Be�n� v�zvy a rie�enia pri d�vkovan� so spolo�nos�ou Nordson EFD

Metody pro dávkování lepidel, epoxid�, tuk�, silikon�, olej�, tmel� a �ady dalších montá�ních kapalin pokrývají široké spektrum technik – od ru�ních aplikací, jako jsou vytla�ované tuby, párátka a st�íka�ky s ru�ním pístem, a� po poloautomatické stolní dávkovací roboty. 

Ka�dá metoda výdeje p�edstavuje jedine�né výzvy, proto�e se výrobci pokoušejí škálovat propracovanost svých proces� dávkování kapalin tak, aby spl�ovaly po�adavky na kvalitu, objemovou propustnost a nákladovou efektivitu.

P�i pohledu na sérii hloubkových výzkumných studií provád�ných po dobu p�ti let zam��ených konkrétn� na dávkování kapalin v montá�ních procesech spole�nost Nordson EFD identifikovala nejb�n�jší problémy s dávkováním. Spole�nost je dlouhodob� klí�ovým hrá�em v oblasti návrhu a výroby p�esných systém� pro dávkování kapalin pro stolní montá�ní procesy a automatizované montá�ní linky a sdílí klí�ové metodiky pro �ešení t�chto výzev za ú�elem zlepšení �ízení proces�.

Metodologie

Tr�ní studie sponzorovaná spole�ností Nordson EFD a provedená spole�ností Clear Seas Research byla provád�na po dobu p�ti let ve t�ech samostatných vlnách, od roku 2014 do roku 2018. S vyu�itím do zna�né míry identických otázek a základen respondent� podobné velikosti z podobných geografických �ástí USA a pr�myslových odv�tví byly poté výsledky ze t�í studií spojeny, a tedy byly k dispozici data pro ur�ení trend�.

Z výrobních spole�ností v USA se zú�astnilo 890 respondent�. Kvalifikací pro respondenty bylo jejich zapojení do rozhodování o tom, které montá�ní kapaliny a výdejní za�ízení budou vyu�ity ve výrobním procesu jejich organizací.

Výzvy pro dávkování kapalin s nejvyšším skóre

Toto jsou nejvýše hodnocené faktory náro�nosti týkající se dávkovacích systém� na základ� údaj� od respondent� za rok 2018:

1. Opakovatelnost dávek (shot-to-shot)
2. P�esnost dávek
3. Údr�ba vybavení
4. Pot�eba rychlejší výroby
5. Zbytkový odpad materiálu
6. Školení obsluhy
7. P�epracování produkt�, zmetky 

Opakovatelnost dávek (shot-to-shot)

Zdá se, �e tato výzva p�evládá p�i pou�ití vytla�ovacích tub a léka�ských st�íka�ek k dávkování montá�ních kapalin pro malosériovou výrobu. 44 % respondent� z roku 2018 uvedlo, �e opakovatelnost mezi dávkami je nejv�tší výzvou p�i pou�ívání t�chto ru�ních metod. To není p�ekvapující s ohledem na to, �e opakovatelnost procesu se pravd�podobn� liší od operátora k operátorovi.

Opakovatelnost dávek p�edstavuje zmenšující se problém, proto�e výrobci pou�ívají sofistikovan�jší dávkovací za�ízení k nanášení montá�ních kapalin do svých výrobních proces�.

37 % respondent� uvád�lo jako výzvu opakovatelnost dávek p�i pou�ívání b�ných dávkova�� pohán�ných vzduchem. 32 % respondent�, kte�í pou�ívali systémy s pneumatickými ventily, uvedlo opakovatelnost dávek jako výzvu, a pouze 26 % respondent� vyu�ívajících systémy dávkování s objemovým výtlakem uvedlo, �e opakování dávek p�edstavuje problém.

I kdy� zlepšení propracovanosti dávkovacího za�ízení m��e vy�ešit problém opakovatelnosti dávkování, mohou pomoci i další metody postupující podle dalších jednoduchých pokyn�, jako je zajišt�ní toho, aby v pou�ité montá�ní kapalin� nebyl vzduch. Vzduchové bubliny v tekutin� jsou z pohledu výrobce bezpochyby jedním z hlavních viník� ni�ení konzistentního dávkování. 

Existuje mnoho zp�sob�, jak zabránit uvízlému vzduchu v narušení konzistence depozitu, v�etn�:

• Pou�ití odst�edivky k odstran�ní vzduchu z materiálu v kartuších p�ed dávkováním
• Pou�ití správných, vysoce kvalitních dávkovacích komponent� ur�ených k vytla�ení vzduchu p�i dávkování
• Dodr�ování pokyn� pro rozmrazování zmrazených montá�ních kapalin, aby bylo zabrán�no zmrazení a rozmrazení vzduchových dutin v kapalin�

P�esnost dávek

Mo�ná není p�ekvapením, �e více respondent� uvád�lo p�esnost dávkování jako výzvu p�i pou�ití vytla�ovacých tub a léka�ských st�íka�ek k aplikaci tekutin ne� p�i pou�ití dávkovacích nástroj� pohán�ných vzduchem, 41 % oproti 35 % podle respondent� v roce 2018.

P�esnost dávkování se stává menší výzvou p�i pou�ití pneumatických ventilových systém�, jako jsou membránové a jehlové dávkovací ventily. P�esnost se zvyšuje, proto�e výrobci pou�ívají pokro�ilé tryskové systémy, jako jsou elektropneumatické tryskové ventily a piezoelektrické tryskové ventily. Tyto nejnov�jší technologie odstra�ují bariéru mezi rychlostí a p�esností p�i dávkování montá�ních kapalin. 

Nedávné pokroky v konstrukci vzduchem pohán�ných dávkova�� také pomáhají vy�ešit výzvu ohledn� p�esnosti dávkování. Vylepšení softwaru umo��ují funkce, jako jsou funkce multi-shot, kdy obsluha m��e naprogramovat dávkova� tak, aby dávkoval více p�esných dávek jediným stisknutím no�ního pedálu. Tato funkce také m��e pomoci urychlit produkci.

Zachycený vzduch v montá�ních kapalinách m��e také ovlivnit p�esnost dávkování. Klí�em ke konzistentnímu a p�esnému dávkování je vytla�ení jakéhokoliv vzduchu zachyceného v materiálu ventilovým systémem nebo kartuší p�ed dávkovaním.

Údr�ba za�ízení

Údr�ba za�ízení se zdála být výzvou pro všechny strany bez ohledu na zp�sob dávkování krom� t�ch, které pou�ívají vatové tampony, párátka, vytla�ovací tuby a léka�ské st�íka�ky k dávkování montá�ních kapalin.

Ní�e uvádíme �ísla podle metody dávkování tekutin:

• 46 % respondent� z roku  2017 a 45 % respondent� z roku 2018 to ozna�ilo za hlavní výzvu p�i pou�ívání dávkova�� s objemových dávkova��
• 39 % respondent� z roku 2017 a 33 % respondent� z roku 2018, kte�í pou�ívají systémy pneumatických ventil�, to hodnotilo jako výzvu
• 35 % respondent� z roku 2018 hodnotilo údr�bu za�ízení jako výzvu p�i pou�ívání systém� pneumatických tryskových ventil�

Je zajímavé, �e více respondent� hodnotilo objemové dávkova�e jako výzvu, pokud jde o údr�bu za�ízení, v porovnání se systémy pneumatických ventil� a tryskových ventil�, a�koliv to mo�ná není a� tak p�ekvapivé. Objemové dávkova�e, jako jsou objemová �erpadla, mají obecn� slo�it�jší komponenty, které vy�adují více �asu na rozebrání a �išt�ní. Plusem objemových dávkovacích systém� je, �e poskytují kontinuální, opakovatelné dávkování bez ohledu na viskozitu kapaliny nebo zm�ny viskozity v pr�b�hu �asu. U mnoha typ� aplikací p�eva�ují tyto výhody nad delší dobou �išt�ní.

Nedávné pokroky v technologii dávkování, v�etn� pneumatických ventil� a piezoelektrických tryskových ventil�, zkracují dobu údr�by díky inovativnímu designu výrobku. Rychloupínací spony integrované do konstrukce ventilu umo��ují obsluze rychle vyjmout smá�ené �asti ventil� a p�itom ponechat ventil samotný namontovaný na automatizovaných systémech. Není nutné ventil vyjímat, �istit a vracet do provozu, co� výrazn� šet�í �as na údr�bu. Ve skute�nosti, pokud by výrobce m�l p�edem p�ipraveno více ne� jedno materiálové t�leso (smá�ená �ást ventilu), mohly by být vým�na takového t�líska zcela bezproblémová a minimalizovat odstávky pro servis jen na n�kolik minut.  

Pot�eba rychlejší výroby

Pot�eba rychlejší výroby byla hodnocena jako hlavní výzva pro výrobce, kte�í pou�ívají vatové tampony a párátka k nanášení montá�ních kapalin. 44 % respondent� z roku 2018 to vyjád�ilo jako hlavní výzvu této metody dávkování. P�ekvapiv� 43 % respondent�, kte�í pou�ívají stolní automatizované systémy, uvedlo, �e hlavním problémem je pot�eba rychlejší výroby.

�asto, kdy� je po�adována vyšší produktivita, automatizovaný stolní dávkovací robot zvyšuje rychlost výroby tím, �e umo��uje rychlejší dávkování na šar�i oproti jednotlivým aplikacím p�i ru�ním dávkování tekutiny párátkem nebo z vytla�ované tuby. 

Jedním z d�vod�, pro� respondenti jako bolestivý bod automatických dávkovacích systém� uvád�li nedostate�n� rychlou výrobu, m��e být to, �e n�kte�í výrobci zám�rn� navrhují roboty s pomalou manipulací, tak�e nevy�adují uzav�ení v bezpe�nostních ochranných rámech, co� jinak vy�adují bezpe�nostní p�edpisy.

Nedávné pokroky ve stolních dávkovacích robotech zahrnují ú�elné designové zmeny pro zkrácení doby dávkovacího cyklu. Tyto nov�jší roboty mají místo pásu šroubový pohon vytvo�ený za tímto ú�elem. Rovn� dosahují nejlepší polohové opakovatelnosti ve své t�íd� p�i ±0,003 mm.

Odpad materiálu, školení operátor� a p�epracování výrobk�

Poslední t�i v �eb�í�ku nejnáro�n�jších výzev pro dávkování tekutin pro výrobce byly: odpad materiálu, školení operátor� a p�epracování výrobk� / zmetky. Odpad materiálu m��e být jist� nákladnou výzvou v závislosti na typu kapaliny pou�ité v procesu montá�e. Jedním ze zp�sob�, jak omezit plýtvání kapalinou, je pou�ití jednorázových dávkovacích komponent, jako jsou kartuše a písty, které jsou vhodné pro ur�itý typ kapaliny, aby tato kapalina nez�stávalana st�nách kartuší po dávkování. N�které sou�ásti jsou navr�eny tak, aby fungovaly jako systém k sní�ení plýtvání. Kratší p�ívodní trubice kapaliny mezi zásobníkem a dávkovacím ventilem m��e také pomoci omezit plýtvání. Pou�ití dávkovacích ventil� navr�ených s nulovým objemem kapaliny uvnit� ventilu m��e také pomoci zajistit, aby byla veškerá kapalina vydávkována, tak�e vznikne minimum odpadu.

Další výzvou je školení operátor�. To platí spíše u sofistikovaných tryskových systém� a stolních robot�. Jedním ze zp�sob�, jak tuto výzvu p�ekonat, je spolupráce s poskytovatelem takového za�ízení, který p�ed zakoupením otestuje konkrétní montá�ní kapalinu a aplikaci na za�ízení. To poskytuje nejen potvrzení, �e za�ízení poskytne po�adovaný výsledek, ale také generuje zdokumentované parametry, které lze pou�ít jako vodítko p�i nastavování za�ízení a školení operátor�.

Nedávné aktualizace našeho softwaru pou�ívaného k programování stolních automatických dávkovacích systém� mohou také výrazn� zkrátit dobu pot�ebnou k zaškolení operátor�. N�kte�í prodejci za�ízení investovali velké �ástky do vývoje intuitivního softwarového rozhraní pro zjednodušení nastavení a programování dávkovacích robot� za ú�elem sní�ení po�adavk� na zaškolení obsluhy.

A kone�n�, p�epracování produktu a zmetky p�edstavují o�ividný problém. Pou�ití správného dávkovacího za�ízení však m��e výrazn� minimalizovat mno�ství t�chto defektních produkt�. �ím sofistikovan�jší je systém dávkování, tím menší je šance na vytvo�ení zmetk� nebo produkt� pot�ebujících p�epracování. Klí�ová je spolupráce s partnerem, který chápe nejjemn�jší odlišnosti všech r�zných typ� dávkovacích za�ízení a typem nastavení po�adovaného pro konkrétní aplikaci.

Shrnutí

Optimalizace proces� dávkování kapalin, aby výrobní operace b�ely rychleji, plynuleji a se zvýšenou návratností investic, lze dosáhnout pou�itím správného vybavení a spolupráce se zkušeným partnerem se širokou nabídkou �ešení. Drobná vylepšení procesu, jako nap�íklad zajišt�ní toho, aby montá�ní kapaliny byly p�ed dávkováním bez zachyceného vzduchu, mohou také pomoci optimalizovat procesy dávkování kapalin.