Michael Kelly (Allied PhotoChemical) ve David Hagood (Finishing Technology Solutions) tarafından.
Boru ve tüp üretim sürecinde neredeyse tüm uçucu organik bileşikleri (VOC'ler) ortadan kaldırabildiğinizi, bunun da yılda on binlerce kilogram VOC'ye denk geldiğini hayal edin. Ayrıca daha yüksek üretim hızlarında, daha yüksek verimlilikle ve parça/metre başına daha düşük maliyetle üretim yapabildiğinizi de hayal edin.
Sürdürülebilir üretim süreçleri, Kuzey Amerika pazarında daha verimli ve optimize edilmiş üretime doğru ilerlemenin anahtarıdır. Sürdürülebilirlik çeşitli şekillerde ölçülebilir:
VOC azaltımı
Daha az enerji kullanımı
Optimize edilmiş işgücü
Daha hızlı üretim çıktısı (daha az kaynakla daha fazla verim)
sermayenin daha verimli kullanımı
Ayrıca, yukarıdakilerin birçok kombinasyonu da mevcuttur.
Yakın zamanda, önde gelen bir boru üreticisi, kaplama işlemleri için yeni bir strateji uygulamaya koydu. Üreticinin daha önce kullandığı kaplama platformları, yüksek VOC (uçucu organik bileşik) içeriğine sahip ve aynı zamanda yanıcı olan su bazlı kaplamalardı. Uygulanan sürdürülebilir kaplama platformu ise %100 katı madde içeren ultraviyole (UV) kaplama teknolojisi oldu. Bu makalede, müşterinin başlangıçtaki sorunu, UV kaplama süreci, genel süreç iyileştirmeleri, maliyet tasarrufları ve VOC azaltımı özetlenmiştir.
Tüp Üretiminde Kaplama İşlemleri
Üretici, Resim 1a ve 1b'de görüldüğü gibi, geride kirliliğe neden olan su bazlı bir kaplama işlemi kullanıyordu. Bu işlem sadece kaplama malzemelerinin israfına yol açmakla kalmıyor, aynı zamanda VOC maruziyetini ve yangın riskini artıran bir atölye ortamı da oluşturuyordu. Ayrıca, müşteri mevcut su bazlı kaplama işlemine kıyasla daha iyi bir kaplama performansı istiyordu.
Birçok sektör uzmanı su bazlı kaplamaları UV kaplamalarla doğrudan karşılaştırsa da, bu gerçekçi bir karşılaştırma değildir ve yanıltıcı olabilir. Gerçek UV kaplama, UV kaplama sürecinin bir alt kümesidir.
Şekil 1. Proje katılım süreci
UV bir işlemdir.
UV, önemli çevresel avantajlar, genel süreç iyileştirmeleri, gelişmiş ürün performansı ve evet, metre başına kaplama maliyetinde tasarruf sağlayan bir işlemdir. Başarılı bir UV kaplama projesi uygulamak için UV, üç ana bileşenden oluşan bir süreç olarak ele alınmalıdır: 1) müşteri, 2) UV uygulama ve kürleme ekipmanı entegratörü ve 3) kaplama teknolojisi ortağı.
Bu üç unsurun tamamı, UV kaplama sisteminin başarılı bir şekilde planlanması ve uygulanması için kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, genel proje katılım sürecine bir göz atalım (Şekil 1). Çoğu durumda, bu çaba UV kaplama teknolojisi ortağı tarafından yönetilir.
Başarılı bir projenin anahtarı, farklı müşteri tiplerine ve uygulamalarına uyum sağlayabilme esnekliğine sahip, açıkça tanımlanmış etkileşim adımlarına sahip olmaktır. Bu yedi etkileşim aşaması, müşteriyle başarılı bir proje etkileşiminin temelini oluşturur: 1) genel süreç görüşmesi; 2) yatırım getirisi (ROI) görüşmesi; 3) ürün özellikleri; 4) genel süreç özellikleri; 5) örnek denemeler; 6) teklif talebi (RFQ) / genel proje özellikleri; ve 7) sürekli iletişim.
Bu katılım aşamaları seri olarak takip edilebilir, bazıları aynı anda gerçekleşebilir veya birbirleriyle değiştirilebilir, ancak hepsinin tamamlanması gerekir. Bu yerleşik esneklik, katılımcılar için en yüksek başarı şansını sağlar. Bazı durumlarda, her türlü kaplama teknolojisinde değerli endüstri deneyimine sahip, ancak en önemlisi güçlü UV proses deneyimine sahip bir UV proses uzmanını kaynak olarak kullanmak en iyisi olabilir. Bu uzman, tüm sorunları ele alabilir ve kaplama teknolojilerini doğru ve adil bir şekilde değerlendirmek için tarafsız bir kaynak olarak hareket edebilir.
Aşama 1. Genel Süreç Tartışması
Bu aşamada, müşterinin mevcut süreciyle ilgili ilk bilgiler paylaşılır; mevcut düzen net bir şekilde tanımlanır ve olumlu/olumsuz yönler açıkça belirlenir. Çoğu durumda, karşılıklı bir gizlilik sözleşmesi (NDA) imzalanmalıdır. Ardından, net bir şekilde tanımlanmış süreç iyileştirme hedefleri belirlenmelidir. Bunlar şunları içerebilir:
Sürdürülebilirlik – Uçucu Organik Bileşik (VOC) azaltımı
İş gücü azaltma ve optimizasyon
Geliştirilmiş kalite
Artan hat hızı
Zemin alanının azaltılması
Enerji maliyetlerinin incelenmesi
Kaplama sisteminin bakım kolaylığı – yedek parçalar, vb.
Ardından, belirlenen bu süreç iyileştirmelerine dayalı olarak belirli ölçütler tanımlanır.
2. Aşama. Yatırım Getirisi (ROI) Tartışması
Projenin başlangıç aşamalarında yatırım getirisini (ROI) anlamak önemlidir. Detay seviyesi proje onayı için gerekli olan seviyede olmasa da, müşterinin mevcut maliyetlerin net bir özetine sahip olması gerekir. Bunlar; ürün başına maliyet, metre başına maliyet vb.; enerji maliyetleri; fikri mülkiyet (IP) maliyetleri; kalite maliyetleri; işletme/bakım maliyetleri; sürdürülebilirlik maliyetleri ve sermaye maliyetini içermelidir. (ROI hesaplayıcılarına erişim için bu makalenin sonuna bakın.)
3. Aşama. Ürün Özelliklerinin Görüşülmesi
Günümüzde üretilen her üründe olduğu gibi, temel ürün özellikleri ilk proje görüşmelerinde tanımlanır. Kaplama uygulamaları söz konusu olduğunda, bu ürün özellikleri üretim ihtiyaçlarını karşılamak için zaman içinde gelişmiştir ve genellikle müşterinin mevcut kaplama süreciyle karşılanmamaktadır. Buna "bugün ve yarın" diyoruz. Mevcut ürün özelliklerini anlamak (ki bunlar mevcut kaplama ile karşılanmayabilir) ve gerçekçi gelecekteki ihtiyaçları tanımlamak (ki bu her zaman bir denge meselesidir) arasında bir denge kurma çabasıdır.
Aşama 4. Genel Proses Özellikleri
Şekil 2. Su bazlı kaplama işleminden UV kaplama işlemine geçildiğinde elde edilebilecek işlem iyileştirmeleri.
Müşteri, mevcut uygulamaların olumlu ve olumsuz yönleriyle birlikte, mevcut süreci tam olarak anlamalı ve tanımlamalıdır. Bu, UV sistem entegratörünün anlaması için önemlidir, böylece yeni UV sisteminin tasarımında iyi giden ve iyi gitmeyen şeyler dikkate alınabilir. İşte burada UV prosesi, kaplama hızının artması, alan gereksinimlerinin azalması ve sıcaklık ve nemde azalma gibi önemli avantajlar sunmaktadır (Şekil 2'ye bakınız). Müşterinin üretim tesisine ortak bir ziyaret şiddetle tavsiye edilir ve müşterinin ihtiyaçlarını ve gereksinimlerini anlamak için harika bir çerçeve sağlar.
Aşama 5. Gösteri ve Deneme Çalışmaları
Kaplama tedarikçisinin tesisi de müşteri ve UV sistem entegratörü tarafından ziyaret edilmeli ve herkesin müşterinin UV kaplama sürecinin simülasyonuna katılması sağlanmalıdır. Bu süre zarfında, aşağıdaki faaliyetler gerçekleşirken birçok yeni fikir ve öneri ortaya çıkacaktır:
Simülasyon, örnekler ve testler
Rakip kaplama ürünlerini test ederek kıyaslama yapın.
En iyi uygulamaları gözden geçirin
Kalite belgelendirme prosedürlerini gözden geçirin.
UV entegratörleriyle tanışın
İleriye dönük ayrıntılı bir eylem planı geliştirin.
Aşama 6. Teklif Talebi / Genel Proje Şartnamesi
Müşterinin teklif talebi belgesi, süreç görüşmelerinde tanımlanan yeni UV kaplama işlemi için ilgili tüm bilgileri ve gereksinimleri içermelidir. Belge, UV kaplama teknolojisi şirketi tarafından belirlenen en iyi uygulamaları da içermelidir; bunlar arasında kaplamanın su ceketli bir ısı sistemiyle tabanca ucuna ısıtılması; taşıma kabının ısıtılması ve karıştırılması; ve kaplama tüketimini ölçmek için teraziler yer alabilir.
7. Aşama. Sürekli İletişim
Müşteri, UV entegratörü ve UV kaplama şirketi arasındaki iletişim araçları kritik öneme sahiptir ve teşvik edilmelidir. Günümüz teknolojisi, düzenli Zoom/konferans tipi görüşmeler planlamayı ve bunlara katılmayı çok kolaylaştırıyor. UV ekipmanı veya sistemi kurulurken hiçbir sürpriz yaşanmamalıdır.
Boru Üreticisi Tarafından Elde Edilen Sonuçlar
Herhangi bir UV kaplama projesinde dikkate alınması gereken kritik bir alan, genel maliyet tasarrufudur. Bu durumda, üretici enerji maliyetleri, işçilik maliyetleri ve kaplama sarf malzemeleri de dahil olmak üzere çeşitli alanlarda tasarruf sağlamıştır.
Enerji Maliyetleri – Mikrodalga ile Çalışan UV ve İndüksiyon Isıtma Karşılaştırması
Tipik su bazlı kaplama sistemlerinde, tüpün ön veya son indüksiyonla ısıtılması gereklidir. İndüksiyon ısıtıcılar pahalıdır, yüksek enerji tüketir ve önemli bakım sorunlarına yol açabilir. Ayrıca, su bazlı çözelti, mikrodalga UV lambalarının kullandığı 90 kW'a karşılık 200 kW'lık bir indüksiyon ısıtıcı enerji tüketimi gerektirir.
Tablo 1. 10 lambalı mikrodalga UV sistemi ile indüksiyonlu ısıtma sistemi karşılaştırıldığında saatte 100 kW'tan fazla maliyet tasarrufu.
Tablo 1'de görüldüğü gibi, boru üreticisi UV kaplama teknolojisini uyguladıktan sonra saatte 100 kW'tan fazla enerji tasarrufu sağlarken, aynı zamanda yıllık enerji maliyetlerini de 71.000 dolardan fazla azalttı.
Şekil 3. Yıllık elektrik maliyeti tasarruflarının gösterimi
Bu enerji tüketimindeki azalmanın maliyet tasarrufu, tahmini elektrik maliyeti olan 14,33 sent/kWh üzerinden hesaplanmıştır. Yılda 50 hafta boyunca iki vardiya (haftada beş gün, vardiya başına 20 saat) üzerinden hesaplanan 100 kW/saatlik enerji tüketimi azalması, Şekil 3'te gösterildiği gibi 71.650 dolarlık bir tasarrufla sonuçlanmaktadır.
İşçilik Maliyetlerinin Azaltılması – Operatörler ve Bakım
Üretim yapan işletmeler işçilik maliyetlerini değerlendirmeye devam ederken, UV işlemi operatör ve bakım iş gücü saatlerinde benzersiz tasarruflar sunmaktadır. Su bazlı kaplamalarda, ıslak kaplama malzeme taşıma ekipmanında katılaşabilir ve sonunda çıkarılması gerekir.
Üretim tesisindeki operatörler, aşağı akış malzeme taşıma ekipmanlarından su bazlı kaplamayı çıkarmak/temizlemek için haftada toplam 28 saat harcadılar.
Maliyet tasarruflarına ek olarak (tahmini 28 çalışma saati x saatte 36 dolar [yüklenen maliyet] = haftada 1.008,00 dolar veya yılda 50.400 dolar), operatörler için fiziksel çalışma gereksinimleri sinir bozucu, zaman alıcı ve düpedüz tehlikeli olabilir.
Müşteri, her çeyrek için kaplama temizliğini hedeflemiş olup, işçilik maliyetleri çeyrek başına 1.900 dolar, kaplama sökme maliyetleri de eklendiğinde toplam 2.500 dolar olmuştur. Yıllık toplam tasarruf 10.000 dolara ulaşmıştır.
Kaplama Maliyetinde Tasarruf – Su Bazlı Kaplama vs. UV Kaplama
Müşteri tesisinde aylık 9,625 inç çapında 12.000 ton boru üretimi gerçekleştiriliyordu. Özetle, bu yaklaşık 570.000 lineer fit / ~ 12.700 adet boruya denk gelmektedir. Yeni UV kaplama teknolojisinin uygulama süreci, tipik hedef kalınlığı 1,5 mil olan yüksek hacimli/düşük basınçlı püskürtme tabancalarını içeriyordu. Kürleme, Heraeus UV mikrodalga lambaları kullanılarak gerçekleştirildi. Kaplama maliyetlerindeki ve nakliye/dahili elleçleme maliyetlerindeki tasarruflar Tablo 2 ve 3'te özetlenmiştir.
Tablo 2. Kaplama maliyet karşılaştırması – UV ve su bazlı kaplamalar (metre başına)
Tablo 3. Gelen nakliye maliyetlerinin düşmesinden ve şantiyedeki malzeme elleçlemesinin azalmasından kaynaklanan ek tasarruflar.
Ayrıca, malzeme ve işçilik maliyetlerinde ek tasarruflar ve üretim verimliliği sağlanabilir.
UV kaplamalar geri kazanılabilir özelliktedir (su bazlı kaplamalar geri kazanılamaz), bu da en az %96 verimlilik sağlar.
UV kaplama, yüksek yoğunluklu UV enerjisine maruz kalmadıkça kurumadığı için operatörler uygulama ekipmanlarını temizlemek ve bakımını yapmak için daha az zaman harcarlar.
Üretim hızları daha yüksek ve müşteri, üretim hızlarını dakikada 100 fitten dakikada 150 fite çıkarma potansiyeline sahip; bu da %50'lik bir artış anlamına geliyor.
UV proses ekipmanlarında genellikle üretim saatlerine göre izlenen ve programlanan dahili bir yıkama döngüsü bulunur. Bu, müşterinin ihtiyaçlarına göre ayarlanabilir, bu da sistem temizliği için gereken insan gücünü azaltır.
Bu örnekte, müşteri yıllık 1.277.400 dolarlık maliyet tasarrufu sağlamıştır.
VOC azaltımı
Şekil 4'te görüldüğü gibi, UV kaplama teknolojisinin uygulanması VOC'leri de azalttı.
Şekil 4. UV kaplama uygulamasının sonucu olarak VOC azalması
Çözüm
UV kaplama teknolojisi, boru üreticilerinin kaplama işlemlerinde VOC'leri neredeyse tamamen ortadan kaldırmasına olanak tanırken, aynı zamanda verimliliği ve genel ürün performansını artıran sürdürülebilir bir üretim süreci sunmaktadır. UV kaplama sistemleri ayrıca önemli maliyet tasarrufları da sağlamaktadır. Bu makalede belirtildiği gibi, müşterinin toplam tasarrufu yıllık 1.200.000 doları aşmış ve 154.000 pound'dan fazla VOC emisyonu ortadan kaldırılmıştır.
Daha fazla bilgi ve yatırım getirisi hesaplayıcılarına erişmek için www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/ adresini ziyaret edin. Ek süreç iyileştirmeleri ve yatırım getirisi hesaplayıcı örneği için www.uvebtechnology.com adresini ziyaret edin.
YAN BAR
UV Kaplama Prosesinin Sürdürülebilirliği / Çevresel Avantajları:
Uçucu Organik Bileşikler (VOC) İçermez
Tehlikeli Hava Kirletici Maddeler (HAP) İçermez
Yanmaz
Çözücü, su veya dolgu maddesi içermez.
Nem veya sıcaklık kaynaklı üretim sorunları yok.
UV Kaplamaların Sunduğu Genel Proses İyileştirmeleri:
Ürün boyutuna bağlı olarak dakikada 800 ila 900 fitin üzerinde yüksek üretim hızları.
35 fitten (doğrusal uzunluk) daha kısa fiziksel alan kaplar.
Minimum düzeyde devam eden iş
Anında kurur, sonradan kürleme gerektirmez.
Sonraki aşamalarda ıslak kaplama sorunları yok.
Sıcaklık veya nem sorunları için kaplamada herhangi bir ayarlama yapılmamıştır.
Vardiya değişimleri, bakım çalışmaları veya hafta sonu kapanışları sırasında özel işlem/depolama yapılmamalıdır.
Operatörler ve bakım ile ilgili iş gücü maliyetlerinde azalma
Püskürtme artığı geri kazanma, yeniden filtreleme ve kaplama sistemine yeniden kazandırma yeteneği.
UV Kaplamalarla Ürün Performansında İyileşme:
Geliştirilmiş nem testi sonuçları
Tuz sisi testlerinden harika sonuçlar.
Kaplama özelliklerini ve rengini ayarlama yeteneği
Şeffaf kaplamalar, metalik ve renkli seçenekler mevcuttur.
ROI hesaplayıcısının gösterdiği gibi, metre başına kaplama maliyetleri daha düşüktür:
Yayın tarihi: 14 Aralık 2023
