作者：Jim Pakkala，P.E.，高级工程经理，杜尔系统股份有限公司，绍菲尔德市，明尼苏达州
烘烤系统用于汽车喷漆车间，对结构或车身使用的各种材料进行热固化。这些材料包括用于粘合金属板材层的车身粘接剂、用于保护车身和提供外观效果的各种液体涂层、用于填缝和抑制振动的高粘度材料以及烘烤硬化的金属。
汽车OEM厂商们在烤漆车间经常遇到材料固化的难题。这是由于现代汽车车身结构的设计导致的，他们通过使用更轻、强度更高的合金钢或铝合金，以及聚合物结构插入元件，从而尽量减少整车重量。此外，为了满足更严格的碰撞测试标准，支柱和摇杆部分还增加了额外的结构加固材料(金属或聚合物)。这一点在电动汽车设计中尤为明显，在这种设计中，常见的做法是将结构部分移动到摇杆和底板部分，以便在发生撞车时保护电池。所有这些在车身设计上的进步导致了局部集中热质量(即质量与材料比热的乘积)区域的增加，要实现必要的材料固化，需要提供更多的热能。
目前的固化炉技术往往难以将足够的热量输送到这些高热地区，这取决于车身是如何通过固化炉进行处理的。传统烤漆车间的烤炉设计是将涂漆的车身置于通道位置，并使之通过一系列的加热区域，在这些加热区域中，辐射能或对流能可以直接作用于车身的外表面。但用这种热固方法，只有较小的热能被导向车体的内部区域，这些区域通常位于高热质量区。因此，对汽车OEM制造者来说，车身结构区域材料的不完全固化是很常见的。为了进行补偿，会增加烤箱的操作温度，但这不仅会增加能耗，也会导致外表面的烧损，在某些极端情况下，由于车体内外部热膨胀（由不均匀加热引起）比率的不一致，还会导致外表面结构的变形。
为了解决这些固化问题， Dürr的工程师开发了EcoInCure的理念，在这个新理念中，涂漆的车体是由内而外进行加热的。这个新的加热技术使用横向输送系统，使车身侧面通过加热区域进行处理，这使得大对流喷嘴可以通过汽车的挡风玻璃开口将热空气直接导入车内区域，也可以直接进入发动机区域。采用时停时走的传送系统，车身可处于最佳加热位置，加热时间也最长。这使围绕车体外部区域对流空气的流量最小，而流向内部区域的对流空气流量最大。
这种加热方法有几个好处，其中最重要的是大幅度提高了高热质量区域的升温速度，包括位于车身的摇杆、门柱、地板和发动机舱结构元件等在内的区域。与传统烤箱相比，加热时间(即加热车身至固化温度的时间)在车身结构区域减少了30%。这种车身加热时间的减少直接转化为对所需的烤箱总长度的减少，因此节省了资本的投入。
另一个关键的好处是在整个固化周期中改善了车身的受热均匀性。用EcoIncure测量，车身内外板峰值表明温差降低了50%，这种更加均匀的加热方式有助于减少热应力。
通过降低外涂表面的气流速度，实现了面漆外观的改善。在传统的烘箱设计中，对流空气直接影响湿膜涂层区域。在 EcoInCure概念下，对流空气主要作用于内部，而不是覆盖在车身面板的一侧。通过一种评价涂层平整度的方法，对波进行测量，结果显示垂直表面的波纹减少了50%。
另外，它还减少了占地面积，正因为它是集成的、单级加热系统，空气循环箱才可以通过最小的外部管道系统直接连接到烤箱的一侧。一个创新的集中供热系统有助于降低烤箱设备的复杂性，并节约高达25%的潜在能量。EcoInCure还融入了工业4.0的各个方面，因为每一个被加工的主体在整个干燥过程都有一个独立的、由软件支持的质量认证，通过烘箱时软件会准确地跟踪固化数据。这些数据是使用 Dürr 的软件解决方案iTAC.IoT.Suite来获取和评估的。
趋势很明显——在涂装车间的烤炉内实现材料固化面临着越来越大的挑战。这一趋势将继续下去，因为车身设计师将寻找替代材料和方法来组装未来的车身，尤其是电动汽车。 EcoInCure 旨在解决这些挑战。该产品自2017年发布以来已经获得了广泛关注，除了老牌汽车制造商斯柯达在其位于捷克共和国Mlada Boleslav的涂装车间使用EcoInCure外，新汽车制造商也对EcoInCure产生了浓厚兴趣，他们对EcoInCure在涂装质量和生产效率方面的优势印象深刻。电动汽车制造商Byton也选择了在其新的涂装车间使用EcoInCure。
首批三家使用这种创新烤炉的涂装车间最早将于2019年投入运营，更多的项目已在规划之中。为了帮助OEM厂商更好地评估EcoInCure技术，应对各自的热固化挑战，Dürr在他们位于德国Bietigheim- Bissingen的研发中心提供实验室烤箱测试。
想了解更多信息，可发送电子邮件至jim.pakkala@durrusa.com
