Автоматическое нанесение порошковой краски

На наших глазах разворачивается IV Индустриальная Революция. На смену мускулам и механизации пришло время автоматизации и машинного интеллекта. Эволюция бережливого производства в условиях «Индустрии 4.0» предполагает развитие «умных заводов» с цифровизацией всех технологических процессов.

Нанесение порошковой краски в конвейерной линии — рутинный однообразно повторяющийся процесс, который гуманнее и экономически целесообразнее делегировать роботам. Это повысит эффективность производства и позволит выпускать продукцию лучше, быстрее и дешевле.

• Лучше: за счёт однородной и точно регулируемой толщины покрытия, а также благодаря снижению брака и зависимости от компетенций маляров;
• Быстрее: за счёт высокой производительности нанесения покрытий, в отличии от медленного физически ограниченного ручного способа покраски;
• Дешевле: за счёт оптимизации толщины слоя и снижения расхода порошковой краски, а также благодаря сокращению фонда оплаты ручного труда.

Трудовые ресурсы и «человеческий фактор»

В развитых странах человеческий труд дорого ценится. Поэтому везде, где возможно ручной труд замещают автоматами. Профессия маляров на участке порошковой покраски может быть частично либо полностью автоматизирована (роботизирована).

Дешёвая рабочая сила в развивающихся странах уже давно не добавляет конкурентного преимущества. Низкоквалифицированный персонал, с присущим ему «человеческим фактором», обходится дорого. Потеря рабочего времени и перерасход краски многократно превышают мнимую экономию от низких зарплат.

Вместо погони за дешёвой рабочей силой, для передовых автоматизированных заводов гораздо важнее правильное географическое местоположение. Ведь близость к основным рынкам сбыта повышает прибыль за счёт сокращения времени поставки, снижения расходов на логистику и складское хранение.

Недостатки и ограничения ручной покраски

• Низкая производительность: В зависимости от формы и площади деталей, один маляр может окрасить 1 - 1,5 м²/мин, то есть способность двух маляров составляет 2 - 3 м²/мин. И чем больше производительность, тем менее экономична ручная покраска.
• Высота деталей: Необходимо учитывать рост и размах рук, которых может не хватить даже с использованием удлиняющих насадок на пистолеты. Детали высотой более 1,5 м человеку красить неудобно.
• Толщина слоя краски: Вручную трудно наносить краску ровным тонким слоем, не допуская брака в виде непрокрасов. Это требует высокой дисциплины и самоотверженности. Но на практике, желая ускорить нанесение порошка и сократить количество махов, маляры увеличивают подачу краски, что ведёт к перерасходу.
• Обучение для повышения квалификации: Использование ручного труда требует профессионального обучения обслуживающего персонала. Но далеко не факт, что это поможет повысить эффективность покраски. Ведь мышечная память и природная лень гораздо сильнее обучающих и мотивационных тренингов.

Целесообразность внедрения автоматов для нанесения порошковой краски

Внедрение покрасочных автоматов / роботов может быть обусловлено как производственной необходимостью, так и экономической целесообразностью замены архаичного ручного труда.

Производственная необходимость применения автоматов следует из физических ограничений рабочей силы по производительности. А экономическая целесообразность заключается в прагматичном желании повысить эффективность использования рабочего времени и порошковой краски.

Автоматическая покрасочная группа целесообразна:

1. При производительности свыше 2,5 - 3 м²/мин (когда два маляра физически не способны прокрасить всю поверхность и нанести тонкослойное покрытие);
2. Для достижения стабильной и точно регулируемой толщины покрытий;
3. Для сокращения фонда оплаты труда и снижения расхода порошковой краски;
4. Для уменьшения брака и зависимости от компетенций рабочего персонала;
5. Для получения полного контроля над процессом покраски, со статистикой номенклатуры окрашенной продукции и расхода краски.

Цель автоматизации — повышение рентабельности и степени идеальности производственных процессов. Автоматы исключают недостатки ручного способа покраски, повышают качество полимерного покрытия и сокращают производственные расходы.

Даже если производительность не превышает физических возможностей персонала, и зарплаты относительно низки, то один только перерасход дорогостоящей краски — серьёзный повод задуматься о внедрении покрасочных автоматов.

В отличие от людей, роботы с абсолютной точностью выполняют большее количество операций за меньший промежуток времени. Роботам не нужен ни свет, ни отопление. Вдобавок, они не болеют, не уходят в декретный отпуск и не требуют повышения зарплат.

Вовсе не всегда стоит стремиться к полной автоматизации. И уж точно нет смысла в автоматизации, ради автоматизации.

Оптимальная степень автоматизации участка порошковой покраски определяется индивидуально, в процессе анализа геометрических форм окрашиваемых деталей и требуемой производительности.

Комплектация автоматической группы нанесения краски

• Автоматические распылительные пистолеты;
• Манипуляторы для перемещения пистолетов (вертикальные и горизонтальные реципрокаторы, многоосевые манипуляторы или «руки робота» со сменным углом нанесения);
• Система распознавания геометрической формы деталей на входе в покрасочную кабину (лазерные сканеры либо световые фотоэлементы) для автоматического позиционирования реципрокаторов и распылительных пистолетов относительно деталей;
• Порошковый центр для подачи краски, с автоматическим поддержанием уровня и функцией пропорционального смешивания свежего порошка и вторичного (из-под циклона или блока фильтров);
• Система автоматической импульсной продувки для очистки распылительной системы при переходе на новый цвет;
• Мощная компьютерная система управления с сенсорным экраном и программируемым контроллером.

Чтобы избежать проблем совместимости следует внедрять комплексное решение из рук одного производителя. Это касается систем сенсоров и контроллеров для сбора и обработки данных.

Пример «умной» автоматической системы напыления GEMA

Автоматы программируются для каждой серии деталей, определённым образом размещённых на конвейере (с единой ориентацией в пространстве). Технолог задаёт оптимальные параметры распыления, позиционирование и скорость перемещения пистолетов относительно деталей.

Перед покрасочной кабиной детали проходят рамку распознавания (в данном примере это лазерный сканер). В нужный момент автоматическая группа нанесения позиционирует пистолеты по ширине деталей и запускает одну из заранее заложенных программ покраски.

При изменении скорости конвейера автоматическая система корректирует скорость движения манипуляторов и параметры распылителей для сохранения равномерной толщины покрытия. 

Экономический эффект и сроки окупаемости покрасочных автоматов

Внедрение покрасочных автоматов вместо ручного труда позволит сэкономить как на зарплатах, так и на снижении расхода порошковой краски.

В зависимости от квалификации маляров и эффективности ручных пистолетов, современные автоматы сберегут 15 - 35% порошковой краски (20 - 50 г на каждом квадратном метре окрашенной поверхности).

Следовательно, чем выше зарплата маляров и цена сохранённой краски, тем выше экономический эффект. И чем выше производительность покрасочного участка, тем короче срок окупаемости автоматической группы.

«Автоматические и ручные распылительные пистолеты GEMA имеют самый высокий коэффициент переноса порошка, а значит обеспечивают самую бережливую покраску. Мы готовы доказать наше превосходство при проведении одновременных тестов с любым производителем профессионального покрасочного оборудования».

Александр Дворцов
Официальный представитель GEMA в Украине

Преимущества автоматизации и цифровизации процесса покраски

Автоматы решают проблему несовершенства и расточительности ручного способа покраски. При этом цифровые технологии упрощают управление и дают полный контроль над ключевыми показателями процесса.

1. Высокая производительность. Начиная от производительности 10.000 м²/мес появляется смысл внедрить простые автоматические реципрокаторы для облегчения труда людей.
2. Экономия ресурсов. Эксплуатационные расходы на сервисное обслуживание автоматической группы мизерны, в сравнении с экономией порошковой краски и средств фонда оплаты труда.
3. Прогнозируемое и повторяемое качество покрытия. Точный контроль параметров нанесения порошка с поддержанием равномерной толщины слоя в заданных интервалах (регулировка толщины полимерного покрытия с точностью до 3 мкм).
4. Высокий уровень надёжности и безопасности. Умная автоматика с «защитой от дурака» и прочего «человеческого фактора» для продления периода безотказной работы. Система датчиков для анализа важных параметров и самодиагностики.
5. Полный контроль и удобство управления. Система сенсоров для учёта окрашенной продукции, расхода краски, времени работы, времени остановок при переходах с цвета на цвет и другие статистические данные. Возможность дистанционного управления параметрами нанесения в режиме реального времени (в том числе с помощью смартфона через простой интуитивно понятный интерфейс).

 

Автоматическая группа нанесения обеспечивает высокую производительность, стабильное качество и прогнозируемый расход порошковой краски на 1 м2.

 

 

Автоматизация / роботизация — единственный путь повышения производственной эффективности и сохранения конкурентоспособности. В противном случае, заводы «старой закалки» рискуют повторить печальную судьбу динозавров.

Цифровая трансформация к умному производству в Индустрии 4.0 неизбежно коснётся всех. «Корона-кризис» резко ускорил переход производственных и бизнес процессов к цифровым операционным моделям в онлайн среде. В будущем эта тенденция будет только усиливаться.

Будем рады помочь серийным производителям автоматизировать нанесение порошковой краски и повысить эффективность процесса. Стать более приспособленными к новым реалиям цифрового мира и сохранить конкурентоспособность на глобальном рынке.