Groene productie: Duurzame praktijken die je resultaat en reputatie verbeteren

"Groene productie" is een veelvoorkomend begrip geworden in Amerika's grootste industrie. Het wordt gedefinieerd door Goodwin College als "de vernieuwing van productieprocessen en de vestiging van milieuvriendelijke operaties binnen de productiesector." De tijd nemen om verouderde processen te heroverwegen kan je tijd, geld besparen en helpen je reputatie op te bouwen als een state-of-the-art bedrijf. De vestiging van milieuvriendelijke bewerkingsprocessen is een grote stap in de juiste richting van het creëren van een eco-vriendelijk bedrijf.

Groene productie is de volgende logische stap vooruit voor de industrie.

Hoe te beginnen met groene productie

De eerste stap die je moet nemen op je mars naar een duurzamere machinewinkel en groene productie, is een evaluatie van de milieueffecten van je faciliteiten. De meest voorkomende methode voor milieueffectbeoordeling van het productieproces is Levenscyclusanalyse of LCA. ISO 14040 definieert LCA als de compilatie en evaluatie van de inputs, outputs, en de potentiële milieueffecten van een produktsysteem gedurende zijn levenscyclus.

4 Vragen om jezelf te stellen:

1. Doeldefinitie en scoping – Wat probeer ik te bereiken in dit onderzoek?
2. Inventarisanalyse – Wat zijn de gekwantificeerde inputs (energie, water, materialen, etc.) en outputs (luchtemissie, afvalwater)?
3. Impactbeoordeling – Hoe beïnvloeden deze dingen het milieu?
4. Interpretatie – Wat kan ik veranderen om mijn processen efficiënter en eco-vriendelijker te maken?

Er zijn databases beschikbaar om te helpen met de inventarisanalyse. Deze databases verzamelen informatie zoals voedsnelheid, snijsnelheid, tool-diameter, snijtijd, koelmiddleigenschappen, en berekenen vervolgens alle materiaal- en energie-inputs en outputs.

De impact van koelvloeistoffen begrijpen

Koelvloeistoffen zijn waarschijnlijk de nummer een vervuiler in je machinewinkel, en staan je in de weg van het bereiken van groene productie. Volgens Modern Manufacturing Processes verbruikten Noord-Amerikaanse fabrikanten meer dan 2 miljard gallon in 2002, en de metaalbewerkingsvloeistofmarkt is sindsdien alleen gegroeid. Koelvloeistoffen hebben een aantal voordelen voor het bewerkingsproces, voornamelijk betreffende koeling van het snijgebied, smering en chip-evacuatie.

Verontreinigingen

Het maximale uit je koelmiddel halen is een sleutelfactor van kostenefficiëntie in elke machinewinkel. Daarom is een van de grootste problemen waarschijnlijk dat je tegenkomt, of momenteel tegenkomt, de verslechtering van koelvloeistofprestaties door verontreinigingen. De meest voorkomende typen verontreinigingen zijn:

1. Vrije oliën (tramp of sump olie) – Vloeistof die de tandwielen en apparatuur van de CNC-machine smeert, infiltreert in de koelvloeistof
2. Grove deeltjes – Relatief groter vast afval, chips en draaikruin
3. Fijne deeltjes – Extreem kleine stukjes van het werkstuk of snijgereedschap die meestal uit zware metalen bestaan zoals kobalt, cadmium, chroom, aluminium en lood
4. Micro-organismen – Bacteriën en schimmels die groeien in de wanden en pijpen van de CNC-machine

Grove deeltjes zoals chips en draaikruin worden doorgaans gemakkelijk geëxtraheerd met een H-ketting, ketting en vlucht, duwstang, of een vlootstelsel. Fijne deeltjes zijn moeilijker omdat ze scheiding of filtratie vereisen in de vorm van zettingsbakken, schuimscheiders, centrifugale scheiding, of magnetische scheiders. Vrije olie kan ook door filtratie verwijderd worden, maar kan ook snel en makkelijk met een afschuimer worden opgelost.

Het juiste filtratiesysteem kan zowel machinewinkels geld besparen als het milieu helpen.

Micro-organismen zijn het moeilijkst te verwijderen omdat ze een tiende van de grootte van fijne deeltjes kunnen zijn. "Maandagochtend stank" is een veelvoorkomend bijwerk van anaerobe bacteriën die waterstofsulfide uitscheiden tijdens hun metabolische processen. Deze organismen zijn een van de hoofredenen waarom koelmiddel elke paar maanden uit een machine moet worden geloot en veranderd. Voortgang in technologie de afgelopen decennia heeft het mogelijk gemaakt voor membraan microfiltratiesystemen om biomassa, alsook olie van koelvloeistoffen te scheiden. Met dit type systemen hoeven operators niet meer probleemmatische biociden te gebruiken, aangezien deze storende gezondheidseffecten hebben voor zowel het milieu als werknemers. Het is echter belangrijk op te merken dat de meeste micro-organismen niet in de koelvloeistof groeien, maar op de wanden/pijpen van de machine of begraven in het residu van chips op de bodem van de tank.

Manieren om micro-organismenopbouw in je winkel te reduceren:

• Machines schoon houden – slijk, draaikruin en chips kunnen een broedplaats zijn voor bacteriën
• Organische verontreiniging reduceren – spuit, zweet, tabakssap, en organische materie zijn allemaal een voedselbron voor micro-organismen
• De hoeveelheid tramp olie reduceren – Dit kan ook een voedselbron zijn

Een vuile stapel chips waar bacteriën groeien en je machine laten stinken.

Typen koelvloeistoffen

Een goed koelvloeistof moet een hoog vlampunt, goede hechting, hoge thermische stabiliteit, en hoge oxidatieve stabiliteit hebben. Een hoog vlampunt is nodig omdat de vloeistof niet mag vlam vatten bij hoge temperaturen (benzine heeft een laag vlampunt). Goede hechting laat de vloeistof aan het oppervlak van het werkstuk plakken. Dit creëert een laag tussen het snijgereedschap en het werkstuk, wat helpt ze te scheiden en dus wrijving te verminderen. Grotere hoeveelheden wrijving leiden tot hogere snijkrachten, wat leidt tot hogere snijtemperaturen.

Hoge snijtemperaturen zijn problematisch, omdat dit het snijgereedschap sneller laat slijten en ook je werkstuk kan laten verharden. Hoge thermische stabiliteit betekent dat bij hoge temperaturen de vloeistof een lage viscositeit moet hebben (een voorbeeld van een vloeistof met hoge viscositeit zou honing bij kamertemperatuur zijn). Een lagere viscositeit in het snijgebied laat een lagere hoeveelheid wrijving toe, en dus lagere hoeveelheden warmte en snijkkracht. De oxidatieve stabiliteit van een koelvloeistof besluit uiteindelijke hoe lang die koelvloeistof gebruikt kan worden. Na een tijdje begint olie te oxideren, wat dan de viscositeit en hoeveelheid afzettingen van slijk doet stijgen.

Overmatige hoeveelheden koelvloeistoffen kunnen een overmatige hoeveelheid afval betekenen.

Voor het doel van dit artikel zullen koelvloeistoffen in twee brede categorieën geplaatst worden: biologisch afbreekbaar en niet-biologisch afbreekbaar.

Niet-biologisch afbreekbare koelvloeistoffen

Niet-biologisch afbreekbare koelvloeistoffen zijn petroleum-gebaseerd. Ze hebben hoge menselijke en ecologische toxiciteit, wat resulteert in beroepsgezondheidsrisico's. Ze hebben ook ingewikkelde afvalprocessen.

Biologisch afbreekbare koelvloeistoffen

Biologisch afbreekbare koelvloeistoffen zijn planten-gebaseerd. Deze worden meestal geproduceerd uit groenten zoals soja, kokos en koolzaad, of niet-eetbare planten zoals neem, karanja en jatropha. Dit factor maakt ze een hernieuwbare bron en minder giftig voor mensen, alsook het milieu.

In de afgelopen jaren hebben sommige gemodificeerde planten-gebaseerde oliën petroleum-gebaseerde oliën in prestaties overtroffen wat betreft oppervlakteafwerking, warmteonderdrukking en smering. Een studie, gepubliceerd in Science Direct, gericht op draaien in 304 roestvrij staal, onthulde dat kokosolie met een boorzuuradditief significant beter was in het bestrijden van toolflank slijtage en oppervlakteroughness vergeleken met twee andere koelvloeistoffen. Dit was door de hoge thermische stabiliteit van de planten-gebaseerde oplossing.

Een andere studie, gepubliceerd in IOP Science, vond dat een combinatie van neem en karanja olie superieur was aan SAE 20W40 (petroleum-gebaseerde olie) wat betreft smering bij het boren van zacht staal. De resultaten toonden dat de planten-gebaseerde olieoplossing de snijkkracht van de operatie verminderde door zijn hogere viscositeit en hechting. Dit leidde uiteindelijke tot een betere oppervlakteafwerking op het deel.

Samenvatting van kostenefficiënte koelvloeistofveranderingen die je kunt maken

• Micro-organismenopbouw in je machines reduceren door machines schoon te houden en hoeveelheid externe verontreiniging te reduceren
• Een membraan microfiltratiesysteem installeren
• Overschakelen op een efficiëntere en biologisch afbreekbare koelvloeistof

De positieve groene bewerkingsimpact van droog bewerken

Droog bewerken moet gebruikt worden wanneer de mogelijkheid zich voordoet, aangezien de kosten en milieukwesties geassocieerd met koelvloeistofverkrijging, beheer en afval worden geëlimineerd. Een ander voordeel van droog bewerken is de afwezigheid van thermische schok. Wanneer de frees de snede verlaat maar koelmiddel nog steeds blast, zal de grote temperatuurschommeling (thermische schok) ervoor zorgen dat de snijden sneller afbreekt dan als het continu heet zou draaien. Droog bewerken is meest voorkomend in bewerkingsoperaties met onderbroken sneden of bij het frezen van geharde stalen. Het is vooral populair in freesoperaties met hoge snelheden en voedingen. Frezen met hoge draaiparameters zorgt ervoor dat de meeste warmte in de chips verdeeld wordt in plaats van in het werkstuk. Dit is ook het geval bij het bewerken van geharde stalen.

Ideale tooling voor droog bewerken

Het ideale snijgereedschap moet meer warmtebestendig zijn, en minder warmte produceren. Karbied is een goed substraat omdat het extreem hard en sterk is. Gecoate tools zijn de beste optie voor droog bewerken omdat ze verbeterde thermische isolatie en verbeterde zelf-smering hebben.

Het positieve effect van Minimum Quantity Lubrication (MQL)

• Aanzienlijk verminderde vloeistofconsumptie
• Veiligere koelvloeistoffen en smeermiddelen
• Verminderde gezondheidsrisico's voor werknemers
• Schonere winkelomgeving
• Verminderd onderhoud

Omdat zo een kleine hoeveelheid vloeistof in MQL gebruikt wordt, maakt dit het een perfecte toepassing om iets duurdere planten-gebaseerde oliën te gebruiken. MQL is bevonden om het meest effectief te zijn in zaag- en booroperaties.

De voordelen van groene productie

Een tweede kijk op je huidige bewerkingsoperaties door een milieulens kan je tijd, geld besparen en een minder gevaarlijke werkplek voor je werknemers creëren. Met de bovenstaande technieken kan men winkel-efficiëntie benaderen en passende veranderingen aanbrengen voor het voordeel van huidige en toekomstige generaties.