Práškové lakování se používá k vytváření odolných povrchových úprav v mnoha průmyslových odvětvích, včetně automobilového průmyslu, spotřebičů, nábytku, stavebních zařízení a zemědělských strojů. S rostoucím objemem výroby však rostou i potřeby výrobců zvýšit udržitelnost, snížit spotřebu energie, urychlit výrobu a snížit náklady. Tradiční metody vytvrzování práškových barev představují překážky pro dosažení tohoto cíle a vytvářejí neefektivitu, kterou si výrobci již nemohou dovolit ignorovat.
Laserové vytvrzování je převratná inovace, která uživatelům práškových nátěrových hmot přináší rychlé, energeticky úsporné a vysoce kontrolované řešení. Nabízí udržitelný proces vytvrzování, který splňuje požadavky moderní výroby, aniž by došlo ke snížení kvality nebo efektivity.
Pojďme se dozvědět, jak přesně.
Co je laserové vytvrzování
Proces práškového lakování začíná nastříkáním suchého, elektrostaticky nabitého prášku na povrch kovových dílů. Elektrostatická síla způsobí, že částice prášku přilnou k dílu ve vrstvě rovnoměrné tloušťky.
Po nanesení se potažený díl vytvrzuje teplem. Tím se roztaví a spojí částice prášku, které se znovu zpevní a vytvoří povlak s hladkým povrchem. Tento krok vytvrzení zajistí, že povlak vytvoří pevnou ochrannou vrstvu, která je obvykle silnější, tvrdší a odolnější než barva.
Tradiční metody vytvrzování práškových barev se spoléhají na zahřívání objemových dílů za účelem roztavení částic prášku. Nejčastěji se používají konvekční pece, které ohřívají velké objemy vzduchu, aby zvýšily teplotu celého dílu. Tím je zajištěno, že práškový nátěr dosáhne teploty potřebné k vytvrzení, ale také se značně plýtvá energií, protože se zahřívá celý díl - a také výrobní prostředí v okolí pece.
Rychlejší alternativou jsou infračervené (IR) trouby. Ty využívají sálavý ohřev k přímému ohřevu práškového nátěru, takže jsou účinnější než konvekční trouby. Stále však vyzařují světlo do všech směrů, což vede k neefektivitě a ztrátám energie. Navíc infračervené ohřívače vyzařují širokopásmové světlo, jehož většinu práškový nátěr dobře neabsorbuje, a proto nepřispívá k jeho ohřevu.
Laserové vytvrzování využívá zásadně odlišný přístup, protože jako zdroj tepla využívá vysoce intenzivní, vysoce směrový, úzkopásmový diodový laser. Toto intenzivní světlo z laseru lze účinně shromažďovat, tvarovat a promítat na povrchy dílů.
Laser tak může ohřívat pouze požadované povrchy dílů a prakticky nic jiného. Úzký rozsah infračervených vlnových délek, které laser produkuje, je navíc dobře absorbován částicemi práškového povlaku, čímž je účinně vytvrzuje a do značné míry zabraňuje zbytečnému zahřívání samotného dílu. Výsledkem je přibližně desetinásobné zkrácení doby vytvrzovacího cyklu oproti konvekčním pecím.
A konečně, účinnost elektrické konverze laserů - tj. množství elektrické energie potřebné k vytvoření potřebného množství laserového světla - je výrazně vyšší než u jiných typů infračervených zdrojů. To znamená, že velké procento elektrické energie dodávané do laserového systému jde na skutečné vytvrzování nátěru, a nikoli na plýtvání. Tato účinnost je spolu s vysokou rychlostí procesu rozhodujícím faktorem, který přispívá k vysoké udržitelnosti laserového vytvrzování.
IPG Photonics zavádí výhody laserového vytvrzování do výroby
Modulární laserové vytvrzovací systémy IPG umožňují výrobcům plně využít výhod laserového vytvrzování práškových barev ve velkosériové výrobě. Tyto systémy přinášejí hmatatelné úspory nákladů, času a podlahové plochy oproti konvekčním a infračerveným lampovým pecím. A co je nejdůležitější, laserové systémy IPG pro vytvrzování práškových barev představují udržitelnější alternativu, protože snižují spotřebu energie a množství odpadu a současně zlepšují řízení procesu.
Základním stavebním prvkem modulárních laserových vytvrzovacích systémů IPG je 8' (2,4 m) dlouhá buňka, která je dostatečně široká, aby se do ní vešly díly s práškovým nátěrem. Obvykle se díly pohybují systémem nepřetržitě, což je obvykle vytvrzuje přibližně 2 minuty, včetně náběhu a ochlazení.
Propustnost této základní konfigurace lze zvýšit prodloužením systému. K modulárním laserovým vytvrzovacím systémům lze podle potřeby přidávat další moduly o délce 4' (1,2 m), čímž se délka systému neomezeně prodlouží.
Modulární laserový vytvrzovací systém IPG lze nakonfigurovat několika různými způsoby, aby splňoval specifické požadavky nebo byl integrován se stávajícím výrobním zařízením. Lze jej například sestavit tak, aby podporoval kontinuální dopravu nebo dopravu typu "stop and go". Může zahrnovat robotiku, která zvládne měnící se směsi dílů nebo vytvrzování dílů se zakřivenými povrchy.
Bez ohledu na to, jakou podobu má laserový vytvrzovací systém, zabírá obvykle přibližně 10× méně místa než konvekční pec se stejným výkonem. Navíc možnost škálování systému znamená, že jej lze časem rozšířit, pokud se objem výroby zvýší. Naproti tomu výrobci obvykle musí zakoupit dostatečně velkou konvekční pec, aby uspokojili své předvídatelné dlouhodobé potřeby, protože pozdější modernizace není nákladově efektivní.
Další klíčovou výhodou modulárního laserového vytvrzovacího systému je, že nabízí přesné řízení procesu. To umožňují dva klíčové faktory.
Zaprvé se jedná o "studenou" pec, která nevyzařuje prakticky žádné odpadní teplo. To umožňuje integraci pokročilých metrologických přístrojů, jako jsou termokamery, které mohou měřit teplotu povrchu povlaku v reálném čase. Naproti tomu konvekční a infračervené pece mohou poskytovat pouze údaje o teplotě vnitřního vzduchu, které mají jen malou přímou hodnotu pro řízení procesu.
Za druhé, výstupní výkon laseru lze měnit prakticky okamžitě. To umožňuje provádět úpravy v reálném čase a za chodu na základě naměřených teplot povlaku. Tím je zajištěno, že teplota vytvrzování vždy odpovídá receptuře pro daný práškový materiál.
Laserové vytvrzování práškových barev není ničím jiným než revolučním zlomem oproti předchozím technologiím. Zvyšuje výkonnost, zlepšuje kontrolu a snižuje provozní náklady, přičemž se stále jedná o mnohem udržitelnější proces se sníženou uhlíkovou stopou. Modulární laserový vytvrzovací systém IPG představuje nejjednodušší, nejflexibilnější a nákladově nejefektivnější způsob implementace laserového vytvrzování práškových barev v širokém spektru výrobních zařízení.
Začínáme s laserovým vytvrzováním práškových barev
Laserové vytvrzování může být přínosem pro mnoho aplikací a výrobců. IPG nabízí jak laserové ohřívací zdroje pro vytvrzování práškových barev, tak laserové vytvrzovací stanice pro výzkum a vývoj a kompletní modulární laserové vytvrzovací systémy.
Začít je snadné - pošlete nám vzorek, navštivte jednu z našich globálních aplikačních laboratoří nebo nám prostě řekněte o své aplikaci.
