avtorja Michaela Kellyja iz podjetja Allied PhotoChemical in Davida Hagooda iz podjetja Finishing Technology Solutions
Predstavljajte si, da bi lahko v procesu proizvodnje cevi in tuljav odstranili skoraj vse HOS (hlapne organske spojine), kar pomeni več deset tisoč funtov HOS na leto. Predstavljajte si tudi, da bi proizvajali hitreje, z večjo prepustnostjo in nižjimi stroški na del/linearni čevelj.
Trajnostni proizvodni procesi so ključni za doseganje učinkovitejše in optimizirane proizvodnje na severnoameriškem trgu. Trajnost je mogoče meriti na različne načine:
Zmanjšanje HOS
Manjša poraba energije
Optimizirana delovna sila
Hitrejša proizvodnja (več z manj)
Učinkovitejša uporaba kapitala
Plus, številne kombinacije zgoraj navedenega
Vodilni proizvajalec cevi je pred kratkim uvedel novo strategijo za svoje delovanje premazovanja. Prejšnje platforme proizvajalca za premazovanje so bile na vodni osnovi, ki imajo visoko vsebnost hlapnih organskih spojin in so tudi vnetljive. Uvedena trajnostna platforma za premazovanje je bila tehnologija 100-odstotnega ultravijoličnega (UV) premazovanja s trdnimi snovmi. V tem članku so povzeti začetni problem stranke, postopek UV-premazovanja, splošne izboljšave postopka, prihranki stroškov in zmanjšanje HOS.
Postopek nanašanja premazov pri proizvodnji cevi
Proizvajalec je uporabljal postopek nanašanja premaza na vodni osnovi, ki je za seboj puščal nered, kot je prikazano na slikah 1a in 1b. Postopek ni povzročil le porabe materialov za premaz, temveč je ustvaril tudi nevarnost v delavnici, ki je povečala izpostavljenost hlapnim organskim spojinam (HOS) in nevarnost požara. Poleg tega je stranka želela boljšo učinkovitost premaza v primerjavi s trenutnim postopkom nanašanja premaza na vodni osnovi.
Čeprav mnogi strokovnjaki iz industrije neposredno primerjajo premaze na vodni osnovi z UV-premazi, to ni realna primerjava in je lahko zavajajoča. Dejanski UV-premaz je podmnožica postopka UV-premazovanja.
Slika 1. Postopek sodelovanja v projektu
UV je proces
UV je postopek, ki ponuja znatne okoljske prednosti, splošne izboljšave procesa, izboljšano delovanje izdelka in, da, prihranke na linearni meter premaza. Za uspešno izvedbo projekta UV premazov je treba na UV-premaz gledati kot na postopek s tremi glavnimi komponentami – 1) stranko, 2) integratorjem opreme za nanašanje in strjevanje UV-premazov in 3) tehnološkim partnerjem za premaze.
Vsi trije so ključni za uspešno načrtovanje in izvedbo sistema UV-premazovanja. Oglejmo si torej celoten postopek sodelovanja v projektu (slika 1). V večini primerov ta prizadevanja vodi tehnološki partner za UV-premazovanje.
Ključ do vsakega uspešnega projekta so jasno opredeljeni koraki sodelovanja z vgrajeno fleksibilnostjo in sposobnostjo prilagajanja različnim vrstam strank in njihovim aplikacijam. Teh sedem faz sodelovanja je osnova za uspešno sodelovanje s stranko pri projektu: 1) celotna razprava o procesu; 2) razprava o donosnosti naložbe; 3) specifikacije izdelka; 4) celotna specifikacija procesa; 5) vzorčni poskusi; 6) RFQ/celotna specifikacija projekta; in 7) stalna komunikacija.
Te faze sodelovanja se lahko izvajajo zaporedno, nekatere se lahko zgodijo hkrati ali pa se lahko izmenjujejo, vendar je treba vse zaključiti. Ta vgrajena fleksibilnost udeležencem zagotavlja največje možnosti za uspeh. V nekaterih primerih je morda najbolje, da se angažira strokovnjak za UV-postopke kot vir z dragocenimi izkušnjami v industriji na področju vseh oblik tehnologije premazovanja, predvsem pa z bogatimi izkušnjami na področju UV-postopkov. Ta strokovnjak se lahko znajde v vseh vprašanjih in deluje kot nevtralen vir za pravilno in pošteno oceno tehnologij premazovanja.
1. faza. Splošna razprava o procesu
Tukaj se izmenjajo začetne informacije o trenutnem procesu stranke, z jasno opredelitvijo trenutne postavitve in jasno opredeljenimi pozitivnimi/negativnimi stranmi. V mnogih primerih bi moral biti sklenjen sporazum o medsebojnem nerazkrivanju informacij (NDA). Nato je treba opredeliti jasno opredeljene cilje za izboljšanje procesa. Ti lahko vključujejo:
Trajnost – zmanjšanje HOS
Zmanjšanje in optimizacija dela
Izboljšana kakovost
Povečana hitrost linije
Zmanjšanje površine tal
Pregled stroškov energije
Vzdrževanje premaznega sistema – rezervni deli itd.
Nato se na podlagi teh opredeljenih izboljšav procesov opredelijo specifične metrike.
2. faza. Razprava o donosnosti naložbe (ROI)
Pomembno je razumeti donosnost naložbe (ROI) projekta v začetnih fazah. Čeprav raven podrobnosti ni nujno enaka ravni, ki bo potrebna za odobritev projekta, mora imeti stranka jasen pregled trenutnih stroškov. Ti morajo vključevati stroške na izdelek, na linearni čevelj itd.; stroške energije; stroške intelektualne lastnine (IP); stroške kakovosti; stroške upravljavca/vzdrževanja; stroške trajnosti; in stroške kapitala. (Za dostop do kalkulatorjev ROI glejte konec tega članka.)
Faza 3. Razprava o specifikaciji izdelka
Kot pri vsakem izdelku, ki se danes proizvaja, so osnovne specifikacije izdelka opredeljene v začetnih pogovorih o projektu. Kar zadeva uporabo premazov, so se te specifikacije izdelka sčasoma razvijale, da bi zadostile proizvodnim potrebam, in jih trenutni postopek nanašanja premazov stranke običajno ne izpolnjuje. Temu pravimo »danes proti jutri«. Gre za ravnovesje med razumevanjem trenutnih specifikacij izdelka (ki jih trenutni premaz morda ne izpolnjuje) in opredelitvijo realističnih prihodnjih potreb (kar je vedno ravnovesje).
Faza 4. Splošne specifikacije procesa
Slika 2. Izboljšave procesa, ki so na voljo pri prehodu s postopka premazovanja na vodni osnovi na postopek nanašanja UV-premazov
Stranka mora v celoti razumeti in opredeliti trenutni postopek, skupaj s pozitivnimi in negativnimi stranmi obstoječih praks. Pomembno je, da to razume tudi integrator UV sistemov, da lahko pri načrtovanju novega UV sistema upošteva, kaj gre dobro in kaj ne. Tukaj UV postopek ponuja pomembne prednosti, ki lahko vključujejo povečano hitrost nanašanja premazov, manjše potrebe po površini ter znižanje temperature in vlažnosti (glej sliko 2). Skupni obisk proizvodnega obrata stranke je zelo priporočljiv in zagotavlja odličen okvir za razumevanje potreb in zahtev stranke.
Faza 5. Demonstracija in poskusne vožnje
Stranka in integrator UV-sistemov bi morala obiskati tudi obrat dobavitelja premazov, da bi vsi lahko sodelovali v simulaciji procesa UV-premazovanja pri stranki. V tem času se bo pojavilo veliko novih idej in predlogov, saj bodo potekale naslednje dejavnosti:
Simulacija, vzorci in testiranje
Primerjalna analiza s testiranjem konkurenčnih premaznih izdelkov
Pregled najboljših praks
Pregled postopkov certificiranja kakovosti
Spoznajte UV integratorje
Razviti podroben akcijski načrt za naprej
Faza 6. RFQ / Splošna specifikacija projekta
Dokument stranke z zahtevo za ponudbo mora vsebovati vse ustrezne informacije in zahteve za novo operacijo UV-premazovanja, kot so opredeljene v razpravah o postopku. Dokument mora vključevati najboljše prakse, ki jih je opredelilo podjetje za tehnologijo UV-premazovanja, kar lahko vključuje segrevanje premaza s sistemom ogrevanja z vodnim plaščem do konice pištole; segrevanje in mešanje torbe; ter tehtnice za merjenje porabe premaza.
7. faza. Neprekinjena komunikacija
Komunikacijska sredstva med stranko, integratorjem UV-svetil in podjetjem za UV-premazovanje so ključnega pomena in jih je treba spodbujati. Današnja tehnologija omogoča zelo priročno načrtovanje in sodelovanje v rednih Zoom/konferenčnih klicih. Pri nameščanju UV-opreme ali sistema ne bi smelo biti presenečenj.
Rezultati, ki jih je dosegel proizvajalec cevi
Ključno področje, ki ga je treba upoštevati pri vsakem projektu UV-premazovanja, so skupni prihranki stroškov. V tem primeru je proizvajalec prihranil na več področjih, vključno s stroški energije, stroški dela in potrošnim materialom za premaze.
Stroški energije – UV-ogrevanje z mikrovalovnim pogonom v primerjavi z indukcijskim segrevanjem
Pri tipičnih sistemih premazov na vodni osnovi je potrebno predhodno ali naknadno indukcijsko segrevanje cevi. Indukcijski grelniki so dragi, imajo veliko porabo energije in lahko imajo znatne težave z vzdrževanjem. Poleg tega je rešitev na vodni osnovi zahtevala porabo energije indukcijskega grelnika 200 kW v primerjavi z 90 kW, ki jih uporabljajo mikrovalovne UV-žarnice.
Tabela 1. Prihranek stroškov, večji od 100 kW/uro, z uporabo 10-svetilnega mikrovalovnega UV sistema v primerjavi z indukcijskim grelnim sistemom
Kot je razvidno iz tabele 1, je proizvajalec cevi po uvedbi tehnologije UV-premazovanja prihranil več kot 100 kW na uro, hkrati pa je stroške energije zmanjšal za več kot 71.000 USD na leto.
Slika 3. Ponazoritev letnih prihrankov pri stroških električne energije
Prihranki stroškov za to zmanjšano porabo energije so bili ocenjeni na podlagi ocenjenih stroškov električne energije v višini 14,33 centa/kWh. Zmanjšanje porabe energije za 100 kW/uro, izračunano za dve izmeni po 50 tednov na leto (pet dni na teden, 20 ur na izmeno), pomeni prihranek v višini 71.650 USD, kot je prikazano na sliki 3.
Znižanje stroškov dela – upravljavci in vzdrževanje
Ker proizvodna podjetja nenehno ocenjujejo svoje stroške dela, UV-postopek ponuja edinstvene prihranke pri delovnih urah operaterjev in vzdrževanja. Pri premazih na vodni osnovi se lahko mokri premaz strdi na opremi za ravnanje z materiali, kar je sčasoma treba odstraniti.
Upravljavci proizvodnega obrata so porabili skupno 28 ur na teden za odstranjevanje/čiščenje premaza na vodni osnovi z opreme za ravnanje z materiali.
Poleg prihranka stroškov (ocenjenih 28 delovnih ur x 36 $ [obremenjeni stroški] na uro = 1.008,00 $ na teden ali 50.400 $ na leto) so lahko fizične zahteve glede dela za operaterje frustrirajoče, dolgotrajne in naravnost nevarne.
Stranka je za vsako četrtletje načrtovala čiščenje premaza, s stroški dela v višini 1.900 USD na četrtletje, plus stroški odstranjevanja premaza, kar je skupaj znašalo 2.500 USD. Skupni prihranek na leto je znašal 10.000 USD.
Prihranki pri premazu – na vodni osnovi v primerjavi z UV-premazom
Proizvodnja cevi na lokaciji stranke je znašala 12.000 ton na mesec, in sicer cevi s premerom 9,625 palca. Skupno to pomeni približno 570.000 linearnih čevljev / ~ 12.700 kosov. Postopek nanašanja nove tehnologije UV-premazovanja je vključeval visokozmogljive/nizkotlačne brizgalne pištole s tipično ciljno debelino 1,5 mila. Utrjevanje je bilo doseženo z uporabo UV-mikrovalovnih svetilk Heraeus. Prihranki pri stroških premazov in stroških prevoza/notranjega ravnanja so povzeti v preglednicah 2 in 3.
Tabela 2. Primerjava stroškov premazov – UV in vodni premazi na linearni čevelj
Tabela 3. Dodatni prihranki zaradi nižjih stroškov dohodnega prevoza in manjšega ravnanja z materialom na gradbišču
Poleg tega je mogoče doseči dodatne prihranke pri stroških materiala in dela ter povečati učinkovitost proizvodnje.
UV-premazov je mogoče reciklirati (premazov na vodni osnovi ni), kar omogoča vsaj 96-odstotno učinkovitost.
Operaterji porabijo manj časa za čiščenje in vzdrževanje opreme za nanašanje, ker se UV-premaz ne posuši, razen če je izpostavljen visokointenzivni UV-energiji.
Proizvodne hitrosti so višje, stranka pa ima možnost povečati proizvodne hitrosti s 30 metrov na minuto na 45 metrov na minuto – kar je 50-odstotno povečanje.
UV-procesna oprema ima običajno vgrajen cikel izpiranja, ki se spremlja in načrtuje glede na ure proizvodnega delovanja. To je mogoče prilagoditi potrebam stranke, kar pomeni manj delovne sile, potrebne za čiščenje sistema.
V tem primeru je stranka prihranila 1.277.400 USD na leto.
Zmanjšanje HOS
Izvedba tehnologije UV-premazovanja je prav tako zmanjšala HOS, kot je prikazano na sliki 4.
Slika 4. Zmanjšanje HOS kot posledica uporabe UV-premazov
Zaključek
Tehnologija UV-premazov omogoča proizvajalcem cevi, da praktično odpravijo HOS v svojih postopkih nanašanja premazov, hkrati pa zagotavljajo trajnosten proizvodni proces, ki izboljša produktivnost in splošno učinkovitost izdelka. Sistemi UV-premazov prav tako prinašajo znatne prihranke stroškov. Kot je opisano v tem članku, so skupni prihranki strank presegli 1.200.000 USD letno, poleg tega pa so odpravili več kot 154.000 funtov emisij HOS.
Za več informacij in dostop do kalkulatorjev donosnosti naložbe obiščite www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Za dodatne izboljšave postopka in primer kalkulatorja donosnosti naložbe obiščite www.uvebtechnology.com.
STRANSKA VRSTICA
Trajnost postopka UV-premazovanja / okoljske prednosti:
Brez hlapnih organskih spojin (HOS)
Brez nevarnih onesnaževal zraka (HAP)
Nevnetljivo
Brez topil, vode ali polnil
Brez težav s proizvodnjo vlage ali temperature
Splošne izboljšave procesa, ki jih ponujajo UV premazi:
Hitre proizvodne hitrosti od 800 do 900 čevljev na minuto, odvisno od velikosti izdelka
Majhen fizični odtis, manjši od 35 čevljev (linearna dolžina)
Minimalna količina dela v teku
Takojšnje sušenje brez zahtev po naknadnem strjevanju
Brez težav z mokrim premazovanjem po zaključku
Brez prilagajanja premaza glede na temperaturo ali vlažnost
Med menjavo izmen, vzdrževanjem ali vikend izpadi ni potrebno posebno ravnanje/skladiščenje
Zmanjšanje stroškov delovne sile, povezanih z operaterji in vzdrževanjem
Zmožnost recikliranja odvečnega razprševanja, ponovnega filtriranja in ponovne uporabe v premaznem sistemu
Izboljšana zmogljivost izdelka z UV-premazom:
Izboljšani rezultati testiranja vlažnosti
Odlični rezultati testiranja slane megle
Možnost prilagajanja lastnosti in barve premaza
Na voljo so prozorni premazi, kovinski laki in barve
Nižji stroški premaza na linearni meter, kot jih prikazuje kalkulator donosnosti naložbe:
Čas objave: 14. dec. 2023
