Robotizovaná vakuová impregnace přispěla k významnému snížení vyřazených výrobků v důsledku nepřípustné míry pórovitosti

Obrázek 1: Lehčí a tenčí odlitky znamenají, že technologie utěsňování pórovitosti bude představovat stále důležitější krok ve výrobních procesech. Obrázky publikován se svolením společnosti Ultraseal International Obrázek 1: Lehčí a tenčí odlitky znamenají, že technologie utěsňování pórovitosti bude představovat stále důležitější krok ve výrobních procesech. Obrázky publikován se svolením společnosti Ultraseal International

Malá plocha nové pracovní buňky umožnila bezproblémovou integraci technologie v rámci stávajícího pracovního procesu.

Není žádným překvapením, že automobilový průmysl je ve Spojených státech největším zákazníkem a odběratelem technologie tlakového lití kovů. V případě aktuálně vyráběných vozidel se vysoký podíl součástí – včetně hlav válců, bloků motorů, skříní převodovek, krytů elektromotorů a konstrukčních dílů – vyrábí pomocí technologie vysokotlakého lití do forem.

Automobilový průmysl se snaží snižovat vypouštění emisí do životního prostředí, zvyšovat hospodárnost svých procesů a dosahovat vyšších výkonů. Výrobci automobilů neustále hledají způsoby, jak redukovat hmotnost vozidel nebo jakýmkoli způsobem dosahovat ekonomické efektivity. Mezi možnosti může patřit kombinace tenkostěnných odlitků s lehčími kovy, jako je hliník a hořčík.

Ruku v ruce s pokračujícím výzkumem a novými postupy či technikami lití se v praxi rozšiřuje automatizace výrobních procesů. Průmysl 4.0 naznačuje směr k vytváření chytřejších podniků, které kromě automatizace opakujících se procesů obsahují i cobotiku (zahrnující spolupráci člověka a robotu), digitální dodavatelské sítě a umělou inteligenci.

Zatímco některé bolístky, s nimiž se v rámci průmyslu potýkáme, mohou s vývojem výrobních technologií a procesů zmizet, jedna tradiční výzva stále přetrvává – tou je pórovitost. Pórovitost je jednou z vad, se kterou se u tlakového lití hliníku setkáváme nejčastěji. Tyto mikroskopické dutiny snižují hustotu součástek, což následně vede k neakceptovatelným únikům a netěsnostem. U dílů, které se používají v aplikacích, jež musejí být vzduchotěsné nebo kapalinotěsné, jako jsou palivové nebo chladicí systémy, to může představovat zásadní problém.

Neřešená tvorba pórů v odlitcích znamená plýtvání drahým materiálem, energiemi a výrobním časem a vede k nákladné výrobě zmetkových kusů.

Výzvy, kterým výrobce čelil

Přední americký výrobce motorů, terénních vozidel a motocyklů zjistil, že jeho výroba součástek tlakově litých komponent motorů je zatížena vysokou mírou zmetkovosti z důvodu nadměrného výskytu pórovitosti a netěsností.

Vzhledem k rostoucímu tlaku na dodavatelské řetězce se řešení nadměrné pórovitosti stalo důležitou součástí výrobního procesu. Dříve společnost řešila tento problém tak, že díly převážela do jiného státu (v rámci USA) ke zpracování pomocí technologie vakuové impregnace. Tento proces používal speciálně upravenou pryskyřici k vyplnění pórovitosti v automobilových odlitcích.

Takový způsob řešení však zdaleka nebyl ideální. Kromě nákladů na přepravu byl tento proces časově náročný a často prodlužoval dobu výroby finálních komponent až o týden. Aby společnost překlenula zpoždění ve výrobě, musela skladovat celotýdenní zásoby, což zabíralo cenné výrobní prostory a zvyšovalo potřebu provozního kapitálu. Navzdory vynaloženému času a úsilí se míra zmetkovosti stále pohybovala kolem 11 %.

Automatizované řešení na daném pracovišti

Ve snaze zmírnit problémy a najít nákladově efektivnější řešení se společnost obrátila na Ultraseal International. Společnost Ultraseal, která je lídrem v oblasti utěsňování pórovitosti a netěsností v tlakově litých, slinutých a elektrických komponentech, navrhla automatizovaný proces využívající robotickou manipulaci se součástkami, který nabídl vyšší produktivitu, lepší hospodárnost, spolehlivější míru utěsnění a příznivější ekologické vlastnosti.

Inženýři Ultrasealu spolupracovali se zmíněnou společností na návrhu a instalaci plně automatizovaného robotického vakuového impregnačního systému. Řešení na míru nabízí rychlé časy cyklů v kombinaci s nejlepším výkonem ve své kategorii, díky čemuž se během počátečního zkušebního provozu snížila 11% zmetkovost na nulu a původní týdenní doba realizace se zkrátila na pouhých 12 minut.

Malé rozměry pracovní stanice umožňují její integraci do stávající výrobní linky, aniž by došlo k omezení dalších pracovních toků nebo podlahové plochy. Systém je navržen pro zpracovávání dílů ze dvou různých výrobních linek. Lze jej předem naprogramovat tak, aby zpracovával součásti z kterékoli linky nebo střídavě z obou, což nabízí naprostou flexibilitu.

Použití automatizace vede ke zvýšení kvality finálních produktů. Kromě toho, že řešení nabízí 100% účinnost utěsnění, řeší také problémy s poškozením součástek v důsledku manipulace a zpracování, a to pomocí konzistentní lesklé černé povrchové úpravy. Problémy s korozí eliminuje používáním multifunkčního inhibitoru koroze.

Systém Ultraseal je integrován se softwarem, který nabízí přehled o řízení procesu spolu se záznamem dat. Kromě zajištění sledovatelnosti šarže a řízení procesu lze systém využít pro účely vzdálené diagnostiky, optimalizace výkonu systému a pro minimalizaci počtu neplánovaných odstávek.

PLE2104 MAG Ultraseal image 2Obrázek 2: Systém recyklace těsnicího tmelu Ultraseal umožňuje zpětné získání těsnicího tmelu vymytého z jednotlivých dílů z roztoku určeného pro mytí za studena, což umožňuje opětovné použití jak těsnicího tmelu, tak roztoku pro mytí za studena.

Snížení nákladů díky stále většímu podílu robotizace výroby

Přestože zavádění konceptu Průmysl 4.0 je pořád ve fázi vývoje, prvky chytré továrny se stále častěji používají ve výrobních linkách, protože chytré technologie a zařízení připojená k internetu věcí (IoT) nahrazují nebo zefektivňují tradiční výrobní procesy.

Kdysi byla robotická automatizace dosažitelná pouze pro větší podniky s velkými rozpočty, nyní je cenově příznivější a dostupnější pro organizace všech velikostí. Dochází k redukci velikosti podlahové plochy a je umožněno, aby výrobní procesy probíhaly po delší dobu. Automatizované systémy nabízejí rovněž zvýšenou míru opakovatelnosti. V případě robotického vakuového impregnačního systému Ultraseal jsou zařízení, chemikálie a procesy ekonomičtější a ekologičtější než jejich tradiční alternativy.

Impregnace odlitků se obvykle provádí ve třech fázích: nejprve se díly vloží do automatického konvektomatu a před nanesením kapalného impregnačního prostředku se z případných dutin vysaje vzduch pomocí vakua. Poté se díly omyjí ve studeném mycím cyklu, aby se odstranil přebytečný těsnicí tmel z povrchů součástí a kritických míst, jako jsou otvory se závity. Nakonec díly projdou cyklem vytvrzování za tepla, kdy teplo polymerizuje těsnicí hmotu v pórovitých místech a mění ji z kapalného stavu na pevný polymer.

Stejně jako při jiných výrobních procesech vzniká i během vakuové impregnace odpad. Při standardně probíhajícím impregnačním procesu se během cyklu mytí za studena z dílů smyje přibližně 95 % tmelu. Tyto chemické látky se nedají opětovně použít. Musí se s nimi nakládat jako s odpadním materiálem, který je třeba zpracovat nebo odvézt k likvidaci mimo místo použití, což zvyšuje náklady na náhradní chemikálie v procesu a značně prodražuje procesy environmentálního řízení pro uživatele.

Inovativní systém recyklace těsnicího tmelu společnosti Ultraseal umožňuje, aby těsnicí tmel, který byl vymytý z dílů, byl získán zpět z roztoku pro mytí za studena, což umožňuje opětovné použití jak těsnicího tmelu, tak roztoku pro mytí za studena. Mytí za studena tak funguje v uzavřeném cyklu, čímž odpadá nutnost neustálého doplňování velkého množství čerstvé vody, přičemž stejný objem odtéká do kanalizace.

Tento automatizovaný proces nabízí nejlepší udržitelnost ve své kategorii, snižuje spotřebu tmelu, vody a minimalizuje vypouštění odpadních vod do kanalizace. Převzetí systému do vlastních rukou dále snižuje uhlíkovou stopu výrobce tím, že odpadá nutnost dovážet komponenty ke vzdáleným dodavatelům.

Minulost vs. inovativní řešení budoucnosti

Vzhledem k tomu, že výrobci automobilů přecházejí na lehčí a tenčí odlitky, bude technologie utěsňování pórovitosti představovat v rámci výroby stále důležitější krok. Zařazení vakuové impregnace do výrobních linek může automobilovému průmyslu pomoci snížit množství odpadu, eliminovat plýtvání materiálem, prodloužit životnost součástí a příznivě ovlivnit ekologické parametry.

Společnost Ultraseal nabízí celou řadu inovativních zařízení a řešení problematiky utěsňování pórů, včetně recyklačních a automatizovaných systémů, které mohou přispět k dosažení efektivity a zvýšení ekologických referencí. Zákazníci se mohou rozhodnout, jak bude spolupráce se společností Ultraseal vypadat, tj. jaký způsob nejlépe vyhovuje jejich provozním požadavkům; mohou využít služeb řízených přímo na místě či prostřednictvím externích servisních středisek nebo zcela automatizovaných vlastních provozoven.

Díky procesu vakuové impregnace mají výrobci jistotu, že poskytli to nejlepší z hlediska kvality, udržitelnosti a odpovědnosti vůči životnímu prostředí, navíc za zlomek neúměrně vysokých nákladů spojených s likvidací zmetkových komponent.

Více informací o kompletní nabídce produktů a služeb společnosti Ultraseal International z oboru vakuové impregnace naleznete na adrese www.ultraseal-impregnation.com/us/.

Článek napsal Bob Remler, technický manažer prodeje ve společnosti Ultraseal International.

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz