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