oleh Michael Kelly, Allied PhotoChemical, dan David Hagood, Finishing Technology Solutions
Bayangkan bisa menghilangkan hampir semua VOC (Senyawa Organik Volatil) dalam proses produksi pipa dan tabung, setara dengan puluhan ribu pon VOC per tahun. Bayangkan juga memproduksi dengan kecepatan lebih tinggi, throughput lebih tinggi, dan biaya per komponen/kaki linier 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 lebih sedikit
Tenaga kerja yang dioptimalkan
Output manufaktur yang lebih cepat (lebih banyak dengan lebih sedikit)
Penggunaan modal yang lebih efisien
Ditambah lagi, banyak kombinasi dari hal-hal di atas
Baru-baru ini, sebuah produsen tabung terkemuka menerapkan strategi baru untuk operasi pelapisannya. Platform pelapis andalan mereka sebelumnya adalah berbasis air, yang memiliki kandungan VOC tinggi dan juga mudah terbakar. Platform pelapis berkelanjutan yang diterapkan adalah teknologi pelapis ultraviolet (UV) 100% padat. Dalam artikel ini, permasalahan awal pelanggan, proses pelapisan UV, peningkatan proses secara keseluruhan, penghematan biaya, dan pengurangan VOC dirangkum.
Operasi Pelapisan dalam Pembuatan Pipa
Produsen menggunakan proses pelapisan berbasis air yang meninggalkan kekacauan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1a dan 1b. Proses ini tidak hanya menghasilkan 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 proses pelapisan berbasis air saat ini.
Meskipun banyak pakar industri akan langsung membandingkan pelapis berbahan dasar air dengan pelapis UV, perbandingan ini tidak realistis dan dapat menyesatkan. Pelapis UV yang sebenarnya merupakan bagian dari proses pelapisan UV.
Gambar 1. Proses keterlibatan proyek
UV adalah sebuah Proses
UV adalah proses yang menawarkan keuntungan signifikan bagi lingkungan, perbaikan proses secara keseluruhan, peningkatan kinerja produk, dan, ya, penghematan biaya pelapisan per kaki linier. Agar berhasil menerapkan proyek pelapisan UV, UV harus dipandang sebagai sebuah proses dengan tiga komponen utama – 1) pelanggan, 2) integrator peralatan aplikasi dan pengeringan UV, dan 3) mitra teknologi pelapisan.
Ketiga hal ini krusial bagi keberhasilan perencanaan dan implementasi sistem pelapisan UV. Mari kita lihat keseluruhan proses keterlibatan proyek (Gambar 1). Umumnya, upaya ini dipimpin oleh mitra teknologi pelapisan UV.
Kunci keberhasilan setiap proyek adalah memiliki langkah-langkah keterlibatan yang terdefinisi dengan jelas, dengan fleksibilitas bawaan dan kemampuan untuk beradaptasi dengan berbagai jenis pelanggan dan aplikasi mereka. Tujuh tahap keterlibatan ini merupakan dasar bagi keberhasilan keterlibatan proyek 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-tahapan keterlibatan ini dapat diikuti secara berurutan, beberapa dapat dilakukan secara bersamaan, atau dapat dipertukarkan, tetapi semuanya harus diselesaikan. Fleksibilitas bawaan ini memberikan peluang keberhasilan tertinggi bagi para peserta. Dalam beberapa kasus, mungkin sebaiknya melibatkan pakar proses UV sebagai sumber daya dengan pengalaman industri yang berharga dalam semua bentuk teknologi pelapisan, tetapi yang terpenting, pengalaman proses UV yang kuat. Pakar ini dapat mengatasi semua masalah dan bertindak sebagai sumber daya yang netral untuk mengevaluasi teknologi pelapisan dengan tepat 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 poin positif/negatif yang didefinisikan dengan jelas. Dalam banyak kasus, perjanjian kerahasiaan bersama (NDA) harus dibuat. Kemudian, tujuan perbaikan proses yang didefinisikan dengan jelas harus diidentifikasi. Ini dapat mencakup:
Keberlanjutan – Pengurangan VOC
Pengurangan dan optimalisasi tenaga kerja
Peningkatan kualitas
Peningkatan kecepatan jalur
Pengurangan ruang lantai
Tinjauan biaya energi
Pemeliharaan sistem pelapisan – suku cadang, dll.
Berikutnya, metrik spesifik ditetapkan berdasarkan perbaikan proses yang teridentifikasi ini.
Tahap 2. Pembahasan Pengembalian Investasi (ROI)
Penting untuk memahami ROI proyek pada tahap awal. Meskipun tingkat detailnya tidak harus setinggi yang dibutuhkan untuk persetujuan proyek, pelanggan harus memiliki gambaran yang jelas tentang biaya saat ini. Ini harus mencakup biaya per produk, per kaki linier, dll.; biaya energi; biaya kekayaan intelektual (HKI); 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 didefinisikan dalam diskusi awal proyek. Terkait aplikasi pelapisan, spesifikasi produk ini telah berkembang seiring waktu untuk memenuhi kebutuhan produksi dan biasanya tidak terpenuhi dengan proses pelapisan pelanggan saat ini. Kami menyebutnya "hari ini vs. esok". Ini adalah proses 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 proses penyeimbangan).
Tahap 4. Spesifikasi Proses Keseluruhan
Gambar 2. Peningkatan proses yang tersedia saat berpindah dari proses pelapisan berbasis air ke proses pelapisan UV
Pelanggan harus sepenuhnya memahami dan mendefinisikan proses saat ini, beserta kelebihan dan kekurangan dari praktik yang ada. Hal ini penting untuk dipahami oleh integrator sistem UV, sehingga hal-hal yang berjalan baik dan yang tidak 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, serta penurunan suhu dan kelembapan (lihat Gambar 2). Kunjungan bersama ke fasilitas manufaktur pelanggan sangat disarankan dan memberikan kerangka kerja yang baik untuk memahami kebutuhan dan persyaratan pelanggan.
Tahap 5. Demonstrasi dan Uji Coba
Fasilitas pemasok pelapis juga sebaiknya dikunjungi oleh pelanggan dan integrator sistem UV agar semua orang dapat berpartisipasi dalam simulasi proses pelapisan UV pelanggan. Selama waktu ini, banyak ide dan saran baru akan muncul seiring dengan kegiatan-kegiatan berikut:
Simulasi, sampel dan pengujian
Benchmark dengan menguji produk pelapis kompetitif
Tinjau praktik terbaik
Tinjau prosedur sertifikasi mutu
Temui integrator UV
Mengembangkan rencana aksi terperinci untuk bergerak maju
Tahap 6. RFQ / Spesifikasi Proyek Keseluruhan
Dokumen RFQ pelanggan harus mencakup semua informasi dan persyaratan yang relevan untuk operasi pelapisan UV baru sebagaimana didefinisikan dalam diskusi proses. Dokumen tersebut harus mencakup praktik terbaik yang telah diidentifikasi oleh perusahaan teknologi pelapisan UV, yang dapat mencakup pemanasan pelapisan melalui sistem pemanas berjaket air hingga ke ujung pistol; pemanasan dan pengadukan wadah; dan timbangan untuk mengukur konsumsi pelapisan.
Tahap 7. Komunikasi Berkelanjutan
Komunikasi antara pelanggan, integrator UV, dan perusahaan pelapis UV sangat penting dan perlu didorong. Teknologi saat ini memudahkan penjadwalan dan partisipasi dalam panggilan Zoom/konferensi rutin. Seharusnya tidak ada kejutan saat peralatan atau sistem UV dipasang.
Hasil yang Dicapai oleh Produsen Pipa
Area penting yang perlu dipertimbangkan dalam setiap proyek pelapisan UV adalah penghematan biaya secara keseluruhan. Dalam hal ini, produsen berhasil mencapai penghematan di beberapa area, termasuk biaya energi, biaya tenaga kerja, dan bahan habis pakai pelapis.
Biaya Energi – Pemanas UV Bertenaga Microwave vs. Pemanas Induksi
Pada sistem pelapis berbasis air pada umumnya, diperlukan pemanasan pra-atau pasca-induksi pada tabung. Pemanas induksi mahal, membutuhkan energi tinggi, dan dapat menimbulkan masalah perawatan yang signifikan. Selain itu, solusi berbasis air membutuhkan 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 microwave 10 lampu dibandingkan dengan sistem pemanas induksi
Seperti terlihat pada Tabel 1, produsen pipa 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 estimasi biaya listrik sebesar 14,33 sen/kWh. Pengurangan konsumsi energi sebesar 100 kW/jam, yang dihitung selama dua shift selama 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 entitas manufaktur terus mengevaluasi biaya tenaga kerja mereka, proses UV menawarkan penghematan unik terkait jam kerja operator dan pemeliharaan. Dengan pelapis berbasis air, lapisan basah dapat mengeras di bagian hilir peralatan penanganan material, yang pada akhirnya harus dihilangkan.
Operator fasilitas manufaktur menghabiskan total 28 jam per minggu untuk menghilangkan/membersihkan lapisan berbahan dasar air dari peralatan penanganan material hilirnya.
Selain penghematan biaya (diperkirakan 28 jam kerja x $36 [biaya terbebani] per jam = $1.008,00 per minggu atau $50.400 per tahun), persyaratan tenaga kerja fisik bagi operator dapat membuat frustrasi, memakan waktu, dan benar-benar berbahaya.
Pelanggan menargetkan pembersihan lapisan untuk setiap kuartal, dengan biaya tenaga kerja sebesar $1.900 per kuartal, ditambah biaya pelepasan lapisan yang dikeluarkan, dengan total $2.500. Total penghematan per tahun setara dengan $10.000.
Penghematan Pelapisan – Berbasis Air vs. UV
Produksi pipa di lokasi pelanggan mencapai 12.000 ton per bulan dengan diameter pipa 9,625 inci. Secara keseluruhan, ini setara dengan sekitar 570.000 kaki linier / ~12.700 buah. Proses aplikasi untuk teknologi pelapisan UV baru ini menggunakan pistol semprot volume tinggi/tekanan rendah dengan ketebalan target tipikal 1,5 mil. Proses 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 – pelapis UV vs. 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 terwujud.
Pelapis UV dapat didaur ulang (pelapis berbahan dasar air tidak), yang memungkinkan efisiensi setidaknya 96%.
Operator menghabiskan lebih sedikit waktu untuk membersihkan dan memelihara peralatan aplikasi karena lapisan UV tidak mengering kecuali terkena energi UV intensitas tinggi.
Kecepatan produksi lebih cepat, dan pelanggan berpotensi meningkatkan kecepatan produksi dari 100 kaki per menit menjadi 150 kaki per menit – peningkatan sebesar 50%.
Peralatan proses UV biasanya memiliki siklus pembilasan terintegrasi, yang dilacak dan dijadwalkan berdasarkan jam produksi. Siklus ini dapat disesuaikan dengan kebutuhan pelanggan, sehingga mengurangi kebutuhan tenaga kerja 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 terlihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Pengurangan VOC sebagai hasil penerapan pelapisan UV
Kesimpulan
Teknologi pelapis UV memungkinkan produsen pipa untuk menghilangkan VOC secara virtual dalam operasi pelapisan mereka, sekaligus menghadirkan proses manufaktur berkelanjutan yang meningkatkan produktivitas dan kinerja produk secara keseluruhan. Sistem pelapis UV juga menghasilkan penghematan biaya yang signifikan. Sebagaimana diuraikan dalam artikel ini, total penghematan pelanggan melebihi $1.200.000 per tahun, ditambah dengan pengurangan emisi VOC sebesar lebih dari 154.000 lbs.
Untuk informasi selengkapnya dan mengakses kalkulator ROI, kunjungi www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Untuk peningkatan proses tambahan dan contoh kalkulator ROI, kunjungi www.uvebtechnology.com.
Bilah Samping
Proses Pelapisan UV Berkelanjutan / Keuntungan Lingkungan:
Tidak Ada Senyawa Organik Volatil (VOC)
Tidak Ada Polutan Udara Berbahaya (HAP)
Tidak Mudah Terbakar
Tanpa pelarut, air atau bahan pengisi
Tidak ada masalah produksi kelembaban atau suhu
Peningkatan Proses Keseluruhan yang Ditawarkan oleh UV Coatings:
Kecepatan produksi cepat hingga 800 hingga 900 kaki per menit, tergantung pada ukuran produk
Jejak fisik kecil kurang dari 35 kaki (panjang linier)
Pekerjaan yang sedang berjalan minimal
Kering instan tanpa perlu proses pasca-pengeringan
Tidak ada masalah lapisan basah di hilir
Tidak ada penyesuaian lapisan untuk masalah suhu atau kelembaban
Tidak ada penanganan/penyimpanan khusus selama pergantian shift, pemeliharaan, atau penutupan akhir pekan
Pengurangan biaya tenaga kerja yang terkait dengan operator dan pemeliharaan
Kemampuan untuk mendaur ulang overspray, menyaring ulang dan memasukkannya kembali ke dalam sistem pelapisan
Peningkatan Kinerja Produk dengan Lapisan UV:
Hasil pengujian kelembaban yang ditingkatkan
Hasil pengujian kabut garam yang luar biasa
Kemampuan untuk menyesuaikan atribut pelapis dan warna
Tersedia lapisan bening, metalik dan warna
Biaya pelapisan per kaki linier yang lebih rendah seperti yang ditunjukkan oleh kalkulator ROI:
Waktu posting: 14-Des-2023
