung des Rauchwegs bestimmen unsere Experten, ob die Luft korrekt strömt, und decken die Turbulenz- oder Stagnationszonen auf. Die Daten dienen anschließend dazu, die Leistung zu optimieren: die Absaugkapazität erhöhen (Steuerung der Klappen), die Qualität der Luftzufuhr verbessern oder den Arbeitsraum neu organisieren. Nach der ersten Bewertung nehmen wir mit dem Kunden die notwendigen Anpassungen vor.
