烘箱模拟油漆干燥过程中粘合剂的固化

用于节能汽车的尺寸稳定、重量轻的部件

各种材料的混合结构用于车辆制造中的轻量化设计概念。 它们的热膨胀系数的差异可能会带来风险。为了最大限度地降低这种风险，我们开发了一种分析烘箱，用于验证模拟油漆干燥的模型。

车身在新车开发中扮演着最重要的角色之一。混合结构等轻量化设计理念可减轻整体重量。这里的挑战是保持对公差的控制，例如单个零件的精度、夹紧、点焊、折叠和阴极浸涂零件的干燥（CDC 干燥）。功能尺寸的变化是可见的并降低了质量。在与铝混合的结构中，由于热膨胀差异可能会在热加工过程中出现公差偏差。这会影响密封质量、闭合力和风噪声。因此，在真正的零件和设备可用之前，需要对尺寸稳定性进行早期产品保证的数值预测，以将质量和成本保持在计划范围内。

位于德累斯顿的弗劳恩霍夫机床与成型技术研究所 (Fraunhofer IWU) 致力于根据相关工艺参数预测装配几何形状。目前的重点是开发用于识别替代模型参数和表示由组件热膨胀引起的尺寸变化的方法。需要特别注意通过涂料干燥过程中粘合剂的固化来固定这种状态。为了模拟油漆干燥过程并通过实验验证模型，设计了一个 Vötsch 分析烘箱，以允许在此过程中精确控制组件的温度及其光学测量。

作为 CDC 干燥工艺步骤的实验平台，对烘箱施加了两个限制。 温度分布必须均匀，并且必须使用光学测量技术记录组件变形和运动。 为此，烘箱有一个大窗口，可以对组件上的参考标记进行精确的光学测量，可以将其覆盖以实现最大的能源效率。 220°C 的温度对应于 CDC 干燥条件。

烘箱内的温度均匀性为±2 K，即在可能的最佳技术范围内。 一旦烤箱被加热，加热阶段的加热功率就会降低到三分之一。 最佳温度分布通过高空气循环实现，并由特殊的门结构额外支持。 空气循环由三个鼓风机产生，在抽风机和程序控制的帮助下实现定义的温度上升和下降。 车身结构中 CDC 连续烤箱的已知温度曲线可以得到最佳再现。

借助地板上的导轨和装载车，工件可以对齐，在所需的参考点上进行标记并定位在烤箱中。 为了获得精确的测量值，窗口由低折射率和低膨胀系数的硼硅酸盐玻璃制成。 为了在所有情况下提供良好的照明，烤箱的工作区域安装了四个耐温、单独切换和可调光的卤素聚光灯。

级联控制系统允许精确控制工件上的温度，由连接到工件上的多达六个传感器测量。 S!MPAC® 控制系统的一项特殊功能允许通过最热的传感器进行控制。

通过以太网接口，烤箱可以连接到监控计算机系统，以使捕获的数据（例如温度曲线）直接在 S!MPATI® 中可用。

温度控制期间的测量方法包括在线 3D 几何测量 (GOM PONTOS)。 分析了由于热膨胀差异导致的接头区域的全局部件变形和局部膨胀。 通过将实验中测量的变形与预测的几何偏差进行比较来验证烘箱工艺的替代模型。

因此，通过这个复杂的测试系统，可以分析混合结构中使用的各种材料的高温行为。 在测试过程中对零件进行精确测量可以检测到可能的膨胀。 因此，可以在批量生产零件之前测试和分析不同的材料。

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