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Patent Searching and Data


Title:
PROCESS FOR COATING THE SURFACE OF WORKPIECES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/072469
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a process for coating the surface of workpieces (1), in which process a coating agent is applied to the workpiece (1) and subsequently is cured in an alternating electromagnetic field. In order to make possible a high-quality surface coating despite a shorter process duration even in the case of standard coating agents, in particular in the case of liquid lacquers, according to the invention, first the volatile components of the coating agent are expelled in an alternating electromagnetic field having a first frequency spectrum, whereupon, in order to cross-link and/or cure the remaining coating agent fractions, the surface of the workpiece is heated in an alternating electromagnetic field having a second frequency spectrum, the frequency range of which lies below the first frequency spectrum.

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Inventors:
ESLAMIAN ALIREZA (AT)
SCHIFKO MARTIN (AT)
Application Number:
PCT/AT2020/060371
Publication Date:
April 22, 2021
Filing Date:
October 14, 2020
Export Citation:
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Assignee:
ESS HOLDING GMBH (AT)
International Classes:
C09D5/00
Foreign References:
EP1541641A12005-06-15
US4244985A1981-01-13
US20050095168A12005-05-05
US20040182855A12004-09-23
US20140335697A12014-11-13
DE19941184A12001-03-01
DE112010000464T52012-06-14
EP1541641A12005-06-15
Attorney, Agent or Firm:
HÜBSCHER & PARTNER PATENTANWÄLTE GMBH (AT)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Werkstücken (1 ), wobei ein Beschichtungsmittel auf das Werkstück (1) aufgetragen und danach in einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die flüchtigen Bestandteile des Beschichtungsmittels in einem elektromagnetischen Wechselfeld mit einem ersten Frequenzspektrum ausgetrieben werden, wonach die Oberfläche des Werkstücks zum Vernetzen und/oder Härten der verbleibenden Beschichtungsmittelanteile in einem elektromagnetischen Wechselfeld mit einem zweiten Frequenzspektrum erwärmt wird, dessen Frequenzbereich unterhalb des ersten Frequenzspektrums liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Frequenzspektrum in einem Bereich von 1 - 3 GHz liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Frequenzspektrum in einem Bereich von 35 - 400 kHz liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) dem elektromagnetischen Wechselfeld mit dem ersten Frequenzspektrum länger als dem elektromagnetischen Wechselfeld mit dem zweiten Frequenzspektrum ausgesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) dem elektromagnetischen Wechselfeld mit dem ersten Frequenzspektrum 10 - 20 Minuten und dem elektromagnetischen Wechselfeld mit dem zweiten Frequenzspektrum 5 - 10 Minuten ausgesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Wechselfelder mit in höchstens einer Raumrichtung verlagerbaren Großflächenemittern (12) und mit in wenigstens zwei Raumrichtungen verlagerbaren Emittern (5) für schwer zugängliche Bereiche des Werkstücks (1) appliziert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel oder ein vor dem Aushärten aufgetragenes Härtungsmittel induktiv oder dielektrisch erwärmbare Partikel aufweist, die zum Aushärten des Beschichtungsmittels mit einem magnetischen Wechselfeld beaufschlagt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrisch oder induktiv anregbaren Partikel Nanopartikel sind. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) in einer fluidundurchlässigen, elektromagnetisch permeablen Kapsel (6) angeordnet wird, die mit dem Beschichtungsmittel beaufschlagt und das überschüssige Beschichtungsmittel aus der Kapsel (6) abgezogen wird, wonach die Kapsel (6) zum Aushärten des Beschichtungsmittels mit einem elektromagnetischen Wechselfeld beaufschlagt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (6) vor dem Aushärten mit einem induktiv oder dielektrisch erwärmbare Partikel aufweisenden Härtungsmittel beaufschlagt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (6) nach dem Beaufschlagen mit dem Beschichtungsmittel und/oder dem

Härtungsmittel um eine horizontale Rotationsachse rotiert wird.

Description:
Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Werkstücken

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Werkstücken, wobei ein Beschichtungsmittel auf das Werkstück aufgetragen und danach in einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgehärtet wird.

Stand der Technik

Zur Oberflächenbeschichtung von Werkstücken, wie beispielsweise Autokarosserien, sind aus dem Stand der Technik elektrophoretische Tauchverfahren bekannt. Hierzu werden die Autokarosserien in einen elektrisch leitfähigen Tauchlack eingetaucht. Durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen der als Kathode wirkenden Autokarosserie und einer Anode fällt der Tauchlack an der Autokarosserie aus und bleibt dort temporär haften.

Zum Aushärten des applizierten Lackes ist es aus der DE19941184A1 bekannt, einen Lacktrockner mit einem Kabineninnenraum einzusetzen, durch den die Autokarosserie geführt wird. Durch Wärmetauscher erhitzte Frischluft wird in den Kabineninnenraum gesaugt, was zu einer Aushärtung bzw. Vernetzung des Lacks führt. Die so entstehende Abluft nimmt dabei toxische Lösungsmittel des Lacks auf, weshalb die Abluft einer thermischen Reinigung unterzogen wird, bevor sie in die Atmosphäre entlassen wird. Ein solches auf Konvektion basierendes Verfahren ist allerdings äußerst energieintensiv, da im Wesentlichen die gesamte im Kabineninnenraum befindliche Luft auf die benötigte Aushärtungstemperatur gebracht werden muss. Zudem kommt das Problem, dass es vor allem bei komplexeren Werkstücken zu einer inhomogenen, zeitlich differenzierten Aushärtung der Werkstücke kommt, da die heißen Luftströmungen nicht ungehindert in Hohlräume des Werkstücks eindringen können. Um die Betriebskosten zu senken, ist es aus der DE112010000464T5 bekannt, neben der Aushärtung durch Konvektion, UV- und Nahinfrarotstrahlung einzusetzen. Nachteilig daran ist allerdings, dass die Eindringtiefe von UV- und Nahinfrarotstrahlung nur sehr gering ist, weswegen die UV- bzw. Nahinfrarotquellen nah am Werkstück geführt werden müssen, was wiederum bei Werkstücken unterschiedlicher Dimensionen und Ausgestaltung zu einem prozesstechnischen Aufwand führt. Vor allem bei Verfahren, die eine rasche Härtung des Beschichtungsmittels auf Basis elektromagnetischer Wechselfelder ermöglichen, tritt das Problem auf, dass bei zu rascher Härtung Blasenbildungen und ungewünschte Einschlüsse der Oberflächenbeschichtung nicht vermieden werden können.

Aus der EP1541641A1 ist ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung eines Werkstückes mit Pulverlack bekannt. Hierbei wird der Pulverlack auf das Werkstück aufgetragen und mittels elektromagnetischen Wechselfeldes, die die Partikel des Pulverlacks anregen, ausgehärtet. Das Wechselfeld wird dabei so gewählt, dass die Partikel des Pulverlacks nicht aber das Werkstück angeregt wird, was ein energieschonendes Aushärten des Pulverlacks ermöglicht.

Nachteilig daran ist allerdings, dass die auszuhärtenden bzw. zu vernetzenden Pulverlacke induktiv oder dielektrisch erwärmbare Partikel aufweisen müssen, weswegen das Verfahren nur auf bestimmte Beschichtungsmittel beschränkt ist.

Aus dem Stand der Technik sind weiter Verfahren zum induktiven Härten von Werkstücken bekannt. Hierzu wird das Werkstück mit einem magnetischen Wechselfeld beaufschlagt und dadurch auf Temperaturen von über 800°C gebracht. Die Beaufschlagungsdauer beträgt wenige Sekunden, um ein wärmeleitungsbedingtes vollständiges Erhitzen des Werkstücks und dadurch Energieverluste zu verhindern.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung der eingangs geschilderten Art vorzuschlagen, das trotz geringer Verfahrensdauer auch bei Standardbeschichtungsmittel, insbesondere bei Flüssiglacken, eine qualitativ hochwertige Oberflächenbeschichtung ermöglicht.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass zunächst die flüchtigen Bestandteile des Beschichtungsmittels in einem elektromagnetischen Wechselfeld mit einem ersten Frequenzspektrum ausgetrieben werden, wonach die Oberfläche des Werkstücks zum Vernetzen und/oder Flärten der verbleibenden Beschichtungsmittelanteile in einem elektromagnetischen Wechselfeld mit einem zweiten Frequenzspektrum erwärmt wird, dessen Frequenzbereich unterhalb des ersten Frequenzspektrums liegt. Zufolge dieser Maßnahmen werden die für ein gleichmäßiges Aufträgen des Beschichtungsmittels auf das Werkstück notwendigen flüchtigen Bestandteile des Beschichtungsmittels entfernt, bevor die eigentliche Vernetzung bzw. Härtung des Beschichtungsmittels geschieht, wodurch unerwünschte Einschlüsse der flüchtigen Bestandteile in der ausgehärteten Oberflächenbeschichtung verhindert und somit die Qualität der Oberflächenbeschichtung erhöht werden kann. Da die flüchtigen Bestandteile polare Fluide, wie beispielsweise Wasser oder andere Lösungsmittel sind, haben sich zum Austreiben dieser flüchtigen Bestandteile Frequenzspektren im Mikrowellen-, insbesondere im Dezimeterwellenbereich, als besonders geeignet dargestellt. Nachdem der Großteil der flüchtigen Bestandteile aus der Oberflächenbeschichtung ausgetrieben worden ist, wird das Werkstück mit einem Wechselfeld mit einem zweiten Frequenzspektrum beaufschlagt, dessen Frequenzbereich unterhalb des ersten Frequenzspektrums liegt. Hierzu ist ein Frequenzspektrum im Radiowellen-, insbesondere Langwellen- und Mittelwellenbereich, geeignet. Durch dieses Wechselfeld mit geringer Eindringtiefe in das Werkstück wird die Oberfläche des Werkstücks angeregt und somit auf eine gewünschte Temperatur erwärmt. Die Vernetzung bzw. Härtung der verbleibenden Beschichtungsmittelanteile geschieht somit vorwiegend über Wärmeleitung und den Wärmeübergang ausgehend von der erwärmten Oberfläche des Werkstücks, weswegen das Beschichtungsmittel keine induktiv oder dielektrisch erwärmbaren Partikel aufweisen muss und daher Standardbeschichtungsmittel eingesetzt werden können. Dadurch, dass nur die Oberfläche des Werkstücks erwärmt werden muss, ist der erforderliche Energieeintrag verhältnismäßig gering. Typische Temperaturen, auf die die Oberfläche des Werkstücks gebracht werden sollen, um ein gleichmäßiges Vernetzen und/oder Härten der verbleibenden Beschichtungsmittelanteile zu erzielen, ohne dabei das Gefüge oder die Beschaffenheit der Oberfläche des Werkstücks zu verändern, betragen 100 - 200 °C, bevorzugt 160 - 190°C.

Um die flüchtigen Bestandteile vollständig und dennoch energieschonend aus dem Beschichtungsmittel austreiben zu können, wird vorgeschlagen, dass das erste Frequenzspektrum in einem Bereich von 1 - 3 GHz liegt. Es hat sich herausgestellt, dass dieser Bereich geeignet ist, um gängige flüchtige Bestandteile eines Beschichtungsmittels auch bei komplexen Werkstückgeometrien mit etwaigen schwer zugänglichen Stellen austreiben zu können. Das Frequenzspektrum kann in Abhängigkeit der verwendeten Emitter auch nur eine oder einige wenige Frequenzen im angegebenen Bereich umfassen.

Ein geeignetes zweites Frequenzspektrum zum Erwärmen der Oberfläche des Werkstücks und damit zum Vernetzen und/oder Härten der verbleibenden Beschichtungsmittelanteile, ohne dabei das Gefüge des Werkstückes selbst, wie beispielsweise beim Härten, zu ändern, liegt in einem Bereich von 35 - 400 kHz. Bei diesem Frequenzbereich ergibt sich der Vorteil, dass das elektromagnetische Wechselfeld nur eine geringe Eindringtiefe in das Werkstück aufweist und daher vorwiegend die Oberfläche des Werkstücks anregt. Auf diese Weiske kann die Temperaturerhöhung des Werkstücks vorwiegend in einem beschichtungsmittelnahen Bereich erfolgen, sodass eine energieeffiziente Wärmeleitung und ein energieeffizienter Wärmeübergang vom Werkstück zu den zu vernetzenden und/oder zu härtenden verbleibenden Beschichtungsmittelanteilen erfolgen kann, da das Wechselfeld nicht zum Erwärmen des gesamten Werkstücks verwendet wird. Zur Erzeugung der elektromagnetischen Wechselfelder haben sich Emitter mit einer Leistung von 60 - 120 kW als besonders geeignet herausgestellt. Damit eine einschlussfreie Oberflächenbeschichtung auch bei flüchtigen Bestandteilen mit geringem Dampfdruck ermöglicht wird, ohne das Gefüge des Werkstücks zu ändern, wird vorgeschlagen, dass das Werkstück dem elektromagnetischen Wechselfeld mit dem ersten Frequenzspektrum länger als dem elektromagnetischen Wechselfeld mit dem zweiten Frequenzspektrum ausgesetzt wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass vor Vernetzen und/oder Flärten der verbleibenden Beschichtungsmittelanteile keine unerwünschten flüchtigen Bestandteile, wie Lösungsmittel, in der Oberflächenbeschichtung miteingeschlossen werden, wodurch die Qualität der Oberflächenbeschichtung weiter erhöht wird.

Bevorzugt kann das Werkstück dem elektromagnetischen Wechselfeld mit dem ersten Frequenzspektrum 10 - 20 Minuten und dem elektromagnetischen Wechselfeld mit dem zweiten Frequenzspektrum 5 - 10 Minuten ausgesetzt werden. Die erfindungsgemäße Beaufschlagungsdauer des Wechselfeldes mit dem zweiten Frequenzspektrum reicht für typische Autokarosserien als Werkstücke aus, um das Werkstück ausreichend lange auf einer geforderten Temperatur zu halten, sodass ein effizientes Vernetzen und/oder Härten des Beschichtungsmittels ermöglicht wird. Simulationen haben ergeben, dass der benötigte Energieeintrag für Werkstücke, beispielsweise Autokarosserien, zum Austreiben der flüchtigen Bestandteile 20 - 30 kWh und zum Erwärmen der Oberfläche des Werkstücks auf typische gewünschte Temperaturen 10 - 20 kWh beträgt.

Damit bereits bestehende Vorrichtungen zur Oberflächenbeschichtung von verhältnismäßig großen und komplexe Geometrien aufweisenden Werkstücken auf einfache Weise nachgerüstet werden können, können die elektromagnetischen Wechselfelder mit in höchstens einer Raumrichtung verlagerbaren Großflächenemittern und mit in wenigstens zwei Raumrichtungen verlagerbaren Emittern für schwer zugängliche Bereiche des Werkstücks appliziert werden. Die Großflächenemitter können beispielsweise stationär oder auf bogenförmigen, in einer Raumrichtung gegenüber dem Werkstück verlagerbaren Trägern angeordnet sein. Die in wenigstens zwei Raumrichtungen verlagerbaren Emitter für schwer zugängliche Bereiche des Werkstücks können beispielsweise auf mehrachsigen Roboterarmen angeordnet sein.

Um die Energieeffizienz des Verfahrens weiter zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass das Beschichtungsmittel oder ein vor dem Aushärten aufgetragenes Härtungsmittel induktiv oder dielektrisch erwärmbare Partikel aufweist, die zum Aushärten des Beschichtungsmittels mit einem magnetischen Wechselfeld beaufschlagt werden. Zufolge dieser Maßnahmen wird die zur Aushärtung des Beschichtungsmittels benötigte Energie auch zur Anregung der induktiv oder dielektrisch erwärmbaren Partikel eingesetzt. Da die induktiv oder dielektrisch erwärmbaren Partikel entweder direkt mit einem Beschichtungsmittel, beispielsweise Flüssig- oder Pulverlack, oder aber als Härtungsmittel auf der Oberfläche des Werkstücks appliziert werden, wird ein unmittelbarer und verlustfreier Wärmeübergang der angeregten Partikel auf das auf der Oberfläche des Werkstücks applizierte Beschichtungsmittel und damit eine energieschonende Vernetzung bzw. Aushärtung des Beschichtungsmittels ermöglicht.

Eine besonders homogene Aushärtung des Beschichtungsmittels auf der Werkstückoberfläche ergibt sich, wenn die dielektrisch oder induktiv anregbaren Partikel Nanopartikel sind. Zufolge der kleinen Dimensionen der Partikel kann das Beschichtungsmittel auch bei feinen Oberflächenstrukturen, wie Ecken oder Kanten, homogen erwärmt werden, sodass die Oberflächenbeschichtung auch in diesen Bereichen gleichmäßig aushärtet und keine schädlichen Spannungen innerhalb der ausgehärteten Schicht entstehen. Die Nanopartikel sind demnach also als auf der gesamten Oberfläche des Werkstücks angeordnete Wärmequellen anzusehen, die auch schwer zugängliche Stellen des Werkstücks erreichen und die vom elektromagnetischen Wechselfeld eingetragene Energie dem Beschichtungsmittel als Wärmeenergie übergeben.

Um auch den der Aushärtung vorangehenden Beschichtungsprozess energetisch und qualitativ zu optimieren und das Bearbeitungsvolumen möglichst kleinzuhalten, wird vorgeschlagen, dass das Werkstück in einer fluidundurchlässigen, elektromagnetisch permeablen Kapsel angeordnet wird, die mit dem Beschichtungsmittel beaufschlagt und das überschüssige Beschichtungsmittel aus der Kapsel abgezogen wird, wonach die Kapsel zum Aushärten des Beschichtungsmittels mit einem elektromagnetischen Wechselfeld beaufschlagt wird. Zufolge dieser Maßnahmen können alle für die Oberflächenbeschichtung erforderlichen Verfahrensschritte, sei es der Transport des Werkstückes durch eine Fertigungsstraße, die Vorbehandlung des Werkstückes, die Applikation diverser Beschichtungsmittel und Härtungsmittel, die induktiv oder dielektrisch erwärmbare Partikel aufweisen, auf das Werkstück, in einer von der Umgebung abgeschlossenen Kapsel durchgeführt werden. Da die Kapsel elektromagnetisch permeabel ausgestaltet ist, interferiert diese nicht in negativerWeise mit dem elektromagnetischen Wechselfeld, wodurch auch die Vernetzung bzw. Aushärtung der Beschichtungsmittel in der Kapsel vollzogen werden kann. Die Eindringtiefe der eingesetzten elektromagnetischen Wellen reicht dabei aus, um die Oberfläche des Werkstücks oder die auf dem Werkstück applizierten induktiv oder dielektrisch erwärmbaren Partikel anzuregen. Die Kapsel ist je nach Werkstück so dimensioniert, dass sie genügend Raum zur Aufnahme des Werkstückes bietet, jedoch trotzdem eine möglichst energieschonende Manipulation der von der Kapsel eingeschlossenen Atmosphäre (Druck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit etc.) und damit eine exakte Kontrolle der Prozessbedingungen erlaubt. Die Manipulation der abgeschlossenen Atmosphäre und die Beaufschlagung der Beschichtungs- bzw. Härtungsmittel kann durch Anschlussleitungen, die einen Austausch zwischen der Kapsel und entlang der Fertigungsstraße angeordneten Versorgungseinheiten ermöglichen, geschehen. Die Kapsel ist als Reaktionsraum zur Oberflächenbeschichtung des Werkstückes und zur Manipulation der Atmosphäre in der Kapsel ausgestaltet. Grundsätzlich kann die Kapsel mit Stoffen zur Vorbehandlung des Werkstückes, wie Reinigungsmittel, mit Stoffen zur Oberflächenbeschichtung, wie Flüssig- oder Pulverlacke, mit Härtungsmitteln, aber auch mit Stoffen zur Beeinflussung der Atmosphäre, wie Heißluft, Wasserdampf und dergleichen beaufschlagt werden. Sollen auch Beschichtungsmittel ausgehärtet werden können, die keine induktiv oder dielektrisch erwärmbare Partikel aufweisen, kann die Kapsel vor dem Aushärten mit einem induktiv oder dielektrisch erwärmbare Partikel aufweisenden Härtungsmittel beaufschlagt werden. Das Härtungsmittel kann zeitgleich mit, vor oder nach dem Beschichtungsmittel zugeführt werden. Das Härtungsmittel kann für eine möglichst gleichmäßige Verteilung auch vor Befüllung der Kapsel mit dem Beschichtungsmittel vorgemischt werden.

Damit eine möglichst homogene Applikation der Beschichtungsmittel auch an schwer zugänglichen Stellen des Werkstückes ermöglicht wird, wird vorgeschlagen, dass die Kapsel nach dem Beaufschlagen mit dem Beschichtungsmittel und/oder dem Härtungsmittel um eine horizontale Rotationsachse rotiert wird. Die Rotation kann während und/oder nach der Beaufschlagung erfolgen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Fertigungsstraße zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer mit elektromagnetisch permeablen Kapseln ausgestatteten Fertigungsstraße zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend einer zweiten Ausführungsform und

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Fertigungsstraße zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend einer dritten Ausführungsform

Wege zur Ausführung der Erfindung Wie in Fig. 1 zu sehen ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem aus dem Stand der Technik bekannten elektrophoretischen Abscheidungsverfahren, beispielsweise eine kathodische Tauchlackierung, angewandt werden. Hierzu ist das Werkstück 1 auf einem Positionierrahmen 2 angeordnet und wird durch einen nicht dargestellten Positionierantrieb durch ein Lackbad 3 getaucht. Es versteht sich dabei von selbst, dass das Lackbad 3 mit einem elektrisch leitenden Lack als Beschichtungsmittel und diversen aus dem Stand der Technik bekannten Additiven befüllt ist. Wird nun eine Gleichspannung zwischen dem als Kathode wirkenden Werkstück 1 und der im Lackbad 3 angeordneten Anode 4 angelegt, so fällt der Lack am Werkstück 1 aus und bleibt dort haften. Zum Aushärten bzw. Vernetzen wird das Werkstück 1 durch einen ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugenden Emitter 5 geführt.

Mit Hilfe des vom Emitter 5 erzeugten elektromagnetischen Wechselfelds mit einem ersten Frequenzspektrum werden zunächst die flüchtigen Bestandteile, beispielsweise Wasser oder andere flüchtige Lösungsmittel, aus dem auf dem Werkstück 1 applizierten Lösungsmittel ausgetrieben. Bei diesem ersten Frequenzspektrum wird demnach vorwiegend das Beschichtungsmittel vom Wechselfeld angeregt, was ein energieverlustarmes Austreiben der flüchtigen Bestandteile mit sich bringt. Danach wird das Werkstück 1 mit einem Wechselfeld mit einem zweiten Frequenzspektrum beaufschlagt. Da der Frequenzbereich des zweiten Frequenzspektrums unterhalb des ersten Frequenzspektrums liegt, wird nur die Oberfläche des Werkstücks 1 selbst erwärmt und auf einer gewünschten Temperatur gehalten. Als Folge davon wird die Wärmeenergie durch Wärmeleitung und Wärmeübergang auch auf die verbleibenden Beschichtungsmittelanteile übertragen, wodurch diese vernetzt und/oder gehärtet werden.

Als erstes Frequenzspektrum hat sich dabei ein Bereich von 1 - 3 GHz als besonders geeignet herausgestellt, um die flüchtigen Bestandteile aus dem aufgetragenen Beschichtungsmittel auszutreiben. Das zweite Frequenzspektrum kann in einem Bereich von 35 - 400 kHz liegen, da es sich herausgestellt hat, dass die Energie dieses elektromagnetischen Wechselfeldes zwar hoch genug ist, um die Oberfläche des Werkstücks 1 zu erwärmen, nicht aber dessen Gefüge zu ändern.

Bei gängigen Autokarosserien als Werkstücke haben sich die besten Ergebnisse hinsichtlich einer qualitativ hochwertigen und dennoch energieschonenden Oberflächenbeschichtung, wenn das Werkstück 1 dem elektromagnetischen Wechselfeld mit dem ersten Frequenzspektrum 10 -20 Minuten und dem elektromagnetischen Wechselfeld mit dem zweiten Frequenzspektrum 5 - 10 Minuten ausgesetzt wird. Grundsätzlich lässt sich feststellen, dass Versuche, in dem das Werkstück 1 dem elektromagnetischen Wechselfeld mit dem ersten Frequenzspektrum länger als dem elektromagnetischen Wechselfeld mit dem zweiten Frequenzspektrum ausgesetzt worden ist, zu tendenziell besseren Oberflächenbeschichtungen geführt haben.

Fig. 2 stellt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Oberflächenbeschichtung dar. Hierzu ist das aus Übersichtlichkeitsgünden nicht dargestellte Werkstück 1 in einer elektromagnetisch permeablen Kapsel 6 angeordnet. Die Kapsel 6 bildet demnach einen abgeschlossenen Reaktionsraum aus, der über Versorgungseinheiten 7a, 7b, 7c befüllt bzw. entleert werden kann. Handelt es sich bei der Oberflächenbeschichtung beispielsweise um ein elektrophoretisches Abscheidungsverfahren, so kann eine erste Versorgungseinheit 7a den Kapselinnenraum mit einem Reinigungsmittel 8 zur Entfernung von auf dem Werkstück 1 anhaftenden Fett- oder Lackrückständen beaufschlagen. Nach der Entfernung des Reinigungsmittels 8 durch die Versorgungseinheit 7a wird die Kapsel 6 abgekoppelt und mithilfe eines Positionierantriebs 9 eines Positionierrahmens 2 zu einerweiteren Versorgungseinheit 7b befördert, die den Kapselinnenraum beispielsweise mit einem Elektrolyten 10 zur Erzeugung einer Konversionsschicht auf dem Werkstück 1 befüllt und anschließend wieder entleert. Eine dritte Versorgungseinheit 7c kann dem Kapselinnenraum elektrisch leitfähigen Flüssiglack 11 zum Beschichten des Werkstückes zuführen. Zwischen dem als beispielsweise Kathode geschalteten Werkstück 1 und einer in der Kapsel 6 angebrachten Anode wird nun ein Gleichspannungsfeld angelegt, wodurch die Lackpartikel am Werkstück 1 ausfällen. Es muss wohl nicht weiter erwähnt werden, dass das Werkstück 1 auch als Anode geschaltet werden kann. In diesem Fall muss in der Kapsel 6 eine Kathode angeordnet sein. In einem letzten Verfahrensschritt wird der applizierte Lack vernetzt, in dem die Kapsel 6 mit dem darin angeordneten Werkstück 1 durch das elektromagnetische Wechselfeld eines Emitters 5 geführt wird.

Wie aus Fig. 2 weiter hervorgeht, kann die Kapsel 6 an der Versorgungseinheiten 7b für eine ausreichende Verteilung der beaufschlagten Beschichtungsmittel um eine horizontale Rotationsachse rotiert werden. Natürlich kann die Fertigungsstraße so ausgestaltet sein, dass die Kapsel 6 auch an anderen Positionen rotiert werden kann.

Die unterschiedlichen durch gestrichelte Linien eingezeichneten Füllstände des Reinigungsmittels 8, des Elektrolyten 10 und des Flüssiglacks 11 zeigen die verschiedene zeitliche Verfahrensschritte beim Befüllen und Entleeren des Kapselinhalts auf.

Die Kapseln 6 sind hermetisch abschließbar und zweiteilig ausgebildet, wodurch eine einfache Beschickung der Kapseln 6 mit einem Werkstück 1 begünstigt wird.

Fig. 3 zeigt mögliche Ausführungsformen der Emitter 5 zur Applikation der elektromagnetischen Wechselfelder. Damit das erfindungsgemäße Verfahren auch auf große Werkstücke 1 und darüber hinaus bei bereits bestehenden Fertigungsstraßen angewandt werden kann, können die elektromagnetischen Wechselfelder mit in höchstens einer Raumrichtung verlagerbaren Großflächenemittern 12 appliziert werden. Durch die Verlagerung in nur eine Raumrichtung sind keine komplexen Steuerungsvorrichtungen notwendig, wodurch Fertigungsstraßen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf kostengünstige Art und Weise aufgerüstet werden können. Das Wechselfeld mit einem ersten Frequenzspektrum zum Austreiben der flüchtigen Bestandteile kann über einen ersten Großflächenemitter 12a und das Wechselfeld mit einem zweiten Frequenzspektrum zum Vernetzen und/oder Flärten der verbleibenden Beschichtungsmittelanteile kann über einen zweiten Großflächenemitter 12b appliziert werden. Der Großflächenemitter 12 kann beispielsweise mehrere Emitter 5 umfassen. Zudem ist es denkbar, dass zusätzlich ein in keine Raumrichtung bewegbarer Großflächenemitter 12c vorgesehen ist. Damit auch komplexe Geometrien prozesssicher oberflächenbeschichtet werden können, können schwer zugängliche Bereiche des Werkstücks 1 mit einem von in wenigstens zwei Raumrichtungen verlagerbaren Emittern 5 erzeugten elektromagnetischen Wechselfeld beaufschlagt werden. Diese Emitter 5 können beispielsweise durch Roboterarme 13 verlagert werden.