Výsledek hodnocení by měl být vztažen na zvolený parametr kontroly kvality a současně by mělo být možné získané informace vyhodnotit, zpracovat a pružně přenést takovým způsobem, že dojde k žádoucí optimalizaci navazujících činností v daném procesu výroby. Taková úprava pak v konečném důsledku koncovému uživateli přináší nejen splnění interních či jiných předpisů z hlediska kvality výrobků, ale především vede k významnému snižování dopadu jednotlivých činností ve formě nižší spotřeby energií, vody, surovin, snižování odpadů a zmetků.

Společnost TechTest, se věnuje problematice kontroly čistoty povrchu. Námi vyvinutá technologie Recognoil využívá revolučního principu plošného snímání fluorescence mastných látek a představuje tak moderní způsob přesné a opakovatelné kontroly čistoty povrchů. Díky plošnému snímání povrchu umožňují naše produkty vizualizaci znečištění, a tím i snadné určení jeho povahy, současně s možností odhalení sebemenšího bodového znečištění.
Uvědomujeme si, že pouhá informace o stavu povrchu sama o sobě nestačí pro optimalizaci výroby, ale představuje zásadní systémový prvek, na který lze různými způsoby navázat další technologie a procesy. Dlouhodobě vyvíjíme a vyrábíme unikátní optické detekční přístroje a řídící systémy Recognoil pro bezkontaktní detekci nežádoucí kontaminace povrchu a pro kontrolu nanášení či odstraňování olejových filmů. Díky více než 10letému působení na trhu a individuálnímu přístupu k našim zákazníkům z celého světa a různých průmyslových odvětví nabízíme nástroje umožňující implementace moderních, šetrných a účelných technologií ve výrobním procesu.

Obr. 1: Ukázka použití přístroje Recognoil 2W v provozu [2]

Na několika příkladech níže jsme se pokusili popsat zlomek realizací, které na počátku měly vždy jen základní požadavek – kontrolu stavu povrchu. Společným úsilím se nám však podařilo tuto kontrolu přenést na zásadní řídící prvek technologického procesu a tím zkvalitnit a zefektivnit celý výrobní proces. Níže je popsáno několik konkrétních příkladů takovýchto realizací, ve kterých bylo optimalizace výroby dosaženo integrací produktů Recognoil a organizačními opatřeními. U těchto příkladů nejen že je dosahováno požadované kvality dílů, ale současně je díky efektivnímu řízení procesu snížena spotřeba energií, surovin, emisí a zmetků.

Řízení čistícího procesu
Náš klient zabývající se nanášením lepidla na kovové díly v plně automatizovaném provozu hledal možnost plošné kontroly čistoty povrchu před čištěním (předúpravou) dílů a před následnou aplikací lepidla. Původní požadavek na bezkontaktní automatické hodnocení povrchu dílů před chemickým odmaštěním a následným abrazivním tryskáním měl původně sloužit pouze pro zamezení vkládání nedostatečně odmaštěných dílů od subdodavatele. Kontrola povrchu dílů po tryskání pak měla sloužit pro zaznamenání skutečného stavu povrchu před aplikací lepidla, archivaci dat a zpracování trendů pro účelnou a včasnou výměnu abraziva. Integrací průmyslových detektorů Recognoil Line včetně řídící, vyhodnocovací a komunikační PLC jednotky společnosti TechTest však bylo toto řešení rozšířeno o zcela zásadní možnost – ovládání mycího cyklu a zamezení operátorům ve vkládání nevhodných dílů. Výchozí polotovar má být zbaven mastnot již od dodavatele, protože jeho opětovné odmaštění prodražuje a prodlužuje výrobní proces. Na základě zkoušek byl definován přípustný limit zamaštění vstupního materiálu, jenž umožňuje vynechání mycího cyklu. Tím, že provozovatel linky má v reálném čase neustále možnost vyhodnocovat výchozí stav polotovarů, lze zajistit, že šarže nadlimitně znečištěných polotovarů bude vrácena dodavateli, případně bude pro tyto díly automaticky spuštěn mycí cyklus. Současně je díky řídícímu systému operátorům signalizováno překročení limitního znečištění. Pokud operátor na tyto informace nereaguje, je po definovaném překročení tohoto limitu výrobní proces automaticky zastaven a je informován vedoucí pracovník.
Toto komplexní řešení vede k dokumentaci procesu výroby s ohledem na aktuální požadavky moderních výrob, ale zároveň má zcela zásadní ekonomický přínos ve formě úspor na temperaci a udržování odmašťovacích lázní a na seřízení a péči o proces tryskání. Navíc je systém kontroly schopen předcházet vzniku zmetků a technologické nekázni operátorů. Díky neustálému sběru dat lze také hodnotit kvalitu dílů od jednotlivých subdodavatelů či účinnost daných technologií čištění u tvarově rozdílných polotovarů.

Obr. 2: vlevo: senzory automatizované řízení čistícího procesu, vpravo: výstupy z jednotlivých senzorů pro operátora [1]

Řízení mazacího procesu
Existuje celá řada aplikací, kdy jsou na povrch polotovaru či hotového výrobku z různých důvodů nanášeny olejové vrstvy. Může se jednat například o snížení tření, protikorozní ochranu, zvýšení životnosti dílů či nástrojů atd. Společným parametrem těchto aplikací je požadavek na definovanou tloušťku olejového filmu a jeho rovnoměrné nanesení.
V některých případech (např. při lisování) mohou být tyto požadavky rozšířeny o tzv. sektorové nanášení – tedy potřeba na určité plochy nanášet rozdílné tloušťky olejového filmu. Aplikace olejových filmů zvyšuje nároky na udržení kvality pracovního prostředí a souvisí s ekonomickými a ekologickými aspekty spojenými s množstvím nanášených maziv a jejich odstraňováním (např. díl je v určité fázi mazán pro účely lisování a ihned poté je této mastnoty zbaven pro následné lakování).
V rámci projektu AMSOL – „Pokročilý mechatronický systém lisování s řízeným mazáním“ jsme navázali spolupráci se slovinskou společností zabývající se výrobou lisovaných kovových kontaktů, konektorů a podobných elektronických součástek. Vzájemná spolupráce probíhala v letech 2018 až 2021 a úkolem společnosti TechTest bylo navrhnout systém pro online detekci a regulaci nanášení mazacího prostředku při lisovacím procesu.
Integrací plošné detekce Recognoil přímo do procesu lisování umožnilo kontrolu homogenity a tloušťky nanášených vrstev včetně zpětné vazby pro aplikační jednotku přesného dávkování. Díky tomu bylo možné přizpůsobit a řídit dávkování pro konkrétní typ výrobku a regulovat tak množství spotřebovaných mazacích prostředků.
Instalace průmyslového řešení přispěla k zajištění komplexního řízení výrobního procesu tváření. Díky online kontrole a zpětné vazbě na další prvky systému je pozitivní přínos několikanásobný. Kontinuální snímání a regulace olejových filmů má primárně za důsledek snížení zmetkovitosti a opotřebení lisovacích nástrojů, sekundárně přispívá k významné úspoře energie na čištění dílů a likvidaci odpadů z procesu odmašťování. Přínosem redukce objemu spotřebovaných olejů je také snížení výsledné koncentrace olejových aerosolů v ovzduší v blízkosti lisů, čímž jsou významně ovlivněny hygienické parametry v okolí pracovního prostoru výrobní stroje.

Obr. 3: Ukázka automatizovaného řízení mazacího procesu [3]

Oxidace materiálu
Oxidace materiálu a zejména její detekce je častým problémem mnoha provozů využívajících spojování materiálů pomocí pájení a svařování. Pájený spoj musí být spolehlivý a mít po určitou dobu správnou funkčnost z pohledu bezporuchovosti, dobré vodivosti atd. Častou příčinou problému je nejen. oxidace, ale i samotná kontaminace povrchu organickými či anorganickými nečistotami a dalšími rezidui na povrchu materiálu.
Významný výrobce součástí pro automobilový průmysl se obrátil na společnost TechTest, s. r. o., s požadavkem na měření čistoty a oxidace povrchu Al slitin před samotným pájením a svařováním. Jednalo se o trubky o různých průměrech sloužících k výrobě vedení klimatizačních jednotek. Pro účely detekce oxidických vrstev a kontaminace na povrchu vlivem nekvalitního odmaštění nyní zákazníkovi slouží ruční detektor Recognoil® 2W, který bezpečně odhalí veškeré změny na povrchu materiálu.
Zákazník zároveň využil služeb naší společnosti pro určení bezpečného limitu intenzity fluorescence (bezpečného stavu povrchu), který je nyní stěžejním parametrem pro operátory a kontrolory kvality v provozu. Díky rychlému ověření kontaminace povrchu samotným detektorem a okamžitým exportem výstupů má nyní výrobní úsek přesnou informaci o stavu povrchu před dalšími technologickými procesy (pájení, svařování), o kondici odmašťovacích lázní a oplachů, nechtěné kontaminaci obsluhou atd.

Obr. 4: vlevo - typický příklad oxidace Al slitiny (zaschlá kapka po oplachu demineralizovanou vodou na povrchu Al materiálu – vytvořená oxidace povrchu při rychlém zahřátí součásti), vpravo - ukázka oxidace Al trubky po určitém čase skladování (snímek pořízený v laboratorním zařízení Recognoil QB) [1]

Aplikace nátěrových systémů na plastových součástech
Aplikace nátěrových systémů je častou operací povrchových úprav nejen v automobilovém průmyslu, ale i napříč všemi průmyslovými obory.
Pro dodavatele lakovaných plastových dílů naše firma analyzovala možnost implementace plošného snímání dílů před lakováním. Zásadní byly v tomto případě požadavky odběratelů této firmy na výslednou jakost povlaku, tedy jeho vysokou přilnavost, dlouhou životnost a estetické vlastnosti výrobku.
Na konkrétním příkladu obložení brzdových senzorů automobilů známých světových značek lze demonstrovat integraci laboratorního plošného měření čistoty dílů pomocí zařízení Recognoil QB.
Recognoil QB je stolní detektor fluorescence mastných látek vhodný pro laboratorní použití. Je určený pro měření větší plochy v jednom sledu, snadno si poradí se složitě tvarovanými součástmi, automaticky vyhledává miniaturní objekty a vyhodnocuje je separátně. Hodnocená plocha je 20x větší než u přístroje Recognoil 2W a celý proces snímání dílů je zcela bezkontaktní.
Obr. 5 obsahuje ukázku měřeného dílu. Horní část zobrazuje povrch dílu v přirozeném světle. V dolní části je vyobrazeno vyhodnocení analýzy stavu povrchu z laboratorního měřícího boxu Recognoil QB. Červené odstíny značí vysokou míru kontaminace.

Obr. 5: vlevo: laboratorní měřící box Recognoil QB, vpravo: ukázka měřených plastových dílů brzdových senzorů automobilů [1,2]

Povrchové úpravy, povlakování a tepelného zpracování
Povrchové úpravy povlakováním a tepelné zpracování slouží především k modifikaci povrchu pro dosažení vyšší tvrdosti, odolnosti proti opotřebení, vyšší korozní odolnosti, snížení tření atd. Tyto vlastnosti materiálu nachází uplatnění v mnoha průmyslových odvětvích a oborech.
Příkladem je náš zákazník, u kterého se kontroluje čistota povrchu leštěných automobilových kulových čepů před následným tepelným zpracováním plynovým karbo-nitridováním, plazmovou aktivací, nitro-cementováním a oxidací. Hlavním požadavkem zákazníka na systém kontroly byla detekce bodového znečištění a jeho snadná lokalizace. Pro první fázi integrace měření stavu povrchu před tepelným zpracováním byl definován požadavek namátkové kontroly dílů. Prvotními testy v laboratořích firmy TechTest a ve výrobním provozu zákazníka bylo jako nejvhodnější zvoleno použití laboratorního boxu Recognoil QB.
Kontrola čistoty součástí detektory Recognoil před samotným povlakováním a tepelným zpracováním je nezbytná pro celkovou kvalitu a životnost povrchové úpravy.
Společnost nyní pomocí Recognoil QB kontroluje čistotu povrchu kulových čepů po odmaštění, tedy před samotným procesem tepelného zpracování. Pomocí na míru vyvinutého SW je pracovník schopen během několika vteřin lokalizovat a kvantifikovat kontaminaci na povrchu (počet oblastí, plocha a maximální velikost kontaminace).
Hodnocení bodových nečistot velikosti již od 1 μm má zásadní přínos i v dalších průmyslových aplikacích, např. v provozech galvanického pokovení, anodické oxidace, PVD či CVD povlakování atp.). Díky definované a pravidelné kontrole každé vsázky je nyní náš zákazník schopen podrobně sledovat celý proces, pružně reagovat na stav jednotlivých dávek a předcházet tak tvorbě zmetků, budoucím reklamacím a následným problémům. Zavedením přístroje Recognoil QB do systému kontroly jakosti je nyní udržení kvality výrobních procesů mnohem snazší, efektivnější a jednodušší.

Obr. 6: vlevo – lokalizace nečistot a jejich kvantifikace, vpravo – ukázka analýzy stavu povrchu kulového čepu laboratorním zařízením Recognoil QB [1]

Individuální aplikace
Mnohem častěji se na nás zákazníci obrací s individuálními aplikacemi. Jednou z nich je měření čistoty povrchu v těžko dostupných místech, uvnitř trubek, ventilů, válců apod.
Lokalizace a kvantifikace zbytkové kontaminace v těžko dostupných místech je nyní velice snadná. Měřící sonda Recognoil TubeScan nabízí unikátní řešení pro zjišťování stavu povrchu právě v těch místech, kde ostatní metody kontroly čistoty povrchu selhávají a není možné je použít.
Velkou výhodou je detekce kontaminantů i ve velké vzdálenosti od ústí otvoru měřeného dílu pomocí flexibilního HDMI kabelu (připojení externí sondy k přístroji).

Obr. 7: Ukázka měření čistoty povrchu uvnitř trubky (vizualizace) [1]
Obr. 8: ukázka měření čistoty povrchu v těžko dostupných místech – ventil (vizualizace)

Možné optimalizace výrobního procesu

Obr. 9: Příklad optimalizace odmašťovacího procesu

Obr. 10: Příklad optimalizace odmašťovacího procesu – zpětná vazba

Závěr
Z uvedených příkladů úspěšné integrace produktů Recognoil společnosti TechTest do různorodých výrobních procesů jsou patrné přínosy systémových řešení spojených s plošnou kontrolou stavu povrchu. Díky cenným zkušenostem z mnoha průmyslových oborů a technologií výroby je možné zavést tato řešení i do celé řady jiných provozů, kde se možná zdá, že na procesech čištění či aplikace olejových filmů není potřeba nic měnit. Je však třeba zdůraznit, že požadavky současného světa, legislativa a související nezbytnost udržitelnosti výroby před nás staví neustále nové výzvy. Proto, chcete-li se posunout kupředu, být stále před konkurencí a reagovat na globální změny, obraťte se na nás. Díky našim výjimečným produktům, mnohaletým zkušenostem, osobnímu přístupu a řadě spokojených zákazníků věříme, že společně s Vámi jsme schopni přispět ke zkvalitnění vašich výrobních technologií.

TEXT/ FOTO Michal Zoubek, Jakub Svoboda, Petr Chábera

Literatura
[1] Interní dokumenty společnosti TechTest, s.r.o.
[2] Recognoil.cz – internetový zdroj. Webové stránky výrobce optoelektronických detekčních přístrojů – TechTest, s.r.o. [online]. [cit. 2021-11-15]. Dostupné z: https://recognoil.cz/
[3] Kudláček, Jan. Časopis MM průmyslové spektrum. Inteligentní systém mazání pro lisování. Vydání: 7,8, červenec 2021, [online]. [cit. 2021-11-15]. Dostupné z: https://www.mmspektrum.com/clanek/inteligentni-system-mazani-pro-lisovani