Zero Waste – Abfallreduzierung in der Karosserielackierung: Frank Herre, Hans-Georg Fritz und Team als Finalisten für Europäischen Erfinderpreis 2022 nominiert

• Abfallfreie Karosserielackierung für schnellere, günstigere und effizientere kundenspezifische Designs: Die deutschen Ingenieure Frank Herre, Hans-Georg Fritz und ihr Team sind für den Preis des Europäischen Patentamts (EPA) nominiert
• Zusammen mit ihrem Team haben sie einen Lackier-Applikator, einen Roboterarm, eine Steuerungssoftware und eine spezielle Düse entwickelt, die Automobilherstellern helfen soll, weniger Energie und Material zu verbrauchen
• Ihr Verfahren verbraucht bis zu 30 % weniger Energie als eine herkömmliche Lackierung

Das Europäische Patentamt (EPA) hat heute bekannt gegeben, dass die deutschen Ingenieure Frank Herre, Hans-Georg Fritz, Timo Beyl, Marcus Kleiner und Benjamin Wöhr für den Europäischen Erfinderpreis 2022 nominiert worden sind. Sie entwickelten eine abfallfreie Karosserielackierung, mit der Autos mit scharfkantigen Motiven in einer oder zwei unterschiedlichen Farben lackiert werden können.

Individuelle Lackierungen, wie beispielsweise Streifen auf einer Motorhaube oder eine Kontrastfarbe auf dem Autodach, werden auf die Karossiere aufgesprüht, nachdem die umliegenden Autoteile mit Klebeband oder Folie abgeklebt wurden. Etwa 20 % der Farbe werden dabei jedoch durch Overspray beziehungsweise Lacknebel verschwendet. Viele Lackierverfahren erfordern zudem eine energieintensive Heizung, um die Farbe zwischen den einzelnen Schichten zu trocknen. Die Erfindung des Teams des deutschen Maschinen- und Anlagenbauers Dürr Systems AG trägt die Farbe so präzise auf, dass das Abkleben und jeglicher Abfall vermieden werden und der Energieverbrauch um bis zu 30 % gesenkt werden kann.

"Jede Branche hat die Aufgabe, Abfall zu reduzieren und die Kohlenstoffemissionen zu senken. Dank Herre, Fritz und ihrem Team hat die Autolackindustrie eine Lösung, die beides ermöglicht", sagt EPA-Präsident António Campinos bei der Bekanntgabe der Finalisten des Europäischen Erfinderpreises 2022. "Sie haben auch gezeigt, dass Verbesserungen im Bereich der Nachhaltigkeit zu wirtschaftlichen Vorteilen führen können, was weitere Forschungen in ihrem Bereich anregen könnte."

Die Erfinder sind eines von drei Finalisten-Teams in der Kategorie "Industrie", in der herausragende Erfinder für kommerziell erfolgreiche Technologien ausgezeichnet werden, die von großen europäischen Unternehmen mit mehr als 250 Beschäftigten und einem Jahresumsatz von mehr als 50 Mio. Euro patentiert wurden. Die Gewinner des diesjährigen Europäischen Erfinderpreises werden am 21. Juni im Rahmen einer virtuellen Preisverleihung bekannt gegeben.

Umweltfreundliche Autolackierung

Der Grundstein für ihr neuartiges System zur automatisierten, oversprayfreien Lackapplikation "EcoPaintJet" wurde 2006 gelegt, als Herre gemeinsam mit Fritz bei Dürr Systems AG ein Team für neue Technologien aufstellte. Die beiden Ingenieure teilen die Leidenschaft für die Entwicklung neuer, innovativer Lösungen und beschlossen bald, sich dem energie- und ressourcenintensiven Lackierprozess bei individuellen Autodesigns anzunehmen. Gemeinsam mit Beyl, Kleiner und Wöhr beschlossen sie, eine ähnliche Technologie wie den Tintenstahldruck mit Farbe zu entwickeln.

Im Jahr 2011 gelang Herre und seinen Kollegen der Durchbruch, als sie acht Farbdüsen automatisieren konnten, um das Aussehen eines Ford Mustang-Streifens auf einer Motorhaube nachzubilden. Der dafür verwendete Applikator öffnet und schließt alle Düsen gleichzeitig. Sechs Jahre später stellten sie ihren ersten Prototyp her, der jede Düse einzeln steuern konnte. Dieser wurde zur heutigen Version weiterentwickelt, die aus einer Düsenplatte mit 48 winzigen Löchern mit einem Durchmesser von jeweils etwa einem Zehntel Millimeter besteht.

Abgesehen von den Einsparungen bei der Lackierung kann die Erfindung auch die Nachhaltigkeit individueller Lackierungen deutlich verbessern. Derzeit werden für die Lackierung eines Designs auf einer Standardkarosserie etwa 15 Quadratmeter Folie und 20 Meter Klebeband benötigt. Das bedeutet, dass EcoPaintJet bei einer Standardproduktionslinie, die 110 000 Karosserien lackiert, dazu beiträgt, mehr als 1,5 Mio. Quadratmeter Folie und 2,2 Mio. Meter Klebeband pro Jahr einzusparen. Das Team hat errechnet, dass das neue Verfahren bis zu 30 % weniger Energie verbraucht als eine herkömmliche Lackierung, da es weniger Trocknung erfordert, was zu einer Verringerung von 30 Kilogramm CO2-Emissionen pro Fahrzeug führt.

Die Technologie könnte das Wachstum des Marktes für individuell gestaltete Autos ankurbeln, zunächst für High-End-Modelle oder zur Differenzierung von Elektroautos, aber auch mit Potenzial für die Serienproduktion. Herre, Fritz und ihr Team arbeiten nun daran, ihr System für die Lackierung größerer Teile eines Autos oder der gesamten Karosserie anzupassen. "Wir stehen erst am Anfang der Anwendung dieser revolutionären Technologie für die Standardlackierung", sagt Herre und fügt hinzu, dass sie eines Tages auch für die Anbringung von Logos auf Zügen, Bussen oder Außenflächen verwendet werden könnte. "Wir wissen, dass es möglich sein wird, unser System für die Außenlackierung einzusetzen und das wird zukünftig unser Ziel und unsere Aufgabe sein: Ganze Fahrzeuge ohne Overspray zu lackieren. Das wird die Effizienz verbessern, die Umweltbelastung verringern und damit auch die Kosten für die Hersteller senken."

Informationen zu den Erfindern

Frank Herre wurde in Lauffen am Neckar in Deutschland geboren. Nach einer Ausbildung zum Industriemechaniker im Jahr 1985 studierte er an der Fachhochschule Heilbronn Produktionstechnik und schloss das Studium 1991 ab. Anschließend wurde Herre als Produktionsingenieur bei Schmidt Sonderanlagenbau (Inlac) eingestellt und arbeitete dort fünf Jahre lang. Danach wechselte er 1997 als Teamleiter für Nicht-Automobile-Industrien zur Dürr Systems GmbH. Im Jahr 2000 wurde Herre zum Senior Manager für die Entwicklung verschiedener Anwendungen und Prozesse bei Dürr befördert.

Hans-Georg Fritz wurde in Stuttgart, Deutschland, geboren. Er studierte Chemieingenieurwesen an der Fachhochschule Stuttgart und schloss sein Studium 1988 ab. Fritz wurde beim Lackhersteller Wörwag Lackfabrik eingestellt und stieg 1996 zum Senior Manager der Pulverlackentwicklung und -produktion auf. Im Jahr 2000 wechselte er zur Dürr Systems AG in die Anwendungs- und Verfahrensentwicklung und wurde 2006 zum Leiter der Abteilung Neue Technologien befördert. Im Jahr 2010 übernahm Fritz die Leitung des Projektmanagements für Forschung und Entwicklung von Lackanwendungen ohne Overspray. In dieser Funktion übernahm er die Leitung eines Teams sowie die Koordination der Entwicklung und Optimierung von Lackierprozessen, Software und Robotern.

Das Team wird in den europäischen Patenten EP2566627B1 (2018 erteilt), EP3227030B1 (2019 erteilt), EP3554719B1 (2021 erteilt), EP3112176B1 ( 2020 erteilt) und EP2953732B1 (2020 erteilt) genannt.

Video- und Fotomaterial von Frank Herre, Hans-Georg Fritz und ihrem Team

Über den Europäischen Erfinderpreis

Der Europäische Erfinderpreis ist einer der renommiertesten Innovationspreise in Europa. Er wurde 2006 vom EPA ins Leben gerufen und ehrt Einzelpersonen und Teams, die Lösungen für einige der größten Herausforderungen unserer Zeit gefunden haben. Die Finalisten und Gewinner werden von einer unabhängigen Jury ausgewählt, die sich aus früheren Finalisten des Preises zusammensetzt. Gemeinsam prüfen sie die Vorschläge hinsichtlich ihres Beitrags zum technischen Fortschritt, zur sozialen und nachhaltigen Entwicklung und zum wirtschaftlichen Wohlstand. Das EPA verleiht den Preis in vier Kategorien (Industrie, Forschung, KMU und Nicht-EPO-Staaten) und wird darüber hinaus am 21. Juni im Rahmen einer virtuellen Zeremonie einen Preis für das Lebenswerk ausloben. Der Gewinner des Publikumspreises wird von der Öffentlichkeit aus den 13 Finalisten über ein Online-Voting auf der Webseite es EPA ermittelt. Die Stimmenabgabe ist bis zum 21. Juni 2022 möglich. Lesen Sie mehr über die Teilnahmebedingungen und Auswahlkriterien für den Europäischen Erfinderpreis.

In diesem Jahr wird das EPA zum ersten Mal auch den Young Inventors prize vergeben. Der neue Preis für junge Menschen unter 30 ist mit einer Geldprämie für die drei Finalisten dotiert, um sie weiter zu ermutigen, kreative Lösungen für drängende Herausforderungen der nachhaltigen Entwicklung zu finden.