Convegno AIN Novara
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Convegno AIN Novara
AIN Novara – convegno: “L’innovazione come premessa per aumentare la competitività delle aziende galvaniche, esempi pratici e proposte concrete” Borgomanero 11 febbraio 2016 Sostenitori del convegno: AIFM di Milano, Edilclima di Borgomanero e S&RIND di Settimo Milanese Relatore: Mario Banfi, libero professionista esperto di impianti galvanici, incaricato UNI da AIFM per l’Italia nel Comitato Europeo CEN/TC271/WG6 “Plating lines – safety requirements” BREVE CENNO A COSA È IL CEN/271 CEN/TC-271/WG6 è il gruppo di lavoro a livello europeo che prepara le regole di sicurezza e progettazione degli impianti e apparecchiature per il trattamento galvanico, valide in tutti i paesi aderenti alla Comunità Europea o che abbiano accordi con la Comunità Europea Il gruppo WG6 si occupa di “Plating and anodizing lines — Safety requirements” in accordo con tutte le Direttive Europee già in vigore, dalla Direttiva Macchine a tutte le altre connesse I paesi che hanno l’obbligo di adottare queste direttive sono oggi: Austria, Belgium, Bulgaria, Croatia, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Ireland, Iceland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxemburg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Romania, Sweden, Switzerland, Slovakia, Slovenia, Spain and United Kingdom BREVE CENNO A COSA È IL CEN/271 La struttura del CEN/TC 271: CEN/TC 271/WG 1 Machines for cleaning and pretreatment of industrial items CEN/TC 271/WG 2 Machines for coating and color mixing CEN/TC 271/WG 3 Coating plants CEN/TC 271/WG 4 Dryers, ovens and evaporating equipment CEN/TC 271/WG 5 Noise test code CEN/TC 271/WG 6 Plating and anodizing lines — Safety requirements La nuova normativa del WG6 entrerà in vigore nel 2017 e proporremo un incontro specifico con le aziende interessate a fine del 2016 DAL RAPPORTO BOLIDEN 2013 IL FUTURO DELLA GALVANICA IL MERCATO MONDIALE, PUR FLUTTUANDO, È IN CRESCITA MA SI PONGONO OBIETTIVI SEMPRE PIÙ AMBIZIOSI UNO SGUARDO AL TREND INTERNAZIONALE: Obiettivi: riduzione delle sostanze inquinanti sostenibilità delle produzioni Opportunità: crescita del mercato dei trattamenti superficiali sostegno dell’innovazione per competere LA BASE DEI NUOVI PROGETTI PER COMPETERE “meno utilizzo di risorse e migliore produttività” BREVE CENNO ALLA SITUAZIONE DELLE IMPRESE IN ITALIA E AL NOSTRO GAP TECNOLOGICO I DATI SULLE SEDI D’IMPRESE ATTIVE NEL 2012 Classe di addetti 2009 2011 2-5 addetti 2294 2272 6-9 addetti 10-19 addetti 20-49 addetti 50-99 addetti 100-249 addetti 250-499 addetti Più di 500 addetti TOTALE 879 1010 532 123 50 7 1 4896 1080 1111 551 123 48 10 1 5196 Fonte: Stock View – Infocamere. Settembre 2011 • Classe 2561 trattamento e rivestimento dei metalli • Classe 2229 articoli in materie plastiche % sul totale 43,7 20,7 21,3 10,6 2,3 0,9 0,001 0,0001 Micro e piccole aziende 96,3% I DATI SULLE SEDI DÌ IMPRESE ATTIVE PER DISTRIBUZIONE SULLE REGIONI MAGGIORI Regioni LOMBARDIA PIEMONTE EMILIA E ROMAGNA VENETO TOSCANA CAMPANIA LAZIO MARCHE PUGLIA FRIULI-VENEZIA GIULIA TOTALE % % 2009 37 13,8 11,8 11,6 6,7 4,2 3,1 2,7 2,1 1,6 94,6 % 2011 34,7 12,9 74,2% 11,2 11,1 6,7 4,1 3 2,7 2 1,5 89,9 69,9% DATI SULLE SEDI IMPRESE ATTIVE UN ICONFRONTO CONDÌ FRANCIA E GERMANIA PER DISTRIBUZIONE SULLE REGIONI MAGGIORI SULLE DIMENSIONI DÌ IMPRESA A LIVELLO NAZIONE FRANCIA GERMANIA ITALIA 218.500 IMPRESE 195.439 IMPRESE 459.728 IMPRESE 188.500 MICRO 119.418 MICRO 373.932 MICRO 23.000 PICCOLE 55.131 PICCOLE 74.647 PICCOLE 5.600 MEDIE 16.720 MEDIE 9.753 MEDIE 1.400 GRANDI Micro (0-9 addetti) 3,2% 4.170 GRANDI Piccole (10-49 addetti) (Fonte: il Sole 24 Ore – 25 ottobre 2011) 10,6% 1.396 GRANDI Medie (50-249) 2,4% Grandi (>249 addetti) INVESTIMENTI IN IMPIANTI INVESTIMENTI IN TECNOLOGIE USA Cina USA Cina MONDO EUROPA MONDO Germania D+ CH Il GAP tecnologico dell’Italia: R&D e Formazione E (Fonte: una multinazionale del settore) OGGI QUI PRESENTEREMO BREVI INFORMAZIONI SUGLI INTERVENTI POSSIBILI CHE PORTANO COMPETITIVITÀ, NUOVE TECNOLOGIE CON ESEMPI DÌ CASI CONCRETI Recupero del calore sugli impianti (applicazioni nella Eurocromo di Bernate Ticino e della Carlorplast - de) Contenimento del consumo dell'acqua di raffreddamento (applicazione nella Galvanotecnica Vignati di Canegrate) Contenimento dei consumi di materie prime (come affrontare il problema con un’unica soluzione tecnologica) Diminuzione dei consumi elettrici (alcuni esempi su come salvare la potenza impiegata) Diminuzione dei consumi chimici, dei costi di manutenzione, dei materiali di consumo e dei rifiuti (applicazione nella Nobili Rubinetterie di Suno) Controllo del TOC sul nichel (il caso della Hansgrohe - de) Caratteristiche innovative del PVD Cenno ai progetti europei e ai loro finanziamenti LA PREMESSA È: FARE LA SCELTA MIGLIORE SUGLI IMPIANTI DA ACQUISTARE “IL RECUPERO DEL VALORE” FARE LA SCELTA MIGLIORE I costi del ciclo di vita di un impianto galvanico INVESTIMENTO E INSTALLAZIONE IMPIANTO COSTI DEL PROGETTO FASE DÌ UTILIZZAZIONE MANTENIMENTO COSTI OPERATIVITÀ COSTI MANUTENZIONE COSTI DÌ ACQUISIZIONE COSTI DÌ INSTALLAZIONE COSTI DÌ AVVIAMENTO COSTI DI' ENERGIA, MATERIE PRIME, RIFIUTI, ETC ETC FINE VITA DISASSEMBLAGGIO RECUPERO E SMALTIMENTO COSTI DI' ISPEZIONE, RIPARAZIO NE, ETC UN’ANALISI DÌ QUESTI COSTI, PER LA VITA MEDIA DÌ UN IMPIANTO STIMATA IN 15 ANNI, PORTA ALLA CONCLUSIONE CHE IL SUO COSTO INIZIALE INCIDE SOLO PER IL 3-4% DEI COSTI DÌ MANTENIMENTO È IMPORTANTE LA VISIONE D’INSIEME, MA SENZA TRALASCIARE IL PARTICOLARE CHE FA LA DIFFERENZA INVESTIMENTO E INSTALLAZIONE IMPIANTO COSTI E RISULTATI DEL PROGETTO FASE DÌ UTILIZZAZIONE MANTENIMENTO FINE VITA HOT POINT Quanto esposto nella slide precedente porta alla conclusione che il nocciolo della competitività sta nel progetto iniziale, nella sua relazione con i costi di mantenimento, la sua affidabilità, la qualità e la quantità del prodotto ottenuto, infine il costo dell’impianto IN SOSTANZA OCCORRE UN APPROCCIO OLISTICO PER L’OTTIMIZZAZIONE DEGLI IMPIANTI INDUSTRIALI Le due caratteristiche principali sono: l’indirizzo verso un approccio multidisciplinare e l’enfasi sullo studio dei problemi che prevedono interazioni complesse tra le parti che le costituiscono ALCUNI ESEMPI SULLE PARTI COSTITUENTI DÌ UN IMPIANTO GALVANICO “IL RECUPERO DEL CALORE” RECUPERO DEL CALORE SU IMPIANTI GALVANICI (applicazione nella Eurocromo di Bernate Ticino) Da 5 vasche, ognuna da 15.000 litri, che lavorano a 56°C per la cromatura funzionale di barre è stato prelevato il calore attraverso scambiatori per il riscaldamento dello stabilimento. Costo acquisto componenti poche decine di migliaia di Euro ripagato al secondo anno di utilizzo. Non si è risparmiato solo sul riscaldamento d’inverno ma anche sul raffreddamento dei bagni tutto l’anno RECUPERO DEL CALORE SU IMPIANTI GALVANICI (applicazione nella Eurocromo di Bernate Ticino) Uso di radiatori tradizionali a muro e a terra RECUPERO ENERGIA NEI SISTEMI INDUSTRIALI HVAC Heating, Ventilating and Air Conditioning (CASO CALORPLAST – DE – E LE SUE MOLTEPLICI POSSIBILITÀ) RECUPERO DEL CALORE SU IMPIANTI GALVANICI (IL CASO CALORPLAST – DE) ESEMPIO RECUPERO DEL CALORE L'installazione in un sistema di laboratorio industriale. Le singole ventilazioni sono centralizzate con una sola unità di trattamento dell'aria costituita da un ventilatore, scambiatore di calore, sistema a spruzzo, etc. Linea di recupero dei gas di aspirazione proveniente da una linea galvanica. L’impianto viene installato sopra il sistema di aspirazione dell'aria riscaldata. Questa tecnica è un sistema di riscaldamento con ventilazione completamente standardizzata per il mercato europeo. ESEMPIO RECUPERO DEL CALORE IL CONTENIMENTO DEL CONSUMO DELL'ACQUA DÌ RAFFREDDAMENTO (applicazione nella Galvanotecnica Vignati di Canegrate) Circa 30.000 litri di cromo in più vasche che devono funzionare tra i 56 e i 57°C. Previsto utilizzo di un CHILLER che costava circa € 200.000. Risolto con acqua di pozzo tra i 5°C di inverno e i 25°C d’estate con scambiatori CALORPLAST costruiti ad Hoc = risparmi di circa il 90% della spesa ESEMPIO DÌ SCAMBIATORI DÌ CALORE IMMERSI IN LIQUIDI CORROSIVI ALCUNI ESEMPI SULLE PARTI COSTITUENTI DÌ UN IMPIANTO GALVANICO “IL CONTENIMENTO DEI CONSUMI DÌ MATERIALE” IL CONTENIMENTO DEI CONSUMI DÌ MATERIALE IL CONTENIMENTO DEI CONSUMI DÌ MATERIALE Per intenderci: cos’è un alimentatore switching o pulse plating? Può essere un alimentatore DC convenzionale per celle galvaniche Solo un parametro da regolare: la densità di corrente Solo una polarità, quella positiva Può essere un alimentatore pulsato PPR Un certo numero di variabili che si possono variare e combinare tra di loro per raggiungere la stessa densità di corrente: La densità della corrente di picco La polarità positiva e negativa Il ciclo di lavoro (Duty cycle) La frequenza La loro combinazione CON GLI ALIMENTATORI PULSE PLATING REVERSE SI POSSONO RIDURRE I CONSUMI DEI METALLI L’esterno e la parte centrale di un pezzo con deposito di nichel. All’esterno la larghezza della zona è di 25 nm e il diametro è 54 micron. LA CORRENTE EFFICACE IL CONTENIMENTO DEI CONSUMI DÌ MATERIALE Rogowski Coil e tablet, un modo semplice per leggere le correnti nei vari punti del processo IL CONTENIMENTO DEI CONSUMI DÌ MATERIALE Affrontare il problema con un’unica tecnologia Costruire un modello sul computer utilizzando la linea, il prodotto e le informazioni di processo Simulare lo spessore dello deposito e la distribuzione della densità di corrente per identificare i problemi Usare i dati di Progettazione e i parametri di processo ottimizzati per migliorare l’intero processo IL CONTENIMENTO DEI CONSUMI DÌ MATERIALE Affrontare il problema con un’unica tecnologia La modellazione e la simulazione sono metodologie economicamente vantaggiose per la comprensione, l'ottimizzazione e il controllo dei processi di elettrodeposizione IL CONTENIMENTO DEI CONSUMI DÌ MATERIALE Affrontare il problema con un’unica tecnologia MODELLARE E CONTROLLARE I PROCESSI DÌ ELETTRODEPOSIZIONE Esempio di elettrodeposizione decorativa in cui si considera una distribuzione di corrente Secondaria per anodo e catodo. L'immagine mostra lo spessore depositato sulla parte anteriore e posteriore del pezzo IL CONTENIMENTO DEI CONSUMI DÌ MATERIALE È ANCHE ALTRO Le Ragioni Economiche per l’impiego di questa tecnologia vanno oltre al risparmio sul consumo del materiale, come: Aumento della capacità produttiva e riduzione del tempo produttivo Riduzione nell’impiego di additivi chimici Miglioramenti dell’efficienza di corrente sui telai Risparmio di materiale grazie ad una migliore distribuzione dello spessore ed un maggiore potere di penetrazione Minore “post trattamento” meccanico richiesto IL CONTENIMENTO DEI CONSUMI DÌ MATERIALE Il problema è complesso e va affrontato con esperienza e competenza Adatta agli impulsi inversi pH e °C Densità Dosatori automatici Trattamento del metallo Sistema di contatto Cablaggio Agitazione Filtrazione Sistema del Rack Vasca e tubazioni Anodi Rapporto di deposito costante Maggior potere di attraversamento Tempo di processo Produzione costante di alta qualità Ripetibilità Tempo di switching Flessibilità Densità di corrente catodica Sistema di sicurezze Controllo ALCUNI ESEMPI SULLE PARTI COSTITUENTI DÌ UN IMPIANTO GALVANICO “IL CONTENIMENTO DEI CONSUMI ELETTRICI” LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI ELETTRICI LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI ELETTRICI (alcuni esempi su come salvare la potenza impiegata) LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI ELETTRICI (come salvare la potenza impiegata negli alimentatori DC) Il fattore di potenza per gli SCR dipende dalla tensione di uscita. Valore tipico da 0,1 a 0,91. Il fattore di potenza negli switching è indipendente dalla tensione di uscita. Il valore tipico è 0,95. LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI ELETTRICI (come salvare la potenza impiegata negli alimentatori DC) LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI ELETTRICI (come salvare la potenza impiegata negli alimentatori DC) ALCUNI ESEMPI SULLE PARTI COSTITUENTI DÌ UN IMPIANTO GALVANICO “IL CONTENIMENTO DEI MATERIALI DÌ CONSUMO” LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI CHIMICI, DEI COSTI DÌ MANUTENZIONE E DEI MATERIALI DÌ CONSUMO (applicazione nella Nobili Rubinetterie di Suno) LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI CHIMICI, DEI COSTI DÌ MANUTENZIONE E DEI MATERIALI DÌ CONSUMO (Nobili Rubinetterie di Suno) Applicazione di 2 unità da 2x30m3/h (totale 120 m3/h con 33,2 m2 di superficie filtrante per una vasca da 12m3) pacco filtrante e vasca delle torbide in contenitore di acciaio ebanitato, struttura in acciaio AISI 316 per alta resistenza alla corrosione su NICHEL LUCIDO L’azienda ha installato, qualche anno fa, unità filtranti per eliminare la puntinatura ottenendo inoltre questi risultati: anzichè cambiare i filtri con due persone ogni settimana adesso li cambia ogni due mesi con le stesse persone risulta più facile usare il carbone per gli organici sono diminuiti i consumi dei prodotti chimici sono diminuiti i rifiuti dopo 4 anni manutenzione = zero ritorno dell’investimento = 1 anno LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI CHIMICI, DEI COSTI DÌ MANUTENZIONE E DEI MATERIALI DÌ CONSUMO (il caso della Hansgrohe) Nel maggio 1998 l’azienda Hansgrohe AG, Schiltach, Germania, ha installato un’unità TOC di Enviolet® Uvoxidation (ossidazione mediante radiazioni UV) per la purificazione di un bagno galvanico di nichel lucido, che ha migliorato la qualità della nichelatura e i costi di produzione. LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI CHIMICI, DEI COSTI DÌ MANUTENZIONE E DEI MATERIALI DÌ CONSUMO (il caso della Hansgrohe) AC-Treatment UV with TOC degradation of 50 % problem area due to cummulation reject line 1 2 3 4 1 2 3 4 5 organic components in bath rest breakdown after A.C. situation after several cycles start after increase breakdown situation after several uv-cycles 5 1 2 3 4 5 Diagramma che confronta i trattamenti rispettivamente al carbone attivo (AC) e UV in un tempo prolungato. Mentre nel caso del carbone attivo i composti organici scarsamente adsorbiti continuano ad accumularsi, con il trattamento UV essi vengono ridotti ad un livello controllato e inferiore alla soglia del “prodotto rifiutato”. LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI CHIMICI, DEI COSTI DÌ MANUTENZIONE E DEI MATERIALI DÌ CONSUMO (il caso della Hansgrohe) La purificazione del bagno galvanico con la tecnologia UV è ormai un concetto consolidato in varie aziende in tutto il mondo ma non in Italia La Hansgrohe ed altri utilizzatori nel mondo si basano oggi esclusivamente su questo metodo di controllo del TOC nei bagni di nichelatura e ramatura LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI CHIMICI, DEI COSTI DÌ MANUTENZIONE E DEI MATERIALI DÌ CONSUMO Si è integrata inoltre tutta questa esperienza nella generazione di nuovi reattori che hanno migliorato ulteriormente il processo. È stato sviluppato il sistema evaporatore-UV, particolarmente adatto per applicazioni di purificazione di un bagno galvanico . LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI CHIMICI, DEI COSTI DÌ MANUTENZIONE E DEI MATERIALI DÌ CONSUMO Oltre alle soluzioni elettrolitiche, anche l'acqua di lavaggio (serbatoio di dragout) può essere recuperata e restituita al bagno, ciò non solo migliora ulteriormente l'economia del processo, ma è anche utile per minimizzare i rifiuti LA DIMINUZIONE DEI CONSUMI CHIMICI, DEI COSTI DÌ MANUTENZIONE E DEI MATERIALI DÌ CONSUMO CONTROLLO DELL’ACQUA DÌ LAVAGGIO A CIRCUITO CHIUSO ALTRI ARGOMENTI DÌ INNOVAZIONE “IL PVD: MIGLIORI QUALITÀ ED UNIFORMITÀ, CARATTERISTICHE INNOVATIVE” GALVANICA COLORATA PVD Colori limitati Ampia gamma (es. blu, bronzi, rame, oro) Problemi ripetibilità Ripetibilità garantita Bassa durezza superficiale Alta durezza superficiale Necessità verniciatura (p.es oro) Verniciatura non necessaria Nero poco intenso Nero intenso Inquinante Non inquinante L’ultima generazione di antibatterico Il PVD antibatterico, novità mondiale!!!!! ALTRI ARGOMENTI IN FASE DÌ RICERCA AVANZATA “SEMPRE A PROPOSITO DI APPROCCIO OLISTICO” Oltre alla rivoluzione in corso sui prodotti chimici vi sono altri argomenti di cui si potrebbe parlare a livello scientifico per l’importanza che rivestono nel settore dei trattamenti superficiali, qualche esempio: Uso degli ultrasuoni e dei megasuoni sulla elettrodeposizione. Rimane ormai provato l’effetto degli stessi a certe frequenze sulla nucleazione e sulla chimica L’utilizzo della fluidodinamica, in combinazione con gli ultrasuoni e il trasporto ionico I nuovi materiali tra cui stanno avendo sempre maggiore influenza: i polimeri tecnici: PEEK e Poliammidi con vari additivi i nuovi acciai inossidabili di tipo Ferritico ad alta resistenza alla corrosione e le leghe di titanio ……..e molto altro ancora A questo servono gli Enti di Ricerca, le Università e la nostra associazione AIFM che oltre a lavorare con il Politecnico di Milano , partecipa a progetti con Università e Centri di Ricerca presenti in tutto il mondo ESEMPIO: SERVIZIO DÌ ANALISI MICROSTRUTTURALI DEI MATERIALI, DEL POLITECNICO DÌ MILANO Esempio di analisi di microfratture sull’ottone PENSARE ASSIEME PER COMPETERE “RECUPERARE RISORSE PER LA NOSTRA INDUSTRA E IL NOSTRO PAESE” POSSIAMO PENSARE ASSIEME A PROGETTI INNOVATIVI POSSIBILI Analisi predittiva: Migliorare le prestazioni rendendo più visibile il futuro L’innovazione tecnologica come soluzione per affrontare la quarta rivoluzione industriale verrà ripresa in uno studio specifico di AIN CENNO AI BANDI PER LE PMI COMUNITARIE CON ELENCO DELLE AREE FINANZIATE PER PROGETTI INNOVATIVI POSSIBILI DA PRESENTARE CON AIN Le aree di specializzazione identificate e sui cui si potrebbe lavorare sono: Aerospazio Eco-industria Manifatturiero avanzato Queste tra le sette aree di riferimento che includono anche agroalimentare, salute, cultura e mobilità Desidero ringraziare i presenti per la organizzazione, la partecipazione e la condivisione dei casi: In modo particolare lo staff della AIN di Novara Il Presidente AIFM Ing. Luca Magagnin La Ditta EDILCLIMA di Borgomanero La Ditta S&RIND di Settimo Milanese Il Dr. Dirk Kullwitz della Calorplast - de Il Sig. Bruno Cardarello della Nobili Rubinetterie Il Sig. Celso Zunino della Eurocromo Il Sig. Ferdinando Vignati della G.tecnica Vignati Il Dr. Martin Soerensen della Enviolet – de Il Dr. Fabrizio Pitacco della Protec “auguro a tutti il coraggio di affrontare le sfide” Mario Banfi