Mit weniger Kosten mehr Qualität

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<ul><li><p>20 JOT 6.2013</p><p>Optimierung von Pulverbeschichtungsanlagen</p><p>Mit weniger Kosten mehr QualittAngesichts des stndigen Kostendrucks und gleichzeitig steigenden Qualittsanforderungen an das </p><p>Beschichtungsergebnis ist es wichtig, die bestimmenden Beschichtungsparameter zu identizieren und </p><p>Mglichkeiten zur Optimierung zu kennen. Hilfestellung dafr gibt der folgende Beitrag.</p><p>Kosten und QualittKostenbersicht</p><p>Zur Erzielung einer dauerhaf-ten Kosteneinsparung ist die Betrach-tung des Gesamtsystems erforderlich. O bestimmt schon die Auswahl des Equipments die spteren Folgekosten, zumindest sind jedoch die Investitions-kosten der erste groe Kostenblock, der sorgsam geplant werden muss.</p><p>Im weiteren Verlauf des Betriebes einer Anlage fallen Folgekosten unter-schiedlicher Art an, die in Beschichtungs-, Betriebs- und Wartungskosten unterteilt werden knnen. Die Kosten stellen sich aus folgenden Unterkosten zusammen:Initialkosten:</p><p> InvestmentKorrekte Installation:</p><p> Erdung der AnlagenkomponentenBeschichtungskosten:</p><p> Pulververbrauch (Schichtstrke) Pulververlust (System Ezienz) Ausschusskosten (Zuverlssigkeit </p><p>und Reproduzierbarkeit) Personalkosten Energiekosten</p><p>Betriebskosten: Energiekosten Wartungszeit (Personalkosten) Wartungskosten (Verschlei- und </p><p>Ersatzteile) Qualitt</p><p>In der Regel wird Qualitt meist mit hheren Kosten in Verbindung ge-bracht. In Wirklichkeit lsst sich jedoch Qualitt und niedrigere Kosten kombi-nieren, wenn man die Zusammenhn-ge kennt und geeignete Manahmen daraus ableitet. Letztendlich geht es da-rum, mglichst wenig Pulver mglichst gleichmig aufzutragen, und dies ber das ganze Jahr. </p><p>Die dauerhafte Optimierung des Pulvereinsatzes erfllt demnach beide Anforderungen.</p><p>InvestitionskostenBeschichtungsautomatisierung</p><p>Unabhngig vom unterschied-lichen Preisgefge einzelner Anbie-ter, werden die Investitionskosten sehr stark vom gewnschten Automati-sierungsgrad der Beschichtung be-einf lusst. Eine vollautomatische Be-schichtung ist im Sinne von geringen Personalkosten (Handbeschichter) wnschenswert, jedoch ist die tech-nische Umsetzung o sehr aufwendig und teuer. </p><p>Zudem wird o zu wenig beach-tet, dass zum Betrieb einer vollauto-matischen Anlage die Anforderun-gen an das Personal, welches sich um die Parametrierung und Programmie-rung der Anlage kmmert, wesentlich hher ist als bei weniger automatisier-ten Anlagen. Hier kann es zu einer ne-</p><p>gativen berraschung kommen, wenn trotz bester Technik, kein akzeptables Ergebnis zustande kommt, weil die An-lage nur unzulnglich eingerichtet und betreut wird.</p><p>Die pauschalen Zusammenhnge zwischen Automatisierungsgrad und Investment beziehungsweise anderer Parameter zeigt Bild 1. Hier ist der Au-tomatisierungsgrad anhand der einge-setzten Bewegungstechnik dargestellt. Damit verbunden sind unterschiedli-che Techniken der Werkstckvermes-sung und der Einsatz erforderlicher Steuerungshardware.</p><p> Minimal-Automatisierung als Voraussetzung zur Pulvereinsparung</p><p>Selbst die einfachsten Anlagen las-sen sich heute so kongurieren, dass im Lauf des Beschichtungsbetriebes Pul-ver eingespart werden kann. Die meis-ten der heute installierten Anlagen sind Farbwechselanlagen, bei denen ein Zy-klonsystem als Rckgewinnungsein-</p><p>Zusammenhang zwischen Investitionskosten und Automatisierungsgrad</p><p>PULVERBESCHICHTEN J O U R N A L F R O B E R F L C H E N T E C H N I K</p></li><li><p>21JOT 6.2013</p><p>heit arbeitet. Physikalisch bedingt kann ein Zyklon nicht 100 % der ein-gebrachten Pulvermenge abscheiden sondern arbeitet mit einem bestimm-ten Abscheidewirkungsgrad. Dieser liegt bei guten Zyklonen bei etwa 95 %, das heit von 100 kg Pulver, das in ei-nen Zyklon eingebracht wird, gehen 5 kg Pulver verloren und werden im Auf-fangbehlter des Nachlters aufgefan-gen und anschlieend entsorgt.</p><p>Die Menge Pulver, die in den Zy-klon gelangt, wird als Overspray be-zeichnet. Im ersten Lsungsansatz, diesen Anteil klein zu halten, geht es darum, die Pistolen nur dann einzu-schalten, wenn ein Werkstck vorhan-den ist. Hierzu wir eine Lckensteue-rung (Bild 2) installiert, die erkennt, ob ein Werkstck kommt. In der Re-gel wird dazu eine Lichtschranke oder Lichtleiste vor die Kabine montiert, welche der Steuerung die erforderli-chen Informationen gibt, um die Pisto-len rechtzeitig ein- und auszuschalten.</p><p>Da diese Funktion nur wenige Tau-send Euro kostet und sich innerhalb krzester Zeit amortisiert, sollte je-de Anlage damit ausgestattet sein. Ei-ne einfache Nachrstbarkeit ergibt zu-dem die Mglichkeit fr Einsparungen bei bestehenden Anlagen. Dieses Prin-zip lsst sich verfeinern, indem auch die Hhenausdehnung der Werkst-cke vermessen wird und die Pistolen auch hier ein- und ausgeschaltet wer-den. Man spricht dann von einer H-hensteuerung.</p><p>Tiefensteuerung spart Pulver und ver-hin dert eine Beschdigung der Pistolen</p><p>Eine weitere, eher einfache und kostengnstige Erhhung des Automa-tisierungsgrades ist durch eine automa-tische Tiefensteuerung (Bild 3) erreich-bar. Dabei wird auch die Tiefenkontur der Werkstcke vermessen und als In-formation an die Steuerung bertra-gen. Die Pistolen werden dann immer mit einem definierten Abstand zum Werkstck positioniert.</p><p>Durch den richtigen Abstand wird der Auragswirkungsgrad von Pisto-len auf das Werkstck erhht, was zu deutlichen Pulvereinsparungen fh-ren kann, immer jedoch den manuel-len Beschichtungsaufwand reduziert </p><p>Lckensteuerung</p><p>Tiefensteuerung</p><p>Anlagenaufbau mit Werkstckerkennung am Eingang der Pulverkabine</p></li><li><p>22 JOT 6.2013</p><p>und als Nebeneekt noch eine Kolli-sion der Werkstcke mit den Pistolen verhindert.</p><p>Installation ErdungDie korrekte Erdung der Anlage ist Grundvoraussetzung dafr, dass elek-trostatisches Beschichten funktioniert und ist auerdem ein Sicherheitsas-pekt. Die Qualitt der Erdung beein-f lusst zudem den Auftragswirkungs-grad deutlich und damit die Abfallpul-vermenge. Hier lohnt sich auch eine berprfung bestehender Anlagen und die Verbesserung vorhandener Er-dungsmanahmen.</p><p>Beschichtungskosten reduzieren, Qualitt steigernGeschultes Personal</p><p>Unabhngig vom Automatisie-rungsgrad und damit verbundener Anforderungen an die Qualizierung des Personals, sollten die Anlagenbe-diener die wesentlichen Zusammen-hnge der Beschichtungsparameter kennen, um ezient arbeiten zu kn-nen und optimale Qualitt erzielen zu knnen.</p><p>Falsche Einstellungen oder falsche Ablufe, zum Beispiel beim Farbwech-sel, fhren zu minderer Qualitt und gegebenenfalls zu Reklamationskosten. Erfahrungsgem ist eine Schulung in eorie und Praxis sinnvoll und soll-te in regelmigen Abstnden wieder-holt werden.</p><p>Beschichtungsrezepturen sichern reproduzierbare Qualitt</p><p>Moderne Steuergerte und Steue-rungen ermglichen schon bei Hand-gerten die Verwendung von Be-schichtungsrezepturen. Dabei werden zunchst die zur optimalen Beschich-tung eines individuellen Werkstckes erforderlichen Parameter durch Ver-suche ermittelt und in einer Rezeptur abgespeichert. Voraussetzung dafr ist jedoch, dass die Parameter auch mit-tels Reglern reproduzierbar eingestellt werden knnen. Fr die Pistolen wer-den hierzu digitale Hochspannungs- und Lumengenregler (Bild 6) mit ge-schlossenem Regelkreis eingesetzt.</p><p>Oft sind bereits lieferantensei-tig gute Einstellwerte fr bestimm-te Werkstcktypen abgespeichert und knnen durch Kopieren und Optimie-rung auch fr andere Werkstcke an-</p><p>gepasst werden. Mit zunehmender An-zahl an Rezepten reduziert sich der Aufwand fr die Erstellung eines neu-en Rezepts.</p><p>Energiekosten einsparenBereits bei der Anlagenplanung </p><p>kann auf den zuknftigen Energie-verbrauch Einf luss genommen wer-den. Neben Komponenten, die be-reits in ihrer Bauart energieeffizi-ent sind, kann auch durch geeignete Steuerungsmanahmen der Energie-verbrauch (Strom und Lu) gesenkt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Energieezienzpakets von Wagner.</p><p>In einer Beschichtungsanlage gibt es unterschiedliche Betriebszustnde. Dazu gehren:</p><p> Normale Beschichtung Farbwechsel Pausen</p><p>Luftmengenregler mit geschlossenem Regelkreis</p><p>Unzureichend geerdete Anlagen sind ein Sicherheitsproblem und arbeiten mit einem schlechteren den Auftrags-wirkungsgrad</p><p>PULVERBESCHICHTEN J O U R N A L F R O B E R F L C H E N T E C H N I K</p></li><li><p>23JOT 6.2013</p><p> Strungen Wartung</p><p>Die ersten vier Zustnde knnen durch geeignete Sensorik automatisch erkannt werden, um dann den Energie-bedarf einzelner Komponenten anzu-passen. In einer Hochrechnung mit an-genommenen oder bekannten Anteilen dieser Zustnde, kann die Amortisa-tion der erforderlichen Mehrinvestiti-on ermittelt werden.</p><p>Regelmige Anlagenwartung sichert gleichbleibende Qualitt</p><p>Die Folgen vernachlssigter War-tung werden oft unterschtzt. Insbe-sondere die Komponenten, welche die Konstanz des Pulverausstoes beein-ussen, sollten regelmig und in ange-messenen Zyklen ausgetauscht werden. Dadurch lsst sich die durchschnittli-che Schichtstrke dauerhaft senken (Sgezahneekt) und fhrt somit zu deutlichen Kosteneinsparungen. Zu-</p><p>dem werden Reklamationen wegen fal-scher Schichtstrken vermieden.</p><p>ZusammenfassungEine hohe Beschichtungsqualitt muss nicht mit hohen Kosten erkau wer-den, sondern viele Kosten fhren so-gar zu einer schlechten Qualitt und im Extremfall sogar zu Folgekosten. Neben den Investitionskosten als Pri-mrkosten, ist der korrekte Betrieb der Anlage von entscheidender Be-deutung.</p><p>Primres Ziel muss es sein, den Pulververbrauch zu optimieren. Eine einfache Rechnung des Kosten eekts soll dies verdeutlichen. In der Tabelle sind die Parameter einer normalen Be-schichtungsanlage aufgefhrt. Es wird berechnet, welche Kostenein sparung durch die Reduktion der durchschnitt-lichen Schichtstrke um nur 1 m mg-lich ist. </p><p>Bei Beachtung und Umsetzung der genannten Manahmen sollte ein Mehrfaches dieses Betrages mglich sein. Gleichzeitig ergibt sich noch ei-ne Qualittssteigerung, mindestens je-doch eine Qualittsabsicherung. </p><p>Sgezahneekt wechselnde Schichtstrke durch schlechte Wartung</p><p>Kosteneinsparung durch optimale SchichtstrkeWerkstck Frderer Effizienz Produktion FlchenleistungHhe Geschwindigkeit je Tag m2</p><p>m m/min % h pro Tag m2</p><p>1,5 2 80 % 8 1152</p><p>Schichtdicke Flche Dichte Pulver Kosten</p><p>m m2 g/m3 Euro/kg Euro/Tag Euro/Monat Euro/Jahr</p><p>1 1152 1,5 6 10,37 207 2281</p><p>Beispiel: Kosten fr 1m Schichtstrkenunterschied</p><p>Kontakt:J. Wagner GmbH, Markdorf, Michael Topp, Tel. 07544 505-1725,michael.topp@wagner-group.com,www.wagner-group.com</p><p>Oberflchentechnik Innovationen im Anlagenbau</p><p>info@rippert.de | www.rippert.de | Fon +49 (0) 52 45 | 9 01-0 Oberflchentechnik Luftreinhaltung Ventilatoren</p></li></ul>

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