Jak měřit tloušťku práškové barvy ještě před vypálením a snížit náklady lakovny

Měření tloušťky nevypálené práškové barvy umožní zasáhnout včas – přímo během procesu. To znamená méně přelakování, méně zmetků a nižší spotřebu prášku. A přesně o tom je tento článek.

Proč vůbec řešit tloušťku nevypálené barvy

V technických listech práškových barev je pro tloušťku vrstvy stanoveno minimální a maximální rozmezí, případně interval optimální tloušťky. Pokud se pohybujete trvale „v bezpečí“ vysoko nad minimem, vypadá to sice na první pohled v pořádku, ale ve skutečnosti:

• zbytečně spotřebováváte práškovou barvu
• riskujete vady nátěru (např. u kritických geometrií, hran a dutin) viz katalogvad.cz
• můžete zhoršit mechanické vlastnosti lakované vrstvy

Naopak nedostatečná tloušťka vrstvy vede k:

• horší korozní ochraně
• reklamacím
• nutnosti přelakování nebo úplného odstranění nátěru a opakování celého procesu

Měření tloušťky nevypálené barvy umožní:

• zajištění rovnoměrnosti
• snížení materiálových nákladů
• snížení rizika reklamací
• zvýšení produktivity lakovací linky

Co se děje, když měříte pouze po vypálení

Pokud tloušťku kontrolujete až na hotovém, vypáleném dílu, zjišťujete chyby ve chvíli, kdy může být na korekci nastavení lakovacích pistolí příliš pozdě. Bez měření nevypálené barvy navíc chybí okamžitá zpětná vazba na proces – problémy se projeví až po vypálení a operátor nemá možnost včas upravit nastavení pistolí, kmit manipulátorů, pohyb robota nebo rychlost dopravníku. Kontrola tloušťky před vypálením tomuto scénáři předchází: odhalí odchylky přímo v lakovací kabině nebo za ní a umožní zasáhnout okamžitě.

Při zavádění nového projektu do sériové výroby umožňuje měření tloušťky nevypálené barvy výrazně snížit počet neshodných kusů, které běžně vznikají při ladění lakovacího procesu. Každý díl je možné zkontrolovat okamžitě za lakovací kabinou, identifikovat slabá místa programu a provést potřebnou úpravu. Díky tomu se minimalizuje vznik NOK kusů, zkracuje se čas optimalizace a snižují se celkové výrobní náklady.

Jaké jsou možnosti měření tloušťky nevypálené práškové barvy

V praxi se dnes používají tři hlavní přístupy:

1. Kontaktní „měřicí hřebeny“ – jednoduchý, levný, ale destruktivní způsob (otisk v prášku, nutnost přelakovat místo měření). Pro měření elektrostaticky nanášeného práškového nátěru poměrně nevhodné.

2. Ruční bezkontaktní měřidla – typicky ultrazvuk (PosiTest PC) nebo termálně-optická detekce (Coatmaster Flex).

3. Plně automatizované robotické a in-line systémy – např. ArtiDeepControl, který měří na lince a zároveň automaticky koriguje proces.

Kontaktní hřeben lze zmínit pro úplnost, ale z pohledu moderní práškové lakovny nejde o řešení, na kterém by se dalo stavět efektivní řízení procesu. Skutečný přínos přinášejí až bezkontaktní technologie – buď v podobě ručního měření, nebo plně automatizovaných systémů. V dalším textu proto představíme konkrétní řešení z našeho portfolia, která mají pro lakovny reálný praktický přínos.

PosiTest PC

PosiTest PC je ruční, bezkontaktní přístroj, který používá ultrazvuk k měření tloušťky nevypálené práškové barvy a předpovídá tloušťku po vypálení.

Klíčové vlastnosti:

• rozsah 20–100 µm, rozlišení 1 µm, přesnost ±5 µm
• doba měření 1–3 s, vhodné i pro pomalu se pohybující díly.
• měřicí vzdálenost 19 mm
• nevyžaduje u většiny prášků složitou kalibraci
• uloží až 999 měření, možnost průměrování a přenosu dat do softwaru PosiSoft
• režim Scan Mode umožňuje kontinuální měření

Typické použití v lakovně:

• rychlá kontrola nastavení linky po změně barvy sortimentu nebo nastavení
• ověření tloušťky na kritických místech (hrany, kapsy, složité díly)

PosiTest PC je vhodný zejména tam, kde potřebujete jednoduché, rychlé ruční řešení, které slouží spíše pro orientační měření a určení zda je na díle práškové barvy „málo“ nebo naopak „moc“.

Coatmaster Flex

Coatmaster Flex využívá technologii Advanced Thermal Optics (ATO) – povrch práškové barvy krátce zahřeje řízeným světelným impulzem a z teplotní odezvy vyhodnotí tloušťku vrstvy. Měření je bezkontaktní a nedestruktivní.

Základní parametry:

• měření práškových i mokrých nátěrů před vytvrzením v rozsahu cca 5–300 µm
• měření vypálených/vytvrzených povlaků v rozsahu cca 5–500 µm
• měřicí čas od 20 ms – vhodné i pro pohybující se díly na dopravníku
• absolutní vzdálenost 2–15 cm, přístroj toleruje změny vzdálenosti i úhlu (až ±70°)
• funguje na všechny barvy včetně bílé, na kovových substrátech
• relativní standardní odchylka <2 % tloušťky
• možnost on-line přenosu dat do ERP systémů, sledování trendů a statistiky

Kde dává Coatmaster Flex smysl:

• lakovny s větším objemem výroby, kdy rychlost a ergonomie měření ultrazvukem nemusí dostačovat
• lakovny s nižší mírou sériovosti, kdy může být každý díl a každá barva rozdílná a může být těžší dodržovat požadované tloušťky
• provozy, které chtějí aktivně řídit spotřebu prášku a mít proces podložený daty
• situace, kdy potřebujete měřit na pohybujících se dílech, včetně dílů se špatně přístupnými místy

Oproti ultrazvukovému měření jde o technologicky pokročilejší řešení, které se dobře hodí jako mezikrok mezi ručním měřením a plně automatizovaným in-line systémem.

ArtiDeepControl

Tam, kde ruční měření přestává kapacitně stačit, nastupují robotické systémy. Řešení ArtideepControl, vyvíjené v ITS Brno, je navrženo pro plně automatizované bezkontaktní měření tloušťky vrstvy práškové barvy ihned po jejím nanesení, ještě před vypálením.

Základní princip:

• měřicí hlava umístěná za lakovací kabinou
• robot nebo portálový systém projíždí okolo dílu
• probíhá periodické opakování měření na definovaných pozicích
• systém vyhodnocuje tloušťku vrstvy a zpětně komunikuje s lakovacím zařízením
• lakovací pistole se automaticky korigují podle naměřených dat

Hlavní výhody Artideepcontrol:

• bezkontaktní měření nevypálené vrstvy za plného provozu lakovny
• automatická korekce polohy výrobku – zvládá i díly s polohovou odchylkou
• flexibilní dosah pro tvarově složité výrobky
• automatická kalibrace, vysoká spolehlivost
• připraveno pro Průmysl 4.0 – integrace do nadřazených systémů, datová analytika
• úspora ve spotřebě práškové barvy

Ve srovnání s ručním měřením přináší robotické řešení zásadní změnu: kontrola tloušťky už není namátková, ale systematická a 100% integrovaná do procesu. Obsluha neřeší, kde měřit – systém měří vždy tam, kde má, a v takové frekvenci, která dává smysl pro daný typ výroby.

Jak velkou úsporu lze reálně čekat?

Konkrétní čísla závisí na typu výroby, sortimentu, použitých práškových barvách i kvalitě stávajícího nastavení. Z průmyslových referencí však vyplývá:

• Coatmaster dokáže snížit spotřebu prášku až o ~30 % při optimalizaci na spodní hranici předepsaného rozmezí.
• u rozsáhlejších linek s vysokým průtokem dílů může ArtiDeepControl přinést úsporu prášku v řádu milionů Kč ročně, nemluvě o započítání zmetků, reklamací a odpracovaných hodin navíc.

Typický scénář v praxi:

• Původní nastavení:
  • cílení „pro jistotu“ na vyšší střed tloušťkového okna
  • časté přestřelky nad horní hranici
  • ruční náhodná kontrola, málokdy systematická
• Po zavedení měření nevypálené barvy:
  • zúžení rozptylu tloušťky vrstvy
  • posun cílové hodnoty blíž k dolní hranici tolerance
  • okamžitá reakce na jakoukoli změnu lakování
  • snížení zmetkovitosti a nutnosti opakování celého procesu lakování

Už samotný přechod na systematické měření před vypálením obvykle stačí k tomu, aby se prášková lakovna dostala na nižší spotřebu práškové barvy za současného zlepšení kvality. Výběr vhodné technologie vždy závisí na kombinaci faktorů: objem výroby, variabilita dílů, požadovaná úroveň automatizace, dostupná investice a návratnost. Měření tloušťky nevypálené práškové barvy už dávno není „nice to have“ – v mnoha provozech je to jediný rozumný způsob, jak mít spotřebu barvy a kvalitu nátěru skutečně pod kontrolou.

V SQI a ITS se denně setkáváme s důsledky nedostatečné kontroly tloušťky nátěrů – od zvýšené zmetkovitosti až po nákladné reklamace. Současně ale vidíme, jak zavedení měření nevypálené barvy dokáže během krátké doby dramaticky snížit spotřebu prášku a stabilizovat kvalitu výstupu. Pokud zvažujete, jaký systém měření nevypálené barvy dává smysl právě pro vaši lakovnu, ozvěte se nám. Pomůžeme vám:

• zanalyzovat stávající proces,
• vybrat vhodnou technologii,
• spočítat reálnou návratnost investice.