Oleh Michael Kelly, Allied PhotoChemical, dan David Hagood, Finishing Technology Solutions
Bayangkan jika hampir semua VOC (Senyawa Organik Volatil) dapat dihilangkan dalam proses pembuatan pipa dan tabung, yang setara dengan puluhan ribu pon VOC per tahun. Bayangkan juga produksi dengan kecepatan lebih tinggi, hasil produksi lebih banyak, dan biaya per bagian/panjang linear lebih rendah.
Proses manufaktur berkelanjutan merupakan kunci untuk mendorong manufaktur yang lebih efisien dan optimal di pasar Amerika Utara. Keberlanjutan dapat diukur dengan berbagai cara:
Pengurangan VOC
Penggunaan energi yang lebih rendah
Tenaga kerja yang dioptimalkan
Peningkatan output manufaktur (lebih banyak dengan lebih sedikit)
Pemanfaatan modal yang lebih efisien
Selain itu, ada banyak kombinasi dari hal-hal di atas.
Baru-baru ini, sebuah produsen pipa terkemuka menerapkan strategi baru untuk operasi pelapisannya. Platform pelapisan andalan produsen sebelumnya adalah berbasis air, yang memiliki kandungan VOC tinggi dan mudah terbakar. Platform pelapisan berkelanjutan yang diterapkan adalah teknologi pelapisan ultraviolet (UV) 100% padat. Dalam artikel ini, masalah awal pelanggan, proses pelapisan UV, peningkatan proses secara keseluruhan, penghematan biaya, dan pengurangan VOC dirangkum.
Operasi Pelapisan dalam Pembuatan Tabung
Pabrikan tersebut menggunakan proses pelapisan berbasis air yang meninggalkan kotoran, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1a dan 1b. Proses tersebut tidak hanya mengakibatkan pemborosan bahan pelapis, tetapi juga menciptakan bahaya di lantai pabrik yang meningkatkan paparan VOC dan bahaya kebakaran. Selain itu, pelanggan menginginkan kinerja pelapisan yang lebih baik dibandingkan dengan operasi pelapisan berbasis air saat ini.
Meskipun banyak pakar industri akan langsung membandingkan pelapis berbasis air dengan pelapis UV, ini bukanlah perbandingan yang realistis dan dapat menyesatkan. Pelapisan UV yang sebenarnya merupakan bagian dari proses pelapisan UV.
Gambar 1. Proses keterlibatan proyek
UV adalah sebuah Proses
UV adalah proses yang menawarkan keuntungan lingkungan yang signifikan, peningkatan proses secara keseluruhan, peningkatan kinerja produk, dan, ya, penghematan pelapisan per kaki linier. Untuk berhasil mengimplementasikan proyek pelapisan UV, UV harus dilihat sebagai proses dengan tiga komponen utama – 1) pelanggan, 2) integrator peralatan aplikasi dan pengeringan UV, dan 3) mitra teknologi pelapisan.
Ketiga hal ini sangat penting untuk keberhasilan perencanaan dan implementasi sistem pelapisan UV. Jadi, mari kita lihat keseluruhan proses keterlibatan proyek (Gambar 1). Dalam kebanyakan kasus, upaya ini dipimpin oleh mitra teknologi pelapisan UV.
Kunci keberhasilan proyek apa pun adalah memiliki langkah-langkah keterlibatan yang terdefinisi dengan jelas, dengan fleksibilitas bawaan dan kemampuan untuk beradaptasi dengan berbagai jenis pelanggan dan aplikasi mereka. Tujuh tahapan keterlibatan ini merupakan dasar untuk keterlibatan proyek yang sukses dengan pelanggan: 1) diskusi proses secara keseluruhan; 2) diskusi ROI; 3) spesifikasi produk; 4) spesifikasi proses secara keseluruhan; 5) uji coba sampel; 6) RFQ / spesifikasi proyek secara keseluruhan; dan 7) komunikasi berkelanjutan.
Tahapan keterlibatan ini dapat diikuti secara berurutan, beberapa dapat terjadi bersamaan atau dapat dipertukarkan, tetapi semuanya harus diselesaikan. Fleksibilitas bawaan ini memberikan peluang keberhasilan tertinggi bagi para peserta. Dalam beberapa kasus, mungkin yang terbaik adalah melibatkan ahli proses UV sebagai sumber daya dengan pengalaman industri yang berharga dalam semua bentuk teknologi pelapisan, tetapi yang terpenting, pengalaman proses UV yang kuat. Ahli ini dapat mengatasi semua masalah dan bertindak sebagai sumber daya netral untuk mengevaluasi teknologi pelapisan dengan benar dan adil.
Tahap 1. Diskusi Proses Secara Keseluruhan
Di sinilah informasi awal dipertukarkan mengenai proses pelanggan saat ini, dengan definisi yang jelas tentang tata letak saat ini dan aspek positif/negatif yang didefinisikan dengan jelas. Dalam banyak kasus, perjanjian kerahasiaan bersama (NDA) harus dibuat. Kemudian, tujuan peningkatan proses yang didefinisikan dengan jelas harus diidentifikasi. Ini dapat mencakup:
Keberlanjutan – Pengurangan VOC
Pengurangan dan optimalisasi tenaga kerja
Peningkatan kualitas
Peningkatan kecepatan jalur produksi
Pengurangan luas lantai
Tinjauan biaya energi
Kemudahan perawatan sistem pelapisan – suku cadang, dll.
Selanjutnya, metrik spesifik didefinisikan berdasarkan peningkatan proses yang telah diidentifikasi ini.
Tahap 2. Diskusi Pengembalian Investasi (ROI)
Penting untuk memahami ROI (Return on Investment) proyek pada tahap awal. Meskipun tingkat detailnya tidak perlu sampai pada tingkat yang dibutuhkan untuk persetujuan proyek, pelanggan harus memiliki gambaran yang jelas tentang biaya saat ini. Ini harus mencakup biaya per produk, per meter linier, dll.; biaya energi; biaya kekayaan intelektual (IP); biaya kualitas; biaya operator/pemeliharaan; biaya keberlanjutan; dan biaya modal. (Untuk akses ke kalkulator ROI, lihat bagian akhir artikel ini.)
Tahap 3. Diskusi Spesifikasi Produk
Seperti halnya setiap produk yang diproduksi saat ini, spesifikasi produk dasar ditentukan dalam diskusi proyek awal. Terkait aplikasi pelapisan, spesifikasi produk ini telah berkembang dari waktu ke waktu untuk memenuhi kebutuhan produksi dan biasanya tidak terpenuhi dengan proses pelapisan pelanggan saat ini. Kami menyebutnya "hari ini vs. besok." Ini adalah tindakan penyeimbangan antara memahami spesifikasi produk saat ini (yang mungkin tidak terpenuhi dengan pelapisan saat ini) dan mendefinisikan kebutuhan masa depan yang realistis (yang selalu merupakan tindakan penyeimbangan).
Tahap 4. Spesifikasi Proses Keseluruhan
Gambar 2. Peningkatan proses yang tersedia saat beralih dari proses pelapisan berbasis air ke proses pelapisan UV.
Pelanggan harus sepenuhnya memahami dan mendefinisikan proses saat ini, beserta sisi positif dan negatif dari praktik yang ada. Hal ini penting untuk dipahami oleh integrator sistem UV, sehingga hal-hal yang berjalan baik dan hal-hal yang tidak berjalan baik dapat dipertimbangkan dalam desain sistem UV yang baru. Di sinilah proses UV menawarkan keuntungan signifikan yang dapat mencakup peningkatan kecepatan pelapisan, pengurangan kebutuhan ruang lantai, dan pengurangan suhu dan kelembaban (lihat Gambar 2). Kunjungan bersama ke fasilitas manufaktur pelanggan sangat disarankan dan memberikan kerangka kerja yang bagus untuk memahami kebutuhan dan persyaratan pelanggan.
Tahap 5. Demonstrasi dan Uji Coba
Fasilitas pemasok pelapis juga harus dikunjungi oleh pelanggan dan integrator sistem UV agar semua pihak dapat berpartisipasi dalam simulasi proses pelapisan UV pelanggan. Selama waktu ini, banyak ide dan saran baru akan muncul seiring dengan berlangsungnya aktivitas berikut:
Simulasi, sampel, dan pengujian
Melakukan pengujian terhadap produk pelapis yang kompetitif sebagai tolok ukur.
Tinjau praktik terbaik
Tinjau prosedur sertifikasi kualitas.
Temui integrator UV
Susun rencana aksi terperinci ke depan.
Tahap 6. Permintaan Penawaran (RFQ) / Spesifikasi Proyek Keseluruhan
Dokumen RFQ pelanggan harus mencakup semua informasi dan persyaratan yang relevan untuk operasi pelapisan UV baru seperti yang didefinisikan dalam diskusi proses. Dokumen tersebut harus menggabungkan praktik terbaik yang diidentifikasi oleh perusahaan teknologi pelapisan UV, yang dapat mencakup pemanasan lapisan melalui sistem pemanas berjaket air ke ujung pistol semprot; pemanasan dan pengadukan wadah; dan timbangan untuk mengukur konsumsi lapisan.
Tahap 7. Komunikasi Berkesinambungan
Sarana komunikasi antara pelanggan, integrator UV, dan perusahaan pelapis UV sangat penting dan harus didorong. Teknologi saat ini memudahkan untuk menjadwalkan dan berpartisipasi dalam panggilan Zoom/konferensi secara teratur. Seharusnya tidak ada kejutan saat peralatan atau sistem UV sedang dipasang.
Hasil yang Diraih oleh Produsen Pipa
Salah satu hal penting yang perlu dipertimbangkan dalam setiap proyek pelapisan UV adalah penghematan biaya secara keseluruhan. Dalam kasus ini, produsen menyadari penghematan di beberapa area, termasuk biaya energi, biaya tenaga kerja, dan bahan habis pakai untuk pelapisan.
Biaya Energi – UV Bertenaga Gelombang Mikro vs. Pemanasan Induksi
Pada sistem pelapisan berbasis air pada umumnya, diperlukan pemanasan tabung sebelum atau sesudah induksi. Pemanas induksi mahal, boros energi, dan dapat menimbulkan masalah perawatan yang signifikan. Selain itu, solusi berbasis air membutuhkan penggunaan energi pemanas induksi sebesar 200 kW dibandingkan dengan 90 kW yang digunakan oleh lampu UV gelombang mikro.
Tabel 1. Penghematan biaya lebih dari 100 kW/jam dengan menggunakan sistem UV gelombang mikro 10 lampu dibandingkan dengan sistem pemanas induksi.
Seperti yang terlihat pada Tabel 1, produsen pipa tersebut menyadari penghematan lebih dari 100 kW per jam setelah menerapkan teknologi pelapisan UV, sekaligus mengurangi biaya energi lebih dari $71.000 per tahun.
Gambar 3. Ilustrasi penghematan biaya listrik tahunan
Penghematan biaya untuk pengurangan konsumsi energi ini diperkirakan berdasarkan perkiraan biaya listrik sebesar 14,33 sen/kWh. Pengurangan konsumsi energi sebesar 100 kW/jam, yang dihitung selama dua shift untuk 50 minggu per tahun (lima hari per minggu, 20 jam per shift), menghasilkan penghematan sebesar $71.650 seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3.
Pengurangan Biaya Tenaga Kerja – Operator dan Pemeliharaan
Seiring dengan terus dievaluasinya biaya tenaga kerja oleh perusahaan manufaktur, proses UV menawarkan penghematan unik terkait jam kerja operator dan pemeliharaan. Dengan pelapis berbasis air, lapisan basah dapat mengeras di hilir pada peralatan penanganan material, yang pada akhirnya harus dihilangkan.
Para operator fasilitas manufaktur menghabiskan total 28 jam per minggu untuk menghilangkan/membersihkan lapisan berbasis air dari peralatan penanganan material hilir.
Selain penghematan biaya (diperkirakan 28 jam kerja x $36 [biaya yang dibebankan] per jam = $1.008,00 per minggu atau $50.400 per tahun), persyaratan kerja fisik bagi operator dapat membuat frustrasi, memakan waktu, dan bahkan berbahaya.
Pelanggan menargetkan pembersihan lapisan cat setiap kuartal, dengan biaya tenaga kerja sebesar $1.900 per kuartal, ditambah biaya penghapusan lapisan cat yang dikeluarkan, sehingga totalnya menjadi $2.500. Total penghematan per tahun mencapai $10.000.
Penghematan Biaya Pelapisan – Berbasis Air vs. UV
Produksi pipa di lokasi pelanggan adalah 12.000 ton per bulan untuk pipa berdiameter 9,625 inci. Secara ringkas, ini setara dengan sekitar 570.000 kaki linier / ~ 12.700 buah. Proses aplikasi untuk teknologi pelapisan UV baru mencakup pistol semprot volume tinggi/tekanan rendah dengan ketebalan target tipikal 1,5 mil. Pengeringan dilakukan dengan menggunakan lampu gelombang mikro UV Heraeus. Penghematan biaya pelapisan dan biaya transportasi/penanganan internal dirangkum dalam Tabel 2 dan 3.
Tabel 2. Perbandingan biaya pelapisan – Pelapisan UV vs. pelapisan berbasis air per kaki linier
Tabel 3. Penghematan tambahan dari biaya transportasi masuk yang lebih rendah dan pengurangan penanganan material di lokasi
Selain itu, penghematan biaya material dan tenaga kerja tambahan serta efisiensi produksi dapat diwujudkan.
Lapisan UV dapat didaur ulang (lapisan berbasis air tidak), sehingga memungkinkan efisiensi minimal 96%.
Operator menghabiskan lebih sedikit waktu untuk membersihkan dan merawat peralatan aplikasi karena lapisan UV tidak mengering kecuali terkena energi UV intensitas tinggi.
Kecepatan produksi lebih cepat, dan pelanggan memiliki potensi untuk meningkatkan kecepatan produksi dari 100 kaki per menit menjadi 150 kaki per menit – peningkatan sebesar 50%.
Peralatan proses UV biasanya memiliki siklus pembilasan bawaan, yang dipantau dan dijadwalkan berdasarkan jam produksi. Hal ini dapat disesuaikan sesuai kebutuhan pelanggan, sehingga mengurangi tenaga kerja yang dibutuhkan untuk pembersihan sistem.
Dalam contoh ini, pelanggan menyadari penghematan biaya sebesar $1.277.400 per tahun.
Pengurangan VOC
Penerapan teknologi pelapisan UV juga mengurangi VOC, seperti yang terlihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Pengurangan VOC sebagai hasil dari penerapan pelapisan UV
Kesimpulan
Teknologi pelapisan UV memungkinkan produsen pipa untuk hampir sepenuhnya menghilangkan VOC dalam operasi pelapisan mereka, sekaligus menghadirkan proses manufaktur berkelanjutan yang meningkatkan produktivitas dan kinerja produk secara keseluruhan. Sistem pelapisan UV juga menghasilkan penghematan biaya yang signifikan. Seperti yang diuraikan dalam artikel ini, total penghematan pelanggan melebihi $1.200.000 per tahun, ditambah dengan pengurangan emisi VOC lebih dari 154.000 lbs.
Untuk informasi lebih lanjut dan mengakses kalkulator ROI, kunjungi www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Untuk peningkatan proses tambahan dan contoh kalkulator ROI, kunjungi www.uvebtechnology.com.
SIDEBAR
Keunggulan Keberlanjutan/Lingkungan dari Proses Pelapisan UV:
Tidak mengandung Senyawa Organik Volatil (VOC).
Tidak ada Polutan Udara Berbahaya (HAPs)
Tidak mudah terbakar
Tidak mengandung pelarut, air, atau bahan pengisi.
Tidak ada masalah produksi terkait kelembapan atau suhu.
Peningkatan Proses Menyeluruh yang Ditawarkan oleh Pelapisan UV:
Kecepatan produksi yang tinggi, mencapai 800 hingga 900 kaki per menit, tergantung pada ukuran produk.
Jejak fisik kecil kurang dari 35 kaki (panjang linier)
Pekerjaan yang sedang berlangsung minimal
Langsung kering tanpa memerlukan proses pengeringan tambahan.
Tidak ada masalah pelapisan basah di hilir.
Tidak ada penyesuaian lapisan untuk masalah suhu atau kelembapan.
Tidak diperlukan penanganan/penyimpanan khusus selama pergantian shift, pemeliharaan, atau penutupan akhir pekan.
Pengurangan biaya tenaga kerja yang terkait dengan operator dan pemeliharaan.
Kemampuan untuk mengumpulkan kembali sisa semprotan, menyaring ulang, dan memasukkannya kembali ke dalam sistem pelapisan.
Peningkatan Kinerja Produk dengan Pelapisan UV:
Hasil pengujian kelembaban yang lebih baik
Hasil pengujian kabut garam yang luar biasa.
Kemampuan untuk menyesuaikan atribut dan warna lapisan.
Tersedia lapisan bening, metalik, dan berbagai warna.
Biaya pelapisan per kaki linier lebih rendah seperti yang ditunjukkan oleh kalkulator ROI:
Waktu posting: 14 Desember 2023
