يطور باحثو شركة ديملر كرايسلر لصناعة السيارات طرقاً حسابية خاصة لتحسين أساليب طلاء المركبات إلى أقصى حد ممكن. وبموجب التقنية الجديدة يمكن للشركة وقبل بدء عملية الإنتاج تحديد كيفية طلاء بدن المركبة بكفاءة عالية، أو تحسين أسلوب الطلاء الموجود مسبقاً. ويساعد التخطيط الأولي على تقليل التكاليف وتعزيز الثقة بالتخطيط الذي يسبق عملية الإنتاج.

ولا تتوافر حتى الآن برمجيات تجارية في السوق تقوم بعملية التنبؤ بعمليات الطلاء؛ ولذلك فإن باحثي الشركة يستعملون النماذج الحقيقية لمنافسة الأنظمة المتنوعة وإجراءاتها الديناميكية. وما يكتشف عبر تلك المحاكاة يمكن أن ينقل الى حقيقة.

تطبيق عملي باتجاهين

باستعمال هذه الأداة فإن بإمكان مخططي الإنتاج ومطوريه أن يختبروا مسبقاً ملاءمة بدن المركبات المصممة حديثاً لعملية الطلاء في مرحلة مبكرة؛ ولذلك فإنه بالإمكان الاستغناء عن الاختبارات المعقدة والمكلفة لأن الحسابات توفر بيانات موثوقة، وبمساعدتها يمكن للمخططين أن يحددوا مقدماً متطلبات الإنتاج ويصمموا تبعا لذلك العمليات المطلوبة. وقد تم تكييف المحاكاة الرقمية لتحسين البنية التحتية الموجودة أصلاً حتى في عمليات الإنتاج الجارية حالياً. وعلى سبيل المثال يمكن تكييف روبوتات الطلاء لتكون أسرع وأكثر دقة من عملها الحالي.

الطلاء والرش

إن مسار الآلاف من جزيئات الطلاء يتم تعقبه من قبل الكمبيوتر أثناء عملية الطلاء بالرش بدءًا من لحظة مغادرتها منفث الرش الى أن تسقط على السطح المطلوب طلاؤه. وعلى الخبير أن يأخذ في الحسبان أنه ليس جميع تلك الجزيئات تصل الى وجهتها المطلوبة فعلاً؛ ولذلك فإن نسبة الجزيئات التي تصل إلى وجهتها هي مقياس كفاءة العملية.

ويقوم باحثو ديملر كرايسلر بحساب ديناميكيات جزيئات الطلاء تحت تأثير التيار الهوائي والمجال الكهربائي المسلط الذي يتم بموجبه توجيه الجزيئات إلى وجهتها عبر عدد كبير من القوى الفيزيائية.

وبمساعدة تلك المحاكاة، فإن السماكة المتوقعة لطبقة الطلاء يمكن أن يتم تخمينه. كذلك فإن هذه الحسابات تسمح بعمل التوقعات لأفضل العمليات المتعلقة بعملية الطلاء (خاصة للمناطق الصعبة مثل الفجوات والنتوءات في البدن). ولذلك فإن الباحثين يمكن أن يحددوا الظروف المثالية للمركبات بمختلف أشكالها الهندسية.

بينما يعد رش جزيئات الطلاء واحداً من التحديات التي تواجه المحاكاة، فإن الوصف الرياضي لطبقات الطلاء المتماسكة يلعب دوراً لا يقل أهمية. فتركيبة الطلاء وتواصله وطراز الطلاء اللاحق كلها أمور لها علاقة مترابطة مع بعضها. أما المواد وانتقال الحرارة، مع اتجاه التفاعلات فيجب أن تحسب لهذا الغرض.

حمامات التغطيس

لإجراء أول عملية طلاء لا يتم رش البدن الأبيض اللون لكن يغمر في حمام. هذه العملية معروفة بطلاء الغطس الكاثودي. وهناك مدى واسع من التأثيرات يجب أن يؤخذ بالحسبان لهذه العملية مثل الجيوب الهوائية أثناء عملية التغطيس أو الزوال المفرط لسوائل الطلاء من البدن عند إخراجه من الحمام، ومن ذلك استخدام حسابات الموديل فإن باحثي الشركة يمكن أن يتنبؤوا بموقع وحجم هذه الجيوب الهوائية ويحددوا حجم الطلاء المزال من البدن. كذلك فإنهم يقيمون الأحمال الميكانيكية المسلطة على البدن الأبيض اللون أثناء عملية التغطيس وبذلك يمكنهم حساب القوى والعزوم المطلوبة لآلية تعليق البدن.

التسخين والتجفيف

يتم تسخين البدن لبضع دقائق في وحدات التجفيف بدرجة حرارة تصل إلى 180 درجة مئوية اعتماداً على مرحلة العملية. وهنا يجب على العلماء أن يتنبؤوا بالطرز التي يعتمد عليها لتوزيع درجة الحرارة وكذلك سلوك البدن بالكامل أثناء عملية التسخين.

ويتم محاكاة عملية انتقال الحرارة بواسطة عملية الحمل والإشعاع على أساس التغلب على طرز التدفق وتوزيع درجة الحرارة في المجفف. كذلك يجب أن يؤخذ في الحسبان انتقال الحرارة إلى البدن وتوصيل الحرارة عبره. أما التأثيرات الجانبية للتقنية الجديدة فتتمثل في تبخر المادة المذيبة من طبقة الطلاء والتشوه الحراري على البدن الأبيض.

أخيراً فإن التقنية الجديدة التي ابتكرها باحثو ديملر كرايسلر تساهم في جعل عملية الطلاء للمركبات فعالة واقتصادية وبجودة عالية.