Il est particulièrement délicat de concevoir les cabines d'application de peinture pour que le flux d’air offre un bon environnement.
Même si la conception du flux d’air semble assez simple (souffler de l'air par le haut de la cabine et le récupérer en bas), le flux d’air est souvent loin d’être uniforme. L’ampleur de la ligne de production montre qu’obtenir un flux d’air uniforme dans les filtres et éviter un effet de soufflerie d’une cabine à l’autre relève souvent plus de l’art que de la science.
Economies de peinture
Ceci peut contrarier l’optimisation des process d'application de peinture et peut augmenter considérablement les coûts d’exploitation et réduire la productivité d’une ligne de production de bien des manières. Imaginez les économies d’énergie si l’épaisseur de la couche était réduite et uniformisée et si les taux de transfert de peinture étaient augmentés, ou le gain de productivité si la ligne nécessitait moins d’arrêts de nettoyage et d’entretien de l’équipement.
Récemment, Camfil Farr a adopté une nouvelle approche pour analyser la performance des cabines de façon plus scientifique en vue d’optimiser le flux d’air et de répondre ainsi aux problèmes de performance/coût. Il s’agit d’utiliser la dynamique numérique des fluides (ou CFD) pour modéliser les flux d’air par ordinateur selon différents scénarios. Pour ce faire, on utilise un programme CFD conçu spécialement pour la modélisation des flux d’air dans un environnement de production. L’attention portée aux flux d’air dans les ateliers de peinture ainsi que la puissance croissante des ordinateurs ont amené Ford le premier, puis d’autres constructeurs, à adopter l’approche CFD. Elle a ensuite été étendue à d’autres lignes de production et à d’autres constructeurs automobiles.
Cabine de peinture
Un exemple typique est la cabine des apprêts, figure 1. Pour plus de clarté, les cloisons et les silhouettes sont masqués.
L’air est essentiellement fourni par les filtres sur la surface supérieure de la cabine. L’air est censé descendre autour des deux cloches suspendues qui répartissent la peinture sur les surfaces horizontales, autour des huit cloches latérales pour les surfaces verticales, autour des carrosseries elles-mêmes et à travers le sol grillagé en direction de l'extraction sur rideau d'eau pour être finalement évacué.
L’espacement des plates-formes est tel qu’il y a souvent plusieurs véhicules en même temps dans la cabine et que l’espace est donc assez réduit.
Dans ce cas, les deux cloches supérieures distribuent la peinture sur les différentes parties de la carrosserie et sont donc à des niveaux différents, figure 2.
Même si l’air descend assez uniformément autour de la cloche de droite qui peint le capot, le modèle d’écoulement est brusquement interrompu autour de la cloche supérieure qui peint le toit. Les couleurs (bleu, vert, jaune et rouge) représentent l’accroissement de la vitesse de l’air.
L’air est alors dévié sur les côtés autour de la cloche, ce qui entraîne une recirculation et renvoie le flux vers le haut, juste sous la cloche. Ce flux d’air est potentiellement préjudiciable au processus de peinture.
Débit d'air
On ne peut pas compter sur le flux d’air remontant pour répartir la peinture sur la surface du véhicule. D’autres problèmes peuvent survenir : si de la peinture s’accumule sur l’automate de pulvérisation ou sur d’autres pièces de l’équipement de la cabine, cet excès de peinture risque à son tour d’être transféré à la surface de la voiture nouvellement peinte. L’utilisation de la CFD pour simuler la conception permet une analyse sans temps mort imprévu.
Cette approche permet de s’assurer de l’adéquation des modifications proposées avant de les mettre en œuvre.