2018年2月15日,Nitrotherm® 技术对提高喷涂工艺控制的应用

执行摘要

Nitrotherm® 喷涂技术使用特定压缩氮气替代空气作为涂料载体

特定压缩氮气的物理属性可以降低成本、提高质量和生产效率以及降低VOC排放

在汽车、消费电子产品和家具以及航空领域的应用前景广阔

Nitrotherm® 技术常被低估的一项特色是它提高工艺控制能力

通常的喷涂技术一般由三个基本元素组成:喷枪,涂料和载体。在过去二三十年中,世界范围内如汽车、消费品和设备喷涂应用行业普遍强调喷枪和涂料的性能。工艺工程师和生产线设计师对涂料载体的重视相对有限。以至于涂料施工仍然由5到7公斤压缩空气作为载体来应用,质量堪忧。

约十几年以前,意大利Eurosider SAS公司研发出Nitrotherm®技术并取得专利。这项技术在本质上用特定压缩氮气取代常用压缩空气作为涂料载体。由中空纤维及其他技术制造的Nitrotherm® 组件生产特定压缩氮气,并通过适当的压力和流速将氮气供给喷枪。

目前,Nitrotherm® 技术主要应用在欧洲,数以千计的手动喷枪、自动喷枪以及旋杯喷涂生产线(Rotary Bell Painting Lines)已安装了Nitrotherm®组件。由压缩氮气取代压缩空气作为涂料载体后,物理属性的变化带来诸多优势,包括显著的成本降低(平均20%),表面质量提高和得益于更短工艺周期的生产效率提高以及VOC降低,并在汽车、消费电子产品和家具及航空等行业的涂料应用中得到了证明。

目前,Nitrotherm® 技术在亚洲市场有着广阔的应用前景,特别是中国、韩国蓬勃发展的汽车行业。

Nitrotherm® 技术有一项被低估的属性,即它的工艺控制有着极大的提高。就我个人的看法而言,提高工艺控制对于喷涂工艺的性能表现极其重要。具体探讨如下。

约30年前,我作为一名年轻的工艺工程师在飞利浦电子(Philips Electronics)工作。我的教育背景是工艺控制(统计)。为了提高生产工艺的产出和产品质量,工艺控制方法在那段时期变得非常流行。美国、欧洲和日本的工厂,比如汽车行业,都应用了这些工艺控制方法及技巧并取得了巨大的进展。

此后,我曾在领导过的制造业企业中始终强调工艺控制方法的重要性,提出应将工艺控制作为一种工作方式。然而,我发现在过去四年间在一家中国公司工作时,这些工艺控制方法几乎不为人知,何谈应用。这种情况情有可原,中国工业在过去二十年中迅猛发展,人们的焦点更多地放在数量而非效率和质量上。工艺操作员和工程师并未接受过工艺控制的教育和培训,因此很多生产工艺效率低下。

生产工艺以及随之而来的产品质量参差不齐。这里需要介绍的一个概念是工艺控制(Process Control),即管理工艺中的不确定性(Process Variation)。每种工艺都由它的工艺配置(Process settings)确定,并具体到标准操作流程中(SOP)。工艺配置不得更改。只有技术管理人员经研究后,出于新的考量,才可以正式地更改SOP。但是,由于技术控制回路无法彻底地控制工艺系统中的不确定性,工艺参数如温度、压力和湿度等的数值取决于相应配置中数值内在的或常规的变动。这种内在的变动称为工艺性能(Process Capability),我们完全可以从中预测它的成果(质量和产量)——见图表1.

 图1

 图2

“无法控制”的工艺是无法预测的,它随之而来的质量和产量堪忧。因而工艺必须实现“可控制性”。可控制性达到后,工艺控制即为在工艺性能的范围内管理工艺的不确定性。也就是说,如果一名操作员发现某个参数超出了常规变动的限度(控制上限),他或她可以得出结论:某个故障(特殊原因)正导致系统朝着不可控制的方向发展。操作员在这种情况下绝不应更改工艺配置,而是应该寻找故障发生的根本原因并解决问题,将系统恢复正常。这些纠正性的行为即为失控行动方案(OCAP)。

如果我们对当前工艺的产量和质量表现不满意,我们可以通过技术创新进行提高。技术创新可以带来更佳的工艺配置和/或更有力的控制系统,降低系统内在的不确定性,进而提高工艺性能——见图表3。

图3

在上述工艺控制理论的论述中,我们可视Nitrotherm® 技术为一种可以更好地控制喷涂工艺的技术创新。这是与之前介绍过的Nitrotherm® 物理优势不同的一个方面。Nitrotherm® 将涂料载体从压缩空气变为特定压缩氮气。这种变化带来了两种重要的改进:

Nitrotherm® 组件极大地降低了载体参数(温度、压力和流量)的内在不确定性。此外,载体的纯净度大幅提高(例如水和油类污染物被完全排除),载体由预先设置的电离作用(或静电电荷)提供。

降低操作员(人)的干预。Nitrotherm® 组件对涂料载体媒介完全控制。

这两项改进极大地提高了喷涂工艺整体的可控性,进而带来更高的产量和更好的产品质量。因此,我认为Nitrotherm® 技术作为一项切实的喷涂技术创新,在那些喷涂表现至关重要的行业中将成为涂料载体媒介的未来标准。

C.M Saris

前任Perlos/Lite-On Mobile CEO执行总监

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