Майкл Келлі, Allied PhotoChemical, і Девід Хагуд, Finishing Technology Solutions
Уявіть собі можливість усунути майже всі ЛОС (леткі органічні сполуки) у процесі виробництва труб, що дорівнює 10 000 фунтів ЛОС на рік. Також уявіть собі виробництво на вищих швидкостях з більшою продуктивністю та меншими витратами на деталь/лінійний фут.
Сталі виробничі процеси є ключовими для просування до більш ефективного та оптимізованого виробництва на північноамериканському ринку. Стійкість можна виміряти кількома способами:
Зменшення ЛОС
Менше споживання енергії
Оптимізована робоча сила
Швидше виробництво (більше з меншими витратами)
Більш ефективне використання капіталу
Плюс багато комбінацій вищезазначеного
Нещодавно провідний виробник труб запровадив нову стратегію для своїх операцій з покриття. Попередні базові платформи виробника для нанесення покриттів були на водній основі з високим вмістом летких органічних сполук, а також були легкозаймистими. Платформа сталого покриття, яку було впроваджено, являла собою 100% тверду технологію ультрафіолетового (УФ) покриття. У цій статті підсумовано початкову проблему замовника, процес нанесення УФ-покриття, загальні вдосконалення процесу, економію коштів і зменшення летких органічних сполук.
Операції нанесення покриттів у виробництві труб
Виробник використовував процес нанесення покриття на водній основі, який залишав безлад, як показано на зображеннях 1a та 1b. Цей процес не тільки призвів до втрати матеріалів для покриття, але й створив небезпеку для цеху, що збільшило вплив ЛОС і небезпеку пожежі. Крім того, замовник хотів покращити ефективність покриття порівняно з поточною операцією нанесення покриття на водній основі.
Хоча багато галузевих експертів безпосередньо порівнюють покриття на водній основі з УФ-покриттями, це нереалістичне порівняння та може ввести в оману. Фактичне УФ-покриття є підмножиною процесу УФ-покриття.
Рисунок 1. Процес залучення до проекту
УФ - це процес
Ультрафіолетове випромінювання — це процес, який забезпечує значні переваги для навколишнього середовища, загальне вдосконалення процесу, покращену продуктивність продукту та, так, економію на кожному лінійному покритті. Щоб успішно реалізувати проект УФ-покриттів, УФ-випромінювання необхідно розглядати як процес із трьома основними компонентами: 1) замовник, 2) інтегратор обладнання для нанесення та затвердіння УФ-променів і 3) партнер із технології покриттів.
Усі три з них мають вирішальне значення для успішного планування та впровадження системи УФ-покриття. Отже, давайте поглянемо на загальний процес залучення до проекту (рис. 1). У більшості випадків цими зусиллями керує партнер із технології УФ-покриття.
Ключем до будь-якого успішного проекту є наявність чітко визначених етапів залучення, вбудованої гнучкості та здатності адаптуватися до різних типів клієнтів та їхніх програм. Ці сім етапів взаємодії є основою для успішної взаємодії проекту з клієнтом: 1) загальне обговорення процесу; 2) обговорення ROI; 3) специфікації продукції; 4) загальна специфікація процесу; 5) вибіркові випробування; 6) RFQ / загальна специфікація проекту; 7) продовження спілкування.
Ці етапи залучення можна виконувати послідовно, деякі можуть відбуватися одночасно або їх можна міняти місцями, але всі вони повинні бути завершені. Ця вбудована гнучкість забезпечує найвищі шанси на успіх для учасників. У деяких випадках найкраще буде залучити експерта з УФ-технологій як ресурсу з цінним галузевим досвідом у всіх формах технологій нанесення покриттів, але, що найголовніше, із великим досвідом роботи з УФ-технологіями. Цей експерт може орієнтуватися в усіх питаннях і діяти як нейтральний ресурс для належної та справедливої оцінки технологій покриття.
Етап 1. Загальне обговорення процесу
Тут відбувається обмін початковою інформацією щодо поточного процесу замовника з чітким визначенням поточного макета та чітко визначеними позитивними/негативними моментами. У багатьох випадках має бути укладена угода про взаємне нерозголошення (NDA). Потім слід визначити чітко визначені цілі вдосконалення процесу. Вони можуть включати:
Екологічність – зменшення летких органічних сполук
Скорочення та оптимізація праці
Покращена якість
Збільшена швидкість лінії
Зменшення площі приміщення
Огляд енерговитрат
Ремонтопридатність системи покриття – запчастини та ін.
Далі визначаються конкретні показники на основі цих ідентифікованих удосконалень процесу.
Етап 2. Обговорення рентабельності інвестицій (ROI).
Важливо розуміти ROI для проекту на початкових етапах. Хоча рівень деталізації не обов’язково повинен бути рівнем, необхідним для затвердження проекту, замовник повинен мати чітке окреслення поточних витрат. Вони повинні включати вартість виробу, погонний фут тощо; енергетичні витрати; витрати на інтелектуальну власність (ІВ); витрати на якість; витрати на оператора / обслуговування; витрати на стійкість; і вартість капіталу. (Щоб отримати доступ до калькуляторів ROI, перегляньте кінець цієї статті.)
Етап 3. Обговорення специфікації товару
Як і для будь-якого продукту, який виготовляється сьогодні, основні специфікації продукту визначаються під час початкових обговорень проекту. Що стосується застосування покриттів, ці специфікації продукту з часом змінювалися, щоб задовольнити виробничі потреби, і, як правило, не відповідають поточному процесу покриття замовника. Ми називаємо це «сьогодні проти завтра». Це балансування між розумінням поточних специфікацій продукту (які можуть не відповідати поточному покриттю) і визначенням майбутніх потреб, які є реалістичними (що завжди є актом балансування).
Етап 4. Загальні характеристики процесу
Рисунок 2. Удосконалення процесу, доступні при переході від процесу нанесення покриттів на водній основі до процесу нанесення УФ-покриттів
Клієнт повинен повністю зрозуміти та визначити поточний процес, а також позитивні та негативні сторони існуючої практики. Це важливо розуміти інтегратору ультрафіолетових систем, тому те, що йде добре, а те, що ні, можна враховувати при проектуванні нової УФ-системи. Саме тут УФ-процес пропонує значні переваги, які включають збільшення швидкості нанесення покриттів, зменшення вимог до площі підлоги та зниження температури та вологості (див. Малюнок 2). Настійно рекомендується спільне відвідування виробничого підприємства замовника, яке забезпечує чудову основу для розуміння потреб і вимог замовника.
Етап 5. Демонстраційний та пробний запуски
Замовник та інтегратор УФ-систем також повинні відвідати підприємство-постачальника покриттів, щоб кожен міг взяти участь у моделюванні процесу нанесення УФ-покриття замовником. Протягом цього часу з’явиться багато нових ідей і пропозицій, оскільки відбуватимуться такі заходи:
Моделювання, зразки та тестування
Порівняльний тест шляхом тестування конкурентних покриттів
Перегляньте найкращі практики
Перегляньте процедури сертифікації якості
Зустрічайте УФ-інтегратори
Розробіть детальний план подальших дій
Етап 6. RFQ / Загальна специфікація проекту
Документ із запитом пропозицій замовника повинен містити всю відповідну інформацію та вимоги до нової операції УФ-покриття, як визначено в обговоренні процесу. Документ має включати найкращі практики, визначені компанією, що займається технологією УФ-покриттів, яка може включати нагрівання покриття за допомогою системи нагріву з водяною сорочкою до наконечника пістолета; підігрів та перемішування тоталізатора; і ваги для вимірювання витрати покриття.
Етап 7. Безперервне спілкування
Засоби зв’язку між клієнтом, УФ-інтегратором і УФ-покриттям є критично важливими, і їх слід заохочувати. Сучасні технології роблять дуже зручним планування та участь у регулярних викликах Zoom/конференції. Під час встановлення УФ-обладнання або системи не повинно бути несподіванок.
Результати, реалізовані виробником труб
У будь-якому проекті з УФ-покриттям важливо враховувати загальну економію коштів. У цьому випадку виробник реалізував економію в кількох сферах, включаючи витрати на електроенергію, витрати на оплату праці та витратні матеріали для покриття.
Витрати на енергію – мікрохвильове УФ проти індукційного нагріву
У типових системах покриття на водній основі існує потреба в попередньому або післяіндукційному нагріванні труби. Індукційні нагрівачі є дорогими, споживають високу енергію і можуть мати значні проблеми з обслуговуванням. Крім того, рішення на водній основі вимагало споживання енергії індукційним нагрівачем 200 кВт проти 90 кВт, використовуваних мікрохвильовими ультрафіолетовими лампами.
Таблиця 1. Економія понад 100 кВт/год завдяки використанню мікрохвильової УФ-системи з 10 лампами порівняно з системою індукційного нагріву
Як видно з таблиці 1, виробник труб заощадив понад 100 кВт на годину після впровадження технології УФ-покриття, а також знизив витрати на електроенергію більш ніж на 71 000 доларів США на рік.
Рисунок 3. Ілюстрація річної економії електроенергії
Економія за рахунок цього скороченого споживання енергії була оцінена на основі розрахункової вартості електроенергії в 14,33 цента/кВт-год. Зменшення споживання енергії на 100 кВт/год, розраховане на дві зміни протягом 50 тижнів на рік (п’ять днів на тиждень, 20 годин на зміну), призводить до економії 71 650 доларів США, як показано на малюнку 3.
Зниження витрат на оплату праці – оператори та технічне обслуговування
Оскільки виробничі підприємства продовжують оцінювати свої витрати на оплату праці, процес ультрафіолетового випромінювання забезпечує унікальну економію, що стосується годин роботи оператора та технічного обслуговування. З покриттями на водній основі вологе покриття може затвердіти нижче за течією на транспортно-розвантажувальному обладнанні, яке зрештою потрібно видалити.
Оператори виробничого підприємства витратили загалом 28 годин на тиждень, видаляючи/очищаючи покриття на водній основі з наступного обладнання для обробки матеріалів.
На додаток до економії коштів (приблизно 28 робочих годин х 36 доларів США [обтяжена вартість] за годину = 1008,00 доларів США на тиждень або 50 400 доларів США на рік), вимоги до фізичної праці для операторів можуть викликати розчарування, займати багато часу та бути просто небезпечними.
Клієнт планував очищення покриття на кожен квартал із витратами на оплату праці 1900 доларів США на квартал, плюс понесені витрати на видалення покриття, що склало 2500 доларів США. Загальна економія за рік склала 10 000 доларів.
Економія покриття – на водній основі проти УФ
Виробництво труб на місці замовника становило 12 000 тонн на місяць труби діаметром 9,625 дюйма. У підсумку це дорівнює приблизно 570 000 погонних футів / ~ 12 700 штук. Процес нанесення нової технології УФ-покриття включав розпилювачі великого об’єму/низького тиску з типовою товщиною мішені 1,5 мил. Затвердіння було виконано за допомогою ультрафіолетових мікрохвильових ламп Heraeus. Економія витрат на покриття та витрати на транспортування/внутрішнє оброблення підсумовано в таблицях 2 і 3.
Таблиця 2. Порівняння вартості покриття – УФ-покриття та покриття на водній основі на погонний фут
Таблиця 3. Додаткова економія завдяки меншим витратам на вхідне транспортування та скороченню обробки матеріалів на місці
Крім того, можна досягти додаткової економії витрат на матеріали та робочу силу та підвищення ефективності виробництва.
УФ-покриття підлягають відновленню (покриття на водній основі – ні), що забезпечує щонайменше 96% ефективності.
Оператори витрачають менше часу на очищення та обслуговування обладнання для нанесення, оскільки УФ-покриття не висихає, якщо не піддаватися ультрафіолету високої інтенсивності.
Швидкість виробництва є вищою, і клієнт має потенціал збільшити швидкість виробництва від 100 футів за хвилину до 150 футів за хвилину – збільшення на 50%.
Обладнання УФ-технологічного процесу зазвичай має вбудований цикл промивання, який відстежується та планується за годинами виробництва. Це можна налаштувати відповідно до потреб замовника, що призводить до зменшення робочої сили, необхідної для очищення системи.
У цьому прикладі клієнт заощадив 1 277 400 доларів США на рік.
Зменшення ЛОС
Впровадження технології УФ-покриття також зменшило ЛОС, як показано на малюнку 4.
Рисунок 4. Зменшення ЛОС в результаті застосування УФ-покриття
Висновок
Технологія УФ-покриттів дозволяє виробникам труб практично усунути леткі органічні сполуки під час нанесення покриттів, а також забезпечити стійкий виробничий процес, який покращує продуктивність і загальну продуктивність продукту. Системи УФ-покриття також забезпечують значну економію коштів. Як зазначено в цій статті, загальна економія замовника перевищила 1 200 000 доларів США на рік, а також було усунено понад 154 000 фунтів викидів ЛОС.
Для отримання додаткової інформації та доступу до калькуляторів ROI відвідайте www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Щоб отримати додаткові вдосконалення процесу та приклад калькулятора ROI, відвідайте www.uvebtechnology.com.
БІЧНА ПАНЕЛЬ
Стійкість процесу нанесення УФ-покриття / Екологічні переваги:
Не містить летких органічних сполук (ЛОС)
Відсутність небезпечних забруднювачів повітря (HAP)
Негорючий
Без розчинників, води та наповнювачів
Немає проблем з вологістю або температурою виробництва
Загальні покращення процесу завдяки УФ-покриттям:
Висока швидкість виробництва від 800 до 900 футів на хвилину залежно від розміру продукту
Невеликий фізичний слід менше 35 футів (лінійна довжина)
Мінімум незавершеного виробництва
Миттєво висихає без необхідності подальшого затвердіння
Немає проблем із вологим покриттям після
Немає коригування покриття в залежності від температури або вологості
Немає спеціального поводження/зберігання під час зміни зміни, технічного обслуговування або зупинок у вихідні
Зменшення витрат на робочу силу, пов’язаних з операторами та обслуговуванням
Можливість регенерації надмірного розпилення, повторної фільтрації та повторного введення в систему покриття
Покращені характеристики продукту завдяки УФ-покриттям:
Покращені результати тестування вологості
Чудові результати тестування соляного туману
Можливість налаштування атрибутів покриття та кольору
Доступні прозорі лаки, металік і кольори
Нижчі витрати на лінійне покриття стопи, як показано в калькуляторі ROI:
Час публікації: 14 грудня 2023 р
