AMB na Facebooku AMB na You tube AMB na Tweeter AMB na Instagram

AMB Technic - systemy dozujące, aktywacja powierzchni

Zwrot w przyszłość - plazma zamiast chemii!

 Zwrot w przyszłość
 
Po latach wykorzystywania mokrej chemii, wiodący producent zewnętrznego oświetlenia ledowego w południowych Niemczech postanowił radykalnie zmienić proces wstępnej obróbki powierzchni pod montaż oświetlenia  Zamiast stosowania rozpuszczalników i starterów, powierzchnię do mocowania oświetlenia natynkowego przygotowuje się obecnie w sposób przyjazny dla środowiska za pomocą plazmy atmosferycznej.

/Na podstawie źródła - artykułu autorstwa INÈS A. MELAMIES/

Herbert Waldmann GmbH & Co., firma z miasta Villingen-Schwenningen w rejonie Szwabii Bawarskiej w południowych Niemczech, może być uznana za pioniera w produkcji oświetlenia, które charakteryzuje wysoka jakość, oszczędność w spożyciu energii oraz bezpieczństwo dla zdrowia i otoczenia. Przeznaczone są do oświetlania hal produkcyjnych i stanowią jedną z najlepszych koncepcji w przemyśle.

Założone w roku 1928 przedsiębiorstwo stanowiło średniej wielkości firmę rodzinną. Obecnie jest jednym z wiodoących producentów oświetlenia, urządzeń elektrycznych i technologii medycznej. Rok 2001 zapowiedział pracownikom zakładów Weldmanna nową erę wprowadzając japoński koncept o nazwie Kaizen, co tłumaczy się „ zmianą na lepsze”.

Zainspirowany tą filozofią szef firmy, Gerhard Waldmann dostosował produkcję przedsiębiorstwa do metody zarządzania wprowadzonej w latach czterdziestych przez Toyotę – JIT ( just-in-time: dokładnie na czas). Metoda ta jest obecnie uważana za standard w przemyśle samochodowym i lotniczym. Redukcja pracy w toku, poziomu zapsów i kosztów dotyczy wszystkich struktur firmy, od wdrażania, poprzez produkcję części, aż po finalny produkt.

Wysoka poprzeczka

W procesie produkcji przemysłowej odpowiednie oświetlenie w odpowiednim miejscu jest kluczowym czynnikiem wzrostu wydajności i motywacji. Jedną ze specjalizacji firmy jest produkcja oświetlenia przemysłowego, a w szczególności mocowanego do powierzchni oświetlenia zewnętrznego lamp MACH LED PLUS 40 i ONE LED. Lampy te używane są do oświetlenia wnętrza urządzeń, zwłaszcza takich, które wymagają obudowy w związku z trudnymi warunkami panującymi w ich miejscu pracy: np. unoszących się wokół opiłek metalu pochodzących ze skrawania, wiercenia, frezowania i szlifowania. 

Bezpieczne lampy

Niemniej istotny jest też inny problem: obudowa oświetlenia, panele, narzędzia, maszyny do pomiarów ciśnienia, obróbki drewna i do opakowań są również narażone na działanie substancji chemicznych takich jak smary i płyny chłodzące.
Żadna z tych substancji zanieczyszczających nie powinna zagrażać umocowaniu osłon, dlatego wymagania co do poziomu szczelności zabezpieczeń są wyjątkowo wysokie. Aby zabezpieczenie osłon miało charakter długotrwały, niezbędna jest bardzo dobra wstępna obróbka powierzchni, do której mają być przymocowane.

 Niemodne i przestarzałe

Wykorzystanie szkodliwych dla środowiska substancji mokrej chemii do wstępnej obróbki powierzchni jest nadal bardzo często stosowaną metodą.

Nie inaczej sprawy wyglądały w firmie Waldmanna. Latami robotnicy pracowali w odrębnym pomieszczeniu, gdzie czyścili powierzchnie ręcznie, ściereczką zamoczoną w rozpuszczalniku na bazie isopropranolu i zmywacza do plastiku. Nastepnie przenosili części na stanowisko przygotowawcze, gdzie oddziaływano na nie aktywatorem, a potem za pomocą aplikatora filcowego chemicznym środkiem zwiększającym przyczepność.

Czwartym krokiem był odbiór części i wysuszenie ich strumieniem powietrza, aby na koniec przewieźć je wózkiem na odległość dziesięciu metrów do montowni. Cały proces był nie tylko szkodliwy dla środowiska ze względu na wykorzystanie substancji chemicznych, ale tworzył znaczne dodatkowe koszty w związku z procesem czyszczeniem materiałów i ich przechowywaniem.

Inne czynniki takie jak okres trwałości, stabilność przechowywania starterów, czystość kabli na stanowisku – wszystkie te sprawy wymagały stałego monitorowania. Aktywatory, wzmacniacze przyczepności, części zamienne, obsługa i utrzymanie stanowiska startowego – już tylko związane z tymi aspektami wydatki wywindowały roczny koszt do pięciocyfrowej wartości.

Stało się jasne, że cały proces oparty na mokrej chemii powinien ustąpić miejsca metodzie bardziej efektywnej, a jednocześnie przyjaznej środowisku. Jedynym pytaniem było – jaki proces spełniłby oba powyższe warunki, a jednoczesnie sprostał bardzo wysokim wymaganiom dotyczącym łącza.

Plazma zamiast chemii

Waldmann dokonał zwrotu o 180 stopni w podejściu do wstępnej obróbki osłon do oświetlenia kiedy jego inżynier praktykant Denis Stehle, udał się na seminarium organizowane przez Rampfa, producenta materiałów przylepnych.
Inżynier ten dowiedział się tam z pierwszej ręki od ekspertów o czymś, o czym do tej pory jedynie słyszał, czyli o optymalizacji przyczepności. Jak dobrze wiadomo, proces jest oparty na wykorzystaniu dysz plazmowych.

Dwadzieścia lat temu, inżynierowi wydziału zastosowań plazmy z Steinhagen w Nadrenii (Północna Westfalia), udało się połączyć stan skupienia materii (rzadko wykorzystywany w przemyśle) z linią produkcyjną, tym sposobem po raz pierwszy wprowadził na codzień plazmę pod normalnym ciśnieniem do produkcji na skalę przemysłową.

Rozwiązanie plazmowe Openair® używane obecnie na całym świecie, powstało po to, aby do wstępnego procesu czyszczenia nie było potrzebne nic poza skompresowanym powietrzem i prądem elektrycznym. To zapobiega, od początku emisji VOC (volatile organic compounds – lotne związki organiczne) podczas produkcji. Przy połączeniu z zamontowanymi na stałe indywidualnymi dyszami, omawiana technika umożliwia transport podłoża przy pomocy "plasma jet" (rozgrzana wiązka zjonizowanej materii) z szybkością kilkuset metrów na minutę. Rozwiązanie plazmowe wykonuje trzy operacje jednocześnie w ciągu kilku sekund: jednocześnie przeprowadza super dokładne czyszczenie, eliminuje wyładowania elektrostatyczne i aktywuje powierzchnię.

W rezultacie notujemy hemogeniczną zwiżalność powierzchni, co sprawia, że łącze lub zastosowana powłoka są długotrawale i stabilnie przyczepne, nawet przy znacznym obciążeniu. To potrójne działanie znacznie przewyższa skuteczność konwencjonalnych metod obróbki wstępnej. W rezultacie notujemy hemogeniczną zwiżalność powierzchni, co sprawia, że łącze lub zastosowana powłoka są długotrawale i stabilnie przyczepne, nawet przy znacznym obciążeniu. To potrójne działanie znacznie przewyższa skuteczność konwencjonalnych metod obróbki wstępnej.

Podczas czyszczenia wysoki poziom energii plazmy rozbija strukturę substancji organicznych na powierzchni materiału i usuwa niepożądane zanieczyszczenia nawet z powierzchni wrażliwych. Wysoka ilość wyładowań elektrostatycznych strumienia plazmy ma dodatkową zaletę dla użytkownika: powierzchnia już nie przyciąga cząstek pyłu.

Efekt ten jest dalej wzmacniany przez wysokie ciśnienie strumienia plazmy, który zapewnia usunięcie cząstek nawet lekko przylegających do powierzchni. Długotrwałość stałego spojenia zależy od najwyższego w skali stopnia czystości powierzchni i jej energii. Powinna być wyższa niż napięcie powierzchniowe płynnego substancji klejącej.

Plastik przeważnie charakteryzuje się niską energią, w przedziale od < 28 do 40 dyn. Jednak doświadczenie wskazuje, że energia powierzchniowa powyżej 42 dyn stwarza odpowiednie warunki dla przyczepności, co oznacza, że wyjściowa energia powierzchni musi być pobudzona przez aktywację. W celu zwiększenia energii powierzchni, aktywuje się ją za pomocą chemicznej i fizycznej reakcji między plazmą a podłożem. Kiedy plazma uderza w powierzchnię np. z plastiku, grupy zawierające tlen i azot stają się częścią niepolarnych matryc polimerowych.

Selektywne działanie plazmy na powierzchnię sprawia, że niepolarne podłoże staje się spolaryzowane i podnosi jednocześnie energię powierzchni. Aluminium i szkło mają naturalnie spolaryzowaną powierzchnię, ale energia powierzchniowa, która nadaje im charakter przyczepności może być zmniejszona przez warstwy kurzu, smarów i innych zanieczyszczeń. Tu właśnie precyzyjne czyszczenie plazmą wchodzi do akcji uwalniając ponownie wysoki poziom energii powierzchniowej, która już jest zgromadzona w podłożu. Niezwłocznie po procesie czyszczenia i aktywacji plazmą AP, materiały mogą być poddane dalszej obróbce.

Bezpotencjałowy system plazmowy

Stehle był zafascynowany plazmą. Oprócz jej sprawnego, skutecznego i przyjaznego środowisku działania, był pod wielkim wrażeniem wysokiego stopnia niezawodności i dokładnej powtarzalności procesu, oraz możliwości monitorowania go na ekranie. Była jednak sprawa, która go martwiła. „Elektronika jest wstępnie zainstalowana w osłonach dla lamp jedno-ledowych”, tłumaczył. „Oczywiste stało się dla mnie, że każdy proces wstępnej obróbki, który przewodzi elektryczny potencjał może spowodować zwarcia, prowadzące do zniszczenia części elektronicznych. Dla mnie rozstrzygającym pytaniem było, czy potencjał elektryczny strumienia plazmy mógłby zniszczyć wrażliwe części lampy LED”.

Stehle skontaktował się z menadżerem the Electronics Market, Peterem Langhofem w oddziałe firmy dostarczającej plazmę w południowych Niemczech, aby pomówić o swoich obawach. Langhof potwierdził, że obawy Stehle’a są w zasadzie usprawierdliwione, ale wytłumaczył mu, że technologia plazmy Openair ma jedną zasadniczą cechę: od kilku lat firma Plasmatreat posługuje się specjalnymi dyszami, które rozładowują potencjał elektryczny to tego stopnia, że plazma pingując na powierzchni materiału staje się pratycznie bezpotencjałowa.

Z tego powodu, obecnie możliwe jest wykonanie obróbki wstępnej nawet na najbardziej wrażliwych urządzeń SMD, czy innych delikatnych części elektronicznych. Uspokojony tymi wyjaśnieniami inżynier przedstawił z bardzo dobrym skutkiem nowy proces obróbki wstępnej. Waldmann zdecydował się wprowadzić go natychmiast i zamówił wynajem systemu plazmy. Testy mogły się rozpocząć.

Faza testów

Zmiana jednego profilu produkcji przemysłowej na inny jest ogromnym wyzwaniem, który wymaga cierpliwości, zwłaszcza, gdy istnieją tak wysokie wymagania co do szczelności łączy. W wypadku Waldmanna dodatkowo przejście na nowy system obróbki wstępnej odbywało się jednocześnie ze wprowadzeniem nowego produktu spajającego. Jakby tego było za mało, procesy obróbki wstępnej i łączenia miały być testowane nie na jednym, a na trzech materiałach. Obudowy oświetlenia natynkowego, którego długość sięga 1.2 metra, są zrobione z anodowanego lub silnie anodowanego aluminium. Panele chroniące elektronikę zrobione są albo z pojedynczej szklanej tafli pokrytej ceramiką, albo ekranu z plastiku PMMA (polimetakrylan metylu), znanych częściej pod nazwą szkła akrylowego.

Całkowita stabilność osiągnięta dzięki połączeniu plazmy AP z nowym spoiwem 1C-PUR miała być przetestowana na różnych powierzchniach, przykładowe przeprowadzone testy to test między spoiwem a materiałem i test siły spoiwa samej w sobie. Precyzyjne czyszczenie i siła plazmy były łatwa do zademonstrowania i wykazania: przeprowadzony uprzednio, pomiar tuszem napięcia powierzchniowego wykazał, że napięcie powierzchniowe dla aluminium wynosi < 44 dyny, < 36 dyny dla szkła i 40 dyn dla plastiku. Po aktywacji plazmy, zmierzono wartości od > 56 do 72 dyn na wszystkich podłożach, które odpowiadały zmodyfikowanym wartościom energii materiału podłoża.

Następnie odbyła się seria testów, łącznie z badaniem wytrzymałości przez pojedyńcze ścinanie próbek, test na rozciągliwość i wytrzymałość na ścinanie (DIN-EN 1465), test na stałą wilgotność powietrza (DIN EN ISO 6270-2), testy na cykle klimatyczne (BMW 308 KWT) oraz test na przetrzymywanie kilku spojonych próbek przez 1000 godzin w różnych olejach i płynach chłodzących w temperaturze 30 stopni Celsjusza.

Kaizen i plazma

Przy końcu półtorarocznego okresu testów, stara stacja poczatkowa została rozebrana, a pozostawiona po niej przestrzeń została zagospodarowana na nowo. Zainstalowano tam system plazmowy kontrolowany przez trzyosiową maszynę CNC-3 i sasiadujące z nią stanowisko łączeń.

Jesienią 2015 roku przyjazna środowisku technologia rozpoczęła swoje życie. Menadżer projektu Plasmatreat, Peter Langhof, Bruno Marano, team lider Waldmanna i inżynier Denis Stehle ( drugi z lewej) stoi między stanowiskiem obróbki wstępnej plazmą Openair ( z tyłu po prawej) na przeciwko stacji łaczeń. © Plasmatreat rozpoczął produkcję:
 

Menadżer projektu Plasmatreat, Peter Langhof, Bruno Marano, team lider Waldmanna i inżynier Denis Stehle ( drugi z lewej) stoi niędzy stanowiskiem obróbki wstępnej plazmą Openair ( z tyłu po prawej) na przeciwko stacji łaczeń

Zastosowanie tego rozwiązania wyeliminowało w całości dwa etepy procedury, oraz rozwiązało problem z czasem potrzebnym na suszenie i doraźne przechowywanie sprzętu.

System plazmowy wyposażony w bezpotencjałową dyszę obrotową, działa teraz od 8 do 12 godzin bez przerwy i obsługuje 1000 obudów na tydzień. Elektronika Ledowa we wszystkich lampach działa perfekcyjnie i niezawodność procesu została już dawno udowodniona.

Według Stehle, zastosowanie plazmy nie tylko stworzyło idealne warunki dla uszczelniania łączeń, ale udowodniło, że ich jakość i trwałość są bardzo duże. Wykorzystanie technologii plazmy Openair łaczy się z racjonalizacją i optymalizacją procesu obróbki wstępnej i stanowią nowy milowy krok nie tylko w produkcji oświetlenia.

„Kazein nie ma końca”, tłumaczy Ralf Storz, organizator fabryki u Waldmanna.Plazma i stacja łączeń były usytuowane odpowiednio w stosunku do przepływu materiału, aby zapobiec ewentualnym krokom wstecz, innymi słowy, zostały w pełni zintegrowane. Klimatyzowana hala gdzie złączone części są suszone znajduje się w odległości jedynie trzech metrów. Po 12-godzinnym okresie suszenia lampy przewozi się bezzwłocznie bezpośrednio do montowni, zgodnie z zasadą płynności cyklu"Zmiana na lepsze opłaciła się.

 

Najwyższą jakość świadczonych przez AMB Technic usług potwierdza otrzymany w 2006 r. certyfikat ISO 9001

elektronika.amb.pl
Plazma.amb.pl
Ultrafiolet
Preeflow.dozowniki.com
Biblioteka dozowania
Zobacz nasz kanał na youtube
Stosowanie plazmy Openair stwarza idealne warunki dla uszczelniania łączeń i udowadnia, że ich jakość i trwałość są bardzo wysokie.
Copyright © 2017 ambtechnic. All rights reserved, Created by SkyGroup.pl