Lasersko uklanjanje rđe ili peskarenje: koji procesni troškovi zaista igraju ulogu?

Peskarenje i lasersko skidanje materijala kod korodiranih metalnih površina mogu oba biti smislena. Ipak se znatno razlikuju po abrazivnom sredstvu, pripremnom radu, lokalnoj obradi, doradi i zbrinjavanju otpada. Zato isti postupak kod velike čelične površine može biti ekonomski ubedljiv, a kod malog preciznog radnog komada neprikladan.

Tehničke osnove laserskog skidanja materijala već su objašnjene u tekstu Kako funkcioniše laserska ablacija pri čišćenju metala?. Ovde je reč isključivo o ekonomskom posmatranju procesa u poređenju sa abrazivnim postupkom peskarenja.

Zašto cena mašine nije dovoljna za poređenje

Česta greška pri investicionim odlukama sastoji se u tome da se dve cene uređaja postave jedna pored druge.

To, međutim, ne odgovara na pitanje o troškovima završno obrađenog radnog komada.

Preduzeće na kraju ne kupuje laser ili postrojenje za peskarenje da bi posedovalo mašine. Ono želi da postigne definisano stanje površine u prihvatljivom vremenu i uz troškove koji se mogu proračunati.

Za to se moraju posmatrati svi procesni koraci.

Kod peskarenja ulogu mogu igrati na primer abrazivno sredstvo, komprimovani vazduh, zaštitna tehnika, priprema sredstva ili zbrinjavanje otpada. Kod laserskog procesa dolaze još, između ostalog, napajanje strujom, tehnika odsisavanja, filteri, zaštitne komponente i po potrebi održavanje.

Fraunhofer IFAM opisuje abrazivne postupke peskarenja kao procese kod kojih se čestice ciljano usmeravaju na površinu. Kod vakuumske usisno-mlazne tehnike razvijene u tom institutu te čestice se neposredno ponovo odsisavaju. Već i to što se za tu svrhu razvija poseban povrat i odsisavanje pokazuje da su abrazivni medijum i rukovanje njime deo procesnog lanca.

Zato kao uporedna veličina uvek treba da važi:

Troškovi po odobrenom radnom komadu ili po stvarno obrađenoj površini.

Koji troškovi nastaju pri peskarenju

Peskarenje je ustaljen pojam, iako se u profesionalnim procesima, zavisno od primene, koriste različita abrazivna sredstva.

Troškovi se ne sastoje samo od vremena peskarenja.

Zavisno od postrojenja i zadatka, značaj mogu imati:

• Abrazivno sredstvo
• proizvodnja komprimovanog vazduha
• kabina za peskarenje ili zatvoreno kućište
• lična zaštitna oprema
• tehnika odsisavanja i filtriranja
• sakupljanje abrazivnog sredstva
• priprema ili zamena medijuma
• čišćenje radnog komada
• čišćenje radnog mesta
• zbrinjavanje kontaminiranih ostataka

Koliko su te stavke visoke, u velikoj meri zavisi od postrojenja za peskarenje, materijala i zaprljanosti.

Zatvoren automatizovan proces peskarenja ekonomski se procenjuje potpuno drugačije nego mobilna primena na velikoj konstrukciji.

I DGUV tretira radove peskarenja kao zasebnu radnu oblast sa specifičnim zahtevima. Za posmatranje troškova to znači: uređenje radnog mesta i zaštitne mere nisu teorijski dodatak, već sastavni deo stvarnog pogona.

Koje stavke igraju ulogu kod laserskog procesa

I proces zasnovan na laseru nije besplatan samo zato što se ne koristi klasično abrazivno sredstvo.

U obzir, između ostalog, dolaze:

• investicija ili troškovi najma
• struja
• Procesno odsisavanje
• Filteri
• zaštitna stakla i ostali potrošni delovi
• Održavanje
• Obezbeđenje radnog mesta
• osposobljavanje i obuka zaposlenih
• vreme rukovanja

Pri skidanju materijala osim toga nastaju čestice i druge procesne emisije. Uklonjeni materijal ne nestaje.

Zato priručnik DGUV FBHM-139 izričito obrađuje kako lasersko zračenje tako i opasne materije koje nastaju pri čišćenju i uklanjanju premaza.

Ekonomska razlika, dakle, nije u tome što jedna metoda ima prateće procese, a druga nema.

Odlučujuće je koji prateći procesi nastaju za konkretnu primenu i koliko su zahtevni.

Abrazivno sredstvo i potrošni materijal

Kod abrazivnog postupka peskarenja abrazivno sredstvo ima aktivnu funkciju u procesu.

Ono udara u površinu i tamo stvara mehaničko dejstvo.

Zavisno od postupka može se koristiti više puta, ponovo pripremati ili nakon procesa zbrinuti kao otpad. Sa sve većom zaprljanošću može se osim toga postaviti pitanje kako postupati sa mešavinom abrazivnog sredstva i skinutog materijala.

Kod lasera ovaj klasični abrazivni medijum otpada.

Fraunhofer IFAM izričito navodi izostanak potrebe za abrazivnim medijumima kao razliku laserskog uklanjanja premaza u odnosu na mehaničke procese.

Time, međutim, ne otpada svaka stavka potrošnje.

Filteri sistema za odsisavanje i zaštitne komponente i dalje mogu stvarati troškove pogona.

Za korektno poređenje zato ne treba jednostavno suprotstavljati krilatice „sa potrošnim materijalom“ i „bez potrošnog materijala“.

Bolji je godišnji obračun:

Koliko kilograma odnosno tona medijuma je potrebno?

Koliko često se menjaju filteri?

Koji troškovi zbrinjavanja otpada nastaju?

Koje skladišne i logističke površine su potrebne?

Tek iz toga nastaje relevantan broj.

Vreme pripreme i radno okruženje

Kod malih naloga vreme pripreme može imati veći uticaj nego sama obrada.

Ako se radni komad obrađuje samo deset minuta, a pre toga se sat vremena mora pripremati, prekrivati ili transportovati, dominira sporedno vreme.

Radovi peskarenja mogu, zavisno od izvedbe, zahtevati kabinu, zatvoreno kućište ili zaštitne mere protiv izlaska abrazivnog sredstva.

Ručno vođen laser takođe zahteva bezbedno kontrolisanu radnu zonu.

Koji se sistem brže priprema, zato u velikoj meri zavisi od mesta primene.

U fiksno instaliranoj kabini za peskarenje pripremni rad po serijskom delu je mali.

Kod mobilnih radova na mašini ili konstrukciji situacija može izgledati drugačije.

Laser se može lokalno doneti do radnog komada, ali za to zahteva bezbednosni koncept koji odgovara klasi lasera i primeni.

Pitanje, dakle, ne glasi:

Koji postupak zahteva pripremu?

Nego:

Koja priprema je neophodna baš na tom radnom mestu?

Velika površina ili lokalna zona?

Ovde se isplativost može znatno pomeriti.

Kod velike, robusne čelične površine abrazivni postupak peskarenja može postići visok površinski učinak.

Ako kompletna konstrukcija ionako treba u celosti da se peskari, lokalna preciznost lasera možda nije ekonomska prednost.

Drugačije izgleda kada se mora obraditi samo mala zona.

Primeri su:

• zona zavarivanja
• mesto popravke
• kontaktna zona
• lokalno korodiran segment
• definisana površina premaza

Fraunhofer IFAM kod laserskog uklanjanja premaza upravo ističe selektivnu lokalnu obradu. Premazi se mogu skidati u definisanim zonama, bez obaveznog zahvatanja susednih površina.

Time se menja relevantna veličina površine.

Kod radnog komada od deset kvadratnih metara stvarno potrebna obrada može iznositi možda samo 0,5 kvadratnih metara.

Za proračun isplativosti zato nikada ne treba automatski uzimati celu površinu radnog komada.

Naknadna obrada i stanje površine

Najjeftiniji postupak nije nužno onaj sa najkraćim stvarnim vremenom obrade.

Relevantno je stanje koje je potrebno nakon toga.

Abrazivni postupak ciljano menja topografiju površine. To može biti izričito poželjno, na primer kada je za naredni postupak nanošenja premaza potrebna definisana hrapavost.

Fraunhofer IFAM koristi abrazivnu tehniku vakuumskog usisnog peskarenja između ostalog upravo za čišćenje i hrapavljenje površina pre postupaka lepljenja.

Mehanički uticaj je tu, dakle, deo željenog rezultata.

Laserski proces se, nasuprot tome, može selektivno usmeriti na postojeći sloj.

Kada površinu treba obraditi što lokalnije ili kada postojeću geometriju treba sačuvati, to može predstavljati prednost.

Za poređenje troškova zato prvo mora da se definiše:

Koji rezultat na površini je potreban?

Tek tada može da se proceni da li je potrebna dodatna naknadna obrada.

Zbrinjavanje otpada i ostaci iz procesa

Oba procesa uklanjaju materijal.

Kod peskarenja se dodatno javlja i upotrebljeno abrazivno sredstvo.

U zavisnosti od sistema, ovo sredstvo se sakuplja i eventualno ponovo priprema za upotrebu. Ako je zagađeno uklonjenim premazom, dalje postupanje sa njim mora da se uzme u obzir na odgovarajući način.

Kod lasera ne nastaju dodatne abrazivne čestice. Uklonjeni sloj se, međutim, oslobađa kao skinuti materijal iz procesa i treba ga zahvatiti odgovarajućim procesnim odsisavanjem.

Koji zahtevi za zbrinjavanje otpada važe, zavisi od uklonjenog premaza.

Stara boja može, na primer, da sadrži druge materije nego čist sloj rđe.

Zbog toga proračun troškova uvek treba da polazi od stvarno obrađenog materijala.

Rečenica „laser ne stvara otpad“ bila bi pogrešna.

Ispravna razlika glasi:

U skidanje materijala ne unosi se dodatno klasično abrazivno sredstvo.

Osoblje i vreme rukovanja

I troškovi osoblja mogu da deluju različito.

Ručno vođen proces vezuje rukovaoca direktno tokom obrade.

Automatizovana postrojenja za peskarenje, nasuprot tome, mogu da obrade velike serije uz manji udeo ručnog rada.

I laserski procesi mogu da se automatizuju.

Time se proračun ponovo menja.

Za pojedinačne komade odnosno mobilne radove često je relevantno potrebno radno vreme po nalogu.

Za serijske delove, nasuprot tome, treba ispitati:

• Koliko delova postrojenje obradi po smeni?
• Koliko traje utovar i istovar?
• Kolika je raspoloživost postrojenja?
• Koji koraci kontrole su potrebni?
• Koliko je osoblja za rukovanje stvarno vezano?

Izbor između postupaka zato ne treba da se vrši odvojeno od modela proizvodnje.

Zastoj i transport delova

Često potcenjen faktor troškova je logistika.

Ako veliku komponentu mašine treba transportovati do pogona za peskarenje, nastaju demontaža, transport i moguća vremena zastoja.

Ako obrada može da se obavi direktno na postrojenju, to menja proračun.

Obrnuto, mobilni postupak nije automatski jeftiniji.

Kada za bezbednu mobilnu primenu moraju da se postave obimne zaštitne pregrade ili zone u kojima pogon miruje, takođe nastaju troškovi.

Za zadatke održavanja zato treba posmatrati ukupno vreme:

Od trenutka kada je mašina van pogona do trenutka kada je ponovo odobrena za rad.

Ne samo:

Od početka do kraja samog skidanja materijala sa površine.

Upravo kod proizvodnih postrojenja jedan sat zastoja može da ima veću ekonomsku vrednost nego sama obrada.

Kako izgleda pouzdan uporedni proračun

Smislena kalkulacija počinje konkretnim referentnim delom.

Za oba postupka se zatim definišu iste granice:

Polazno stanje, površina, željeno krajnje stanje i broj komada.

Nakon toga se evidentiraju sva procesna vremena.

U to spadaju:

• podešavanje
• stvarno skidanje materijala
• neophodna međukontrola
• dorada
• čišćenje
• odlaganje otpada
• preopremanje
• odobrenje za rad

Dodatno se uzimaju u obzir potrošnja i troškovi postrojenja.

Tek nakon toga nastaje iznos po delu ili kvadratnom metru.

Ovaj proračun govori znatno više od pitanja koji je postupak načelno jeftiniji.

Kada peskarenje može ekonomski da bude u prednosti

Peskarenje odnosno drugi abrazivni postupci mogu da budu veoma isplativi posebno kod velikih, robusnih površina.

To važi posebno onda kada:

• je potreban visok površinski učinak,
• je poželjno definisano hrapavljenje,
• već postoji odgovarajuće postrojenje za peskarenje,
• se velike površine obrađuju u celini,
• radni komadi bez problema odgovaraju postojećem procesu.

U takvom scenariju laserski proces prvo mora da ponudi konkretnu dodatnu korist da bi bio ekonomski smislen.

Moderno postrojenje za peskarenje zato ne treba posmatrati kao tehnički zastarelu metodu.

Ono jednostavno rešava drugi zadatak.

Kada laser može da iskoristi svoje prednosti

Lasersko skidanje materijala postaje ekonomski posebno zanimljivo kada preciznost procesa izbegava neki stvarni prateći proces.

Primeri mogu da budu:

• obrađuju se samo male delimične površine,
• susedne zone treba da ostanu očuvane,
• abrazivno sredstvo bi u okruženju bilo problematično,
• mobilni deo treba obraditi na licu mesta,
• potrebna je automatizovana lokalna obrada,
• uklanjanje premaza treba da bude oštro ograničeno.

Fraunhofer IFAM upravo ovo lokalno i selektivno uklanjanje premaza opisuje kao snagu laserskog postupka.

Tehničke razlike između pulsnih i CW sistema detaljnije su obrađene u postojećem članku Pulsni laser ili CW: koji unos energije odgovara delu?.

Zaključak: uporediti troškove procesa umesto cena mašina

Lasersko uklanjanje rđe ili peskarenje: koji procesni troškovi zaista igraju ulogu?

Ne samo nabavna cena.

Pouzdana odluka uzima u obzir:

• stvarnu površinu obrade
• Površinski učinak
• vreme pripreme
• abrazivno sredstvo odnosno filtere
• potrebu za energijom
• kadrovi
• dorada
• čišćenje radnog mesta
• odlaganje otpada
• transport delova
• vreme zastoja

Peskarenje na velikim, robusnim površinama može da bude ekonomski veoma isplativo.

Laser može posebno da iskoristi svoje prednosti tamo gde treba raditi lokalno, selektivno i bez dodatnog abrazivnog sredstva.

Stoga nema paušalnog pobednika.

Ekonomski ispravna metoda proizlazi iz konkretnog dela i kompletnog procesnog lanca.

Izvori

• Fraunhofer IFAM – Abrasive pre-treatment with vacuum suction blasting — Informacije o abrazivnoj obradi površina, abrazivnom sredstvu, odsisavanju i automatizovanoj pripremnoj obradi.
• Fraunhofer IFAM – Surface decoating by laser — Informacije o lokalnom i selektivnom laserskom uklanjanju premaza.
• DGUV – Strahlarbeiten — Propisi i napomene za radove sa uređajima za peskarenje.
• DGUV – FBHM-139 „Strahlarbeiten – Reinigen und Entschichten mit Laserstrahlung“ — izdanje 06/2024.

Povezani sadržaji