Michael Kelly, Allied PhotoChemical, ja David Hagood, Finishing Technology Solutions
Kuvittele, että pystyt eliminoimaan lähes kaikki VOC-yhdisteet (haihtuvat orgaaniset yhdisteet) putkien valmistusprosessissa, mikä vastaa 10 000 puntaa VOC-yhdisteitä vuodessa. Kuvittele myös tuottavasi suuremmilla nopeuksilla suuremmalla suorituskyvyllä ja pienemmällä osa-/lineaarijalkakustannuksilla.
Kestävät valmistusprosessit ovat avainasemassa kohti tehokkaampaa ja optimoitua valmistusta Pohjois-Amerikan markkinoilla. Kestävyyttä voidaan mitata monella eri tavalla:
VOC-vähennys
Vähemmän energiankulutusta
Optimoitu työvoima
Nopeampi tuotantoteho (enemmän vähemmällä)
Pääoman tehokkaampi käyttö
Lisäksi monia yllämainittujen yhdistelmiä
Äskettäin johtava putkien valmistaja otti käyttöön uuden strategian pinnoitustoiminnassaan. Valmistajan aiemmat pinnoitusalustat olivat vesipohjaisia, jotka sisältävät runsaasti VOC-yhdisteitä ja ovat myös syttyviä. Kestävä pinnoitusalusta, joka toteutettiin, oli 100 % kiintoaineista ultravioletti (UV) pinnoitustekniikka. Tässä artikkelissa esitetään yhteenveto asiakkaan alkuperäisestä ongelmasta, UV-pinnoitusprosessista, prosessin kokonaisparannuksista, kustannussäästöistä ja VOC-vähennyksestä.
Pinnoitustoimenpiteet putkien valmistuksessa
Valmistaja käytti vesipohjaista pinnoitusprosessia, joka jätti jälkeensä sotkun, kuten kuvista 1a ja 1b näkyy. Prosessi ei vain johtanut pinnoitemateriaalien hukkaan, vaan se loi myös liikkeen lattiavaaran, joka lisäsi VOC-altistumista ja palovaaraa. Lisäksi asiakas halusi parempaa pinnoitustehoa verrattuna nykyiseen vesipohjaiseen pinnoitustoimintaan.
Vaikka monet alan asiantuntijat vertaavat vesipohjaisia pinnoitteita suoraan UV-pinnoitteisiin, tämä ei ole realistinen vertailu ja voi olla harhaanjohtava. Varsinainen UV-pinnoite on osa UV-pinnoitusprosessia.
Kuva 1. Projektin sitouttamisprosessi
UV on prosessi
UV on prosessi, joka tarjoaa merkittäviä ympäristöetuja, yleisiä prosessiparannuksia, paremman tuotteen suorituskyvyn ja kyllä, lineaarisen jalan pinnoitteen säästöjä. UV-pinnoiteprojektin onnistuneen toteuttamisen kannalta UV on nähtävä prosessina, jossa on kolme pääkomponenttia – 1) asiakas, 2) UV-pinnoitus- ja kovetuslaitteiden integraattori ja 3) pinnoiteteknologiakumppani.
Kaikki nämä kolme ovat kriittisiä UV-pinnoitusjärjestelmän onnistuneen suunnittelun ja toteutuksen kannalta. Katsotaanpa siis hankkeen yleistä sitoutumisprosessia (kuva 1). Useimmissa tapauksissa tätä työtä johtaa UV-pinnoitusteknologiakumppani.
Avain onnistuneeseen projektiin on selkeästi määritellyt sitoutumisvaiheet, joissa on sisäänrakennettu joustavuus ja kyky mukautua erilaisiin asiakkaisiin ja heidän sovelluksiinsa. Nämä seitsemän sitouttamisvaihetta ovat perusta onnistuneelle projektiyhteistyölle asiakkaan kanssa: 1) kokonaisprosessikeskustelu; 2) ROI-keskustelu; 3) tuotteen tekniset tiedot; 4) prosessin yleinen spesifikaatio; 5) näytekokeet; 6) RFQ / projektin kokonaisspesifikaatio; ja 7) jatkuva viestintä.
Näitä sitoutumisvaiheita voidaan seurata sarjassa, jotkut voivat tapahtua samanaikaisesti tai ne voidaan vaihtaa keskenään, mutta ne kaikki on suoritettava loppuun. Tämä sisäänrakennettu joustavuus tarjoaa suurimmat mahdollisuudet menestyä osallistujille. Joissakin tapauksissa voi olla parasta käyttää UV-prosessin asiantuntijaa resurssina, jolla on arvokasta alan kokemusta kaikenlaisista pinnoitustekniikoista, mutta mikä tärkeintä, vahva UV-prosessikokemus. Tämä asiantuntija osaa navigoida kaikissa asioissa ja toimia neutraalina resurssina arvioidakseen pinnoitusteknologioita oikein ja oikeudenmukaisesti.
Vaihe 1. Kokonaisprosessin keskustelu
Täällä vaihdetaan alustavia tietoja asiakkaan nykyisestä prosessista, jossa määritellään selkeä nykyinen asettelu ja positiiviset / negatiiviset asiat. Monissa tapauksissa pitäisi olla olemassa keskinäinen salassapitosopimus (NDA). Tämän jälkeen tulee määritellä selkeästi määritellyt prosessin parantamistavoitteet. Näitä voivat olla:
Kestävyys – VOC-vähennys
Työvoiman vähentäminen ja optimointi
Parempi laatu
Lisääntynyt linjanopeus
Lattiatilan vähentäminen
Katsaus energiakustannuksista
Pinnoitejärjestelmän huollettavuus – varaosat jne.
Seuraavaksi määritetään erityiset mittarit näiden tunnistettujen prosessiparannusten perusteella.
Vaihe 2. Investoinnin tuotto (ROI) -keskustelu
On tärkeää ymmärtää projektin ROI alkuvaiheessa. Vaikka tarkkuuden ei tarvitse olla projektin hyväksymisen tasoa, asiakkaalla tulee olla selkeä suunnitelma nykyisistä kustannuksista. Näiden tulisi sisältää kustannukset tuotetta, lineaarista jalkaa kohti jne.; energiakustannukset; henkisen omaisuuden (IP) kustannukset; laatukustannukset; käyttö-/huoltokustannukset; kestävän kehityksen kustannukset; ja pääomakustannukset. (Katso pääsy ROI-laskimiin tämän artikkelin lopusta.)
Vaihe 3. Tuotespesifikaatiokeskustelu
Kuten jokaisen nykyään valmistetun tuotteen kohdalla, tuotteen perustiedot määritellään alkuvaiheessa projektikeskusteluissa. Päällystyssovelluksissa nämä tuotespesifikaatiot ovat kehittyneet ajan myötä vastaamaan tuotantotarpeita, eivätkä ne tyypillisesti täyty asiakkaan nykyisessä pinnoitusprosessissa. Kutsumme sitä "tänään vs. huomenna". Se on tasapainoilu nykyisten tuotespesifikaatioiden ymmärtämisen (jotka eivät välttämättä täyty nykyisellä pinnoitteella) ja tulevien realististen tarpeiden määrittämisen välillä (mikä on aina tasapainotustoimi).
Vaihe 4. Prosessin yleiset tekniset tiedot
Kuva 2. Käytettävissä olevat prosessiparannukset siirryttäessä vesipohjaisesta pinnoitusprosessista UV-pinnoitusprosessiin
Asiakkaan tulee täysin ymmärtää ja määritellä nykyinen prosessi sekä olemassa olevien käytäntöjen positiiviset ja negatiiviset puolet. Tämä on tärkeää UV-järjestelmien integraattorin ymmärtämiseksi, joten uuden UV-järjestelmän suunnittelussa voidaan ottaa huomioon asiat, jotka sujuvat ja mikä ei. Tässä UV-prosessi tarjoaa merkittäviä etuja, joihin voi sisältyä lisääntynyt pinnoitusnopeus, pienempi lattiatilan tarve sekä lämpötilan ja kosteuden aleneminen (katso kuva 2). Yhteinen vierailu asiakkaan tuotantolaitokseen on erittäin suositeltavaa ja tarjoaa erinomaiset puitteet ymmärtää asiakkaan tarpeita ja vaatimuksia.
Vaihe 5. Esittely- ja koeajot
Asiakkaan ja UV-järjestelmien integraattorin tulisi myös vierailla pinnoitetoimittajan tiloissa, jotta kaikki voivat osallistua asiakkaan UV-pinnoitusprosessin simulointiin. Tänä aikana monia uusia ideoita ja ehdotuksia ilmaantuu seuraavien toimien aikana:
Simulaatio, näytteet ja testaus
Tee vertailua testaamalla kilpailukykyisiä pinnoitetuotteita
Tarkista parhaat käytännöt
Tarkista laatusertifiointimenettelyt
Tutustu UV-integraattoreihin
Kehitä yksityiskohtainen toimintasuunnitelma eteenpäin
Vaihe 6. Tarjouspyyntö / Projektin kokonaisspesifikaatio
Asiakkaan tarjouspyyntöasiakirjaan tulee sisältyä kaikki asiaankuuluvat tiedot ja vaatimukset prosessikeskusteluissa määritellylle uudelle UV-pinnoitustoiminnalle. Asiakirjan tulee sisältää UV-pinnoitusteknologiayrityksen tunnistamat parhaat käytännöt, joihin voisi kuulua pinnoitteen lämmittäminen vesivaippaisen lämpöjärjestelmän kautta aseen kärkeen; tote lämmitys ja sekoitus; ja asteikot pinnoitteen kulutuksen mittaamiseen.
Vaihe 7. Jatkuva viestintä
Asiakkaan, UV-integraattorin ja UV-pinnoiteyrityksen väliset viestintätavat ovat tärkeitä ja niitä tulisi rohkaista. Nykytekniikan ansiosta on erittäin kätevää ajoittaa ja osallistua säännöllisiin Zoom-/neuvottelutyyppisiin puheluihin. Yllätyksiä ei pitäisi tulla, kun UV-laitteita tai -järjestelmää asennetaan.
Putkenvalmistajan toteuttamat tulokset
Kaiken UV-pinnoitusprojektin kriittinen osa-alue on kokonaiskustannussäästöt. Tässä tapauksessa valmistaja saavutti säästöjä useilla alueilla, mukaan lukien energiakustannukset, työvoimakustannukset ja pinnoitteiden kulutusosat.
Energiakustannukset – Mikroaaltokäyttöinen UV vs. induktiolämmitys
Tyypillisissä vesipohjaisissa pinnoitejärjestelmissä putken esi- tai jälkilämmitys on tarpeen. Induktiolämmittimet ovat kalliita, paljon energiaa kuluttavia ja niillä voi olla huomattavia huoltoongelmia. Lisäksi vesipohjainen ratkaisu vaati 200 kw:n induktiolämmittimen energiankulutusta verrattuna mikroaalto-UV-lamppujen 90 kw:iin.
Taulukko 1. Yli 100 kW/h kustannussäästöt käyttämällä 10 lampun mikroaalto-UV-järjestelmää vs. induktiolämmitysjärjestelmä
Kuten taulukosta 1 nähdään, putkenvalmistaja saavutti yli 100 kW:n säästöjä tunnissa UV-pinnoitustekniikan käyttöönoton jälkeen, ja samalla myös energiakustannukset pienenivät yli 71 000 dollarilla vuodessa.
Kuva 3. Kuva vuotuisista sähkökustannussäästöistä
Kustannussäästöt tästä alentuneesta energiankulutuksesta arvioitiin perustuen arvioituun sähkön hintaan 14,33 senttiä/kWh. Energiankulutuksen vähennys 100 kW/tunti, laskettuna kahdelle vuorolle 50 viikolle vuodessa (viisi päivää viikossa, 20 tuntia vuorossa), tuottaa 71 650 dollarin säästöjä, kuten kuvassa 3 näkyy.
Työvoimakustannusten vähentäminen – käyttäjät ja huolto
Kun valmistusyksiköt arvioivat edelleen työvoimakustannuksiaan, UV-prosessi tarjoaa ainutlaatuisia säästöjä kuljettajan ja kunnossapidon työtuntien osalta. Vesiohenteisissa pinnoitteissa märkä pinnoite voi jähmettyä materiaalinkäsittelylaitteiden jälkeen, mikä on lopulta poistettava.
Tuotantolaitoksen käyttäjät kuluttivat yhteensä 28 tuntia viikossa vesipohjaisen pinnoitteen poistamiseen/puhdistukseen sen loppupään materiaalinkäsittelylaitteista.
Kustannussäästöjen (arviolta 28 työtuntia x 36 dollaria [kuormitetut kustannukset] tunnissa = 1 008,00 dollaria viikossa tai 50 400 dollaria vuodessa) lisäksi operaattoreiden fyysiset työvoimavaatimukset voivat olla turhauttavia, aikaa vieviä ja äärimmäisen vaarallisia.
Asiakas kohdistai pinnoitteen puhdistamisen kullekin vuosineljännekselle, jolloin työkustannukset olivat 1 900 dollaria vuosineljänneksessä sekä aiheutuneet pinnoitteen poistokustannukset, yhteensä 2 500 dollaria. Kokonaissäästöt vuodessa olivat 10 000 dollaria.
Pinnoitteen säästö – vesipohjainen vs. UV
Putkien tuotanto asiakaspaikalla oli 12 000 tonnia kuukaudessa halkaisijaltaan 9 625 tuumaa putkia. Yhteenvetona tämä vastaa noin 570 000 lineaarijalkaa / ~ 12 700 kappaletta. Uuden UV-pinnoitustekniikan levitysprosessi sisälsi suuren volyymin/matalapaineruiskutuspistooleja, joiden tyypillinen tavoitepaksuus oli 1,5 mil. Kovetus suoritettiin käyttämällä Heraeus UV -mikroaaltolamppuja. Säästöt pinnoituskustannuksissa ja kuljetus-/sisäkäsittelykuluissa on koottu taulukoihin 2 ja 3.
Taulukko 2. Pinnoituskustannusten vertailu – UV vs. vesipohjaiset pinnoitteet lineaarista jalkaa kohti
Taulukko 3. Lisäsäästöjä alhaisemmista saapuvista kuljetuskustannuksista ja materiaalinkäsittelystä työmaalla
Lisäksi voidaan saavuttaa materiaali- ja työvoimakustannusten lisäsäästöjä ja tuotannon tehokkuutta.
UV-pinnoitteet ovat kierrätettäviä (vesipohjaiset eivät), mikä mahdollistaa vähintään 96 %:n tehokkuuden.
Käyttäjät käyttävät vähemmän aikaa levityslaitteiden puhdistukseen ja kunnossapitoon, koska UV-pinnoite ei kuivu, ellei sitä altisteta voimakkaalle UV-energialle.
Tuotantonopeudet ovat nopeampia, ja asiakkaalla on mahdollisuus lisätä tuotantonopeutta 100 jalast 150 jalkaan minuutissa – lisäystä 50 %.
UV-prosessilaitteistossa on tyypillisesti sisäänrakennettu huuhtelujakso, jota seurataan ja aikataulutetaan tuotantoajon tuntien mukaan. Tätä voidaan säätää asiakkaan tarpeiden mukaan, jolloin järjestelmän siivoamiseen tarvitaan vähemmän työvoimaa.
Tässä esimerkissä asiakas saavutti 1 277 400 dollarin kustannussäästöt vuodessa.
VOC-vähennys
UV-pinnoitustekniikan käyttöönotto vähensi myös VOC-yhdisteitä, kuten kuvasta 4 näkyy.
Kuva 4. VOC-vähennys UV-pinnoitteen toteutuksen seurauksena
Johtopäätös
UV-pinnoitetekniikan avulla putkien valmistajat voivat käytännössä eliminoida VOC-yhdisteet pinnoitustoiminnassaan ja samalla tarjota kestävän valmistusprosessin, joka parantaa tuottavuutta ja tuotteen yleistä suorituskykyä. UV-pinnoitejärjestelmät tuovat myös merkittäviä kustannussäästöjä. Kuten tässä artikkelissa todetaan, asiakkaan kokonaissäästöt ylittivät 1 200 000 dollaria vuodessa ja eliminoivat yli 154 000 paunaa VOC-päästöjä.
Lisätietoja ja sijoitetun pääoman tuottoprosentin laskimia saat osoitteesta www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Lisää prosessiparannuksia ja esimerkki ROI-laskimesta löytyy osoitteesta www.uvebtechnology.com.
SIVUpalkki
UV-pinnoitusprosessin kestävyys / ympäristöedut:
Ei haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (VOC)
Ei vaarallisia ilmansaasteita (HAP)
Palamaton
Ei liuottimia, vettä tai täyteaineita
Ei kosteuden tai lämpötilan tuotannon ongelmia
UV-pinnoitteiden tarjoamat yleiset prosessiparannukset:
Nopeat tuotantonopeudet, jopa 800-900 jalkaa minuutissa, tuotteen koosta riippuen
Pieni fyysinen jalanjälki, alle 35 jalkaa (lineaarinen pituus)
Minimaalinen työmäärä
Välitön kuivuminen ilman jälkikovetusvaatimuksia
Ei loppupään märkäpinnoitusongelmia
Ei pinnoitteen säätöä lämpötila- tai kosteusongelmien vuoksi
Ei erikoiskäsittelyä/varastointia vuoromuutosten, huollon tai viikonloppuseisokkien aikana
Operaattoreihin ja ylläpitoon liittyvien työvoimakustannusten aleneminen
Mahdollisuus ottaa takaisin ylisumutus, suodattaa uudelleen ja lisätä pinnoitusjärjestelmään
Parannettu tuotteen suorituskyky UV-pinnoitteilla:
Parannetut kosteusmittaustulokset
Upeita suolasumutestaustuloksia
Mahdollisuus säätää pinnoitteen ominaisuuksia ja väriä
Saatavilla kirkkaita lakkoja, metalleja ja värejä
Alhaisemmat lineaarisen jalan pinnoituskustannukset ROI-laskimen osoittamana:
Postitusaika: 14.12.2023
