Die Lackierpräzision in einer Fertigungswerkstatt wird durch die Technologie von Toronto gesteigert

Aug 12, 2023

Die in einer Lackierkabine eingesetzte Technologie von Mazlite testet das Sprühprofil einer Spritzpistole. Medien Whalestock/iStock/Getty Images Plus

Lackierungen sind ein entscheidender Bestandteil vieler Herstellungsprozesse; Wenn die Anwendung oder die Farbe überhaupt nicht stimmt, kann das auf verschwenderische Nacharbeit oder Ausschussteile hinweisen. Dies ist insbesondere bei Großserienanwendungen wie der Herstellung von Automobilteilen von Bedeutung.

Das Problem besteht darin, dass die gesamte Qualitätskontrolle im Lackierprozess traditionell eine Nachbearbeitung der fertigen Teile umfasst. Um diesem Problem entgegenzuwirken, hat das in Toronto ansässige Unternehmen Mazlite ein Überwachungssystem entwickelt, das mithilfe von Sensoren die Sprühprofile den ganzen Tag über während des Prozesses überprüft. Die Sensoren überwachen außerdem kontinuierlich Lackmaterialien, um Defekte aufgrund von Farbveränderungen oder mangelhafter Lackierung zu vermeiden.

Mazlite wurde 2107 von Cameron Dallas und Amirreza Amighi gegründet.

„Amirreza und ich lernten uns an der Universität von Toronto kennen, als ich an meinem Master arbeitete und er an seiner Doktorarbeit arbeitete“, sagte Dallas. „Er arbeitete in der Sprühforschung im Zusammenhang mit Kraftstoffeinspritzsystemen für Flugzeuge – Forschung im Zusammenhang mit der Effizienz des Triebwerks –, während ich Aerodynamik und Hochleistungsrechnen studierte. Als das Konzept zur Entwicklung der Sprühüberwachungstechnologie entwickelt wurde, erkannte ich, wie mein Informatik- und Physik-Hintergrund bei der Algorithmenentwicklung helfen könnte. So habe ich mich engagiert.“

Die Sprühkonsistenz ist in vielen verschiedenen Bereichen ein Problem, wie Dallas betonte.

„Automobilunternehmen haben Probleme mit der Konsistenz beim Spritzlackieren“, sagte er. „Tatsächlich ist der Prozess so kompliziert, dass die Fehlerquote erheblich ist und Schätzungen zufolge bei bis zu 25 % liegt. Es kann ein sehr verschwenderischer Prozess sein und könnte viel effizienter sein. In ähnlicher Weise haben auch Pharmaunternehmen Probleme mit ihren Prozessen. Wenn man zum Beispiel bei Inhalatoren versucht, ein Medikament in den Körper zu bringen, kommt es wirklich auf die Tröpfchengröße an.“

Die Technologie von Mazlite erfasst das Sprühprofil einer Spritzpistole und vergleicht die Art und Weise, wie sich die Farbe oder andere Flüssigkeit präsentiert, wenn sie in Tröpfchen, Partikel und Blasen zerstäubt wird.

„Wir hatten eine Ahnung, dass es in diesem Bereich ein Branchenproblem gab, denn während wir unsere Technologie entwickelten, kamen immer wieder Unternehmen mit ähnlichen Problemen zu uns, die sie zu lösen versuchten“, sagte Dallas. „Dies führte dazu, dass wir Präsentationen vor einer Vielzahl von OEMs sowie Tier-1- und Tier-2-Automobilzulieferern hielten und schließlich Betatests der Technologie in ihren Einrichtungen durchführten.“

Wie in vielen Branchen sieht auch Dallas, dass die Technologie von Mazlite einen Teil des alten Wissens ersetzt, das mit der Pensionierung älterer Fachkräfte verschwindet.

„Es gibt Leute, die seit 40 Jahren in der Branche arbeiten und schon beim Anblick eines Sprays erkennen, ob es gut oder schlecht ist“, bemerkte er. „Angesichts einer Veränderung der Arbeitskräfte und einer stärkeren Automatisierung ist es schwieriger geworden, dies zu verfolgen. Deshalb gibt es unser Labor. Bei Sprühprofilen wirken viele verschiedene komplizierte mathematische und physikalische Prozesse, die nur wenige Menschen wirklich verstehen.“

ABBILDUNG 1. Diese mit dem Überwachungssystem erfassten Bilder vergleichen ein Basisbild (links) mit einem Bild, das auf eine verstopfte Düse hinweist.

Der Aufbau des Überwachungssystems ist unauffällig – eine handtuchhalterartige Edelstahlkonstruktion mit einer Lücke an der Vorderseite des Racks, wo der Sensor seine Daten erfasst. Aber angesichts der Umgebung, in der es funktionieren muss, ist es natürlich auf Langlebigkeit ausgelegt.

„Die Systeme müssen in extremen und gefährlichen Umgebungen (einschließlich Gefahrenbereichen der Klasse 1, Division 1 oder Zone 1) in vielen Branchen betrieben werden, darunter in der Automobil-, Beschichtungs-, Landwirtschafts-, Pharma-, Lebensmittel- oder Luft- und Raumfahrtindustrie“, sagte Dallas. „Alles muss explosionsgeschützt sein, und man muss die strengsten Zertifizierungen für den Sensor erhalten, um ihn überhaupt am Einsatzort platzieren zu können. Es war ein großer Entwicklungsaufwand nötig, um das Design kompakt, flexibel, robust und zuverlässig zu machen.“

Die Implementierung war in jeder Einrichtung, in die Mazlite eingetreten ist, einzigartig.

„Jede Pflanze ist anders“, sagte Dallas. „Manche wollen die Technologie nur für Forschungs- und Entwicklungszwecke nutzen, also nehmen sie einen Monitor und stellen ihn zur Verwendung in eine Testkabine. In anderen Fällen kann es sein, dass Sie mehrere Sensoren innerhalb einer Lackierstraße anbringen und mehrere Roboter alle 30 Minuten oder alle paar Stunden denselben Sensor erreichen können, um eine Überprüfung ihrer Sprühfarbe durchzuführen, je nach den Anforderungen einer Anlage.“

Unternehmen benötigen jedoch mehr Informationen als nur die Frage, ob die Sprühdüse ordnungsgemäß funktioniert.

„Automobilzulieferer interessieren sich in erster Linie für die Farbe – wie schön ein Auto ‚strahlt‘“, bemerkte Dallas. „Aber sie interessieren sich auch für Defekte, bei denen sich auf der Oberfläche Wellen bilden, oder für Krater, bei denen möglicherweise ein wirklich großer Farbtropfen eine Anomalie auf der Teileoberfläche verursacht hat.“ Es gibt also viele verschiedene Fehlermodi.“

Mazlite hat Indikatoren für eine Reihe von Fehlermodi entwickelt, die auf den von seinen Sensoren auf Film erfassten Daten basieren. Abbildung 1 vergleicht beispielsweise ein Grundlinienbild mit einem Bild, das auf eine verstopfte Düse hinweist.

„Wenn wir die Daten von ihren Ständen erhalten, können wir vorhersagen, ob das Spray wirksam sein wird, und wenn nicht, welches Problem wahrscheinlich behoben werden muss“, sagte Dallas.

Aber der Datenfluss ist bei der Entwicklung dieser Technologie keine Einbahnstraße. Die wenigen Unternehmen, mit denen Mazlite derzeit zusammenarbeitet, stellen dem Überwachungsunternehmen auch Daten über Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Farbchargen und andere Details zur Verfügung, die sich auf die Sprühleistung auswirken können.

„Sprays reagieren äußerst empfindlich auf Temperatur und Luftfeuchtigkeit, sodass es mit dem Wechsel der Jahreszeiten und sogar zwischen Tag- und Nachtschichten zu Veränderungen kommen kann“, sagte Dallas. „Aus diesem Grund optimieren Unternehmen ihre Prozesse ständig und wir können ihnen dabei helfen, Änderungen zu erkennen, um zu klären, was in ihren Lackierprozessen passiert.“

So sehr Mazlite einer Auswahl von OEMs und Tier-1- und Tier-2-Automobilzulieferern eine wertvolle Technologie zur Verfügung gestellt hat, betrachtet Dallas die Beziehung als eine Zusammenarbeit zur Lösung einer echten Herausforderung für die gesamte Branche.

„Deshalb wollen wir eng mit diesen Unternehmen zusammenarbeiten, denn jedes Mal, wenn wir in ein neues Werk gehen und jedes Mal, wenn wir ein neues Projekt starten, lernen wir etwas und sie lernen etwas“, bemerkte er.

Die Entwicklung seiner Systeme hat Tausende von Forschungsstunden erfordert, und um den Wissensfluss aufrechtzuerhalten, hat Mazlite auf die Spitzenkompetenz studentischer Forscher zurückgegriffen, die von Mitacs eingestellt wurden, einer kanadischen Innovationsorganisation, die mit Forschungsunterstützung durch Wissenschaftler bei der Lösung geschäftlicher Herausforderungen hilft Institutionen.

Die Praktika bei Mitacs seien von entscheidender Bedeutung, um die Dynamik von Mazlite aufrechtzuerhalten, sagte Dallas, da sie es dem Unternehmen ermöglichten, die Nischenexpertise einzustellen, die es zur Lösung seiner technisch anspruchsvollsten Herausforderungen benötige.

„Unser Geschäft besteht nicht nur darin, KI und statistische Modelle zu nutzen, sie auf ein Problem zu werfen und zu sehen, was dabei herauskommt“, sagte Dallas. „Der Kern unseres Geschäfts ist fundiertes wissenschaftliches Wissen. Sie müssen die Wissenschaft dahinter verstehen, um hier tatsächlich gute Arbeit leisten zu können. Es ist großartig, diesen Wissensstand nutzen zu können, um unsere Fähigkeiten als Unternehmen auszubauen. Es war einfach wunderbar und sehr hilfreich, dass eine Organisation wie Mitacs dies finanzieren konnte.“

Khalil Sidawi, Praktikant bei Mitacs, ein Postdoktorand der University of Toronto, wendet derzeit beispielsweise sein Spezialwissen über Autolacke an.

„Er ist ein Superstar“, sagte Dallas und fügte hinzu, dass es für ein Startup schwierig sei, sich das Fachwissen von Sidawi und anderen Praktikanten ohne die Unterstützung eines bezahlten Praktikums zu leisten. „Mit der Unterstützung von Mitacs haben wir beispielsweise Khalil dazu gebracht, an Innovationsherausforderungen zu arbeiten, die in direktem Zusammenhang mit der Kommerzialisierung stehen. Es war äußerst hilfreich bei der Innovation und Beschleunigung des Kommerzialisierungsprozesses.“

Mazlite besteht derzeit aus einem Team von etwa 10 Leuten, aber sie sind so beschäftigt, dass sie definitiv bald expandieren könnten. Mitbegründer und CEO Amirreza Amighi war für ein Interview nicht verfügbar, da er mit der Organisation der Lieferungen von Überwachungssystemen beschäftigt war.

„Unternehmen erkennen den Wert dessen, was wir einbringen“, sagte Dallas. „Wir tragen dazu bei, dass die Lackiererei umweltfreundlicher wird und wir steigern die Qualität. Wenn wir unsere Technologie weiterentwickeln, wird noch mehr möglich sein.“

Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel erschien ursprünglich in der Mai-Ausgabe 2023 von Canadian Fabricating & Welding.