Slid ved dosering af abrasive materialer – sådan reduceres nedetid og vedligehold

Når produktionsvirksomheder arbejder med abrasive materialer, er præcis dosering kun én del af udfordringen. Udstyret skal også kunne opretholde en stabil proces over tusindvis af doseringscyklusser uden unødvendige afbrydelser.

Det gælder blandt andet ved dosering af termisk ledende pasta, gap fillers, fyldte lime og andre højviskose materialer med hårde partikler.

Her kan slid på doseringsudstyrets mekaniske komponenter få direkte betydning for både vedligeholdelsesbehov, produktionsstabilitet og driftsøkonomi.

Hvorfor slider abrasive materialer på doseringsudstyr?

Abrasive materialer indeholder faste partikler, som kan slide på de overflader, materialet passerer under doseringen.

Sliddet afhænger blandt andet af partiklernes hårdhed, størrelse og koncentration, men også af materialets viskositet, procesparametrene og doseringssystemets konstruktion.

Et materiale kan derfor fungere tilfredsstillende under en kort doseringstest, men stadig medføre betydeligt slid ved kontinuerlig produktion.

Særligt termisk ledende materialer kan være udfordrende. For at opnå den ønskede varmeledningsevne indeholder de ofte høje koncentrationer af keramiske eller andre faste fyldstoffer.

Det stiller krav til både materialeforsyning og doseringskomponenternes slidstyrke.

Hvordan påvirker slid doseringspræcisionen?

I volumetriske doseringssystemer baseret på excentersnekkeprincippet transporteres materialet gennem hulrum mellem en roterende rotor og en stator.

Systemet kan anvendes til en lang række materialer, herunder højviskose og partikelholdige medier.

Ved abrasive materialer udsættes rotor og stator imidlertid for mekanisk belastning.

Efterhånden som komponenterne slides, kan den interne tætning ændre sig. Det kan påvirke doseringsresultatet og skabe behov for justering, vedligeholdelse eller udskiftning.

Derfor er det ikke tilstrækkeligt kun at undersøge doseringspræcisionen ved installationen. For mange produktionsvirksomheder er det mindst lige så vigtigt at vide, hvordan processen fungerer efter længere tids drift.

Valget af doseringsprincip har samtidig betydning for både præcision og processtabilitet. I en tidligere artikel gennemgår vi forskellene mellem volumetrisk dosering og tids-/trykdosering samt de forhold, der bør indgå i valget af teknologi.

Langtidstest: Mere end 4.000 liter uden målbart slid på rotoren

ViscoTec har gennemført en række interne langtidsforsøg og tests i eksisterende kundeanlæg med keramiske rotorer til dosering af stærkt abrasive materialer.

I et testforløb med større dispensere blev der doseret mere end 4.000 liter materiale, uden at der kunne måles slid på den keramiske rotor. Doseringsprocessen forblev stabil og præcis, og forsøget blev gennemført med den samme stator.

I en anden test med doseringsmængder fra 50 mikroliter blev der gennemført mere end to millioner enkeltdoseringer og doseret over 100 liter gap filler uden observerede slidtegn eller funktionsfejl.

Ifølge ViscoTecs erfaringer fra de undersøgte applikationer kan keramiske rotorer forlænge levetiden for centrale doseringskomponenter med cirka tre til seks gange sammenlignet med tidligere udførelser.

Resultaterne afhænger af materialet og de konkrete procesforhold, men viser potentialet i at tilpasse doseringskomponenterne til abrasive applikationer.

Keramiske rotorer, hårdmetal og specialbelægninger

Valget af rotormateriale spiller en væsentlig rolle, når abrasive medier skal doseres over længere tid.

Keramiske rotorer har en høj overfladehårdhed og kan være særligt velegnede til materialer med hårde fyldstoffer.

Til andre applikationer kan rotorer med specialbelægning eller hårdmetalbaserede løsninger være relevante, blandt andet når der også stilles krav til mekanisk robusthed.

ViscoTec tilbyder eksempelvis forskellige rotorudførelser til virksomhedens volumetriske doseringssystemer, herunder keramiske rotorer og hårdmetalrotorer til abrasive medier.

Inden for mikrodosering har preeflow by ViscoTec desuden udviklet rotorer med Diamond Coating.

I udvalgte laboratorie- og feltforsøg har disse belægninger kunnet fordoble eller tredoble rotorens levetid sammenlignet med standardudførelser.

Den optimale løsning afhænger derfor ikke alene af materialets viskositet, men også af dets abrasive egenskaber, doseringsmængder og de mekaniske krav i produktionen.

Hvad betyder længere levetid for produktionsøkonomien?

Når en doseringsløsning skal vurderes økonomisk, er anskaffelsesprisen kun én del af regnestykket.

Produktionsvirksomheder bør også se på de samlede driftsomkostninger, ofte betegnet som Total Cost of Ownership (TCO).

Det omfatter blandt andet udgifter til reservedele, arbejdstid til vedligeholdelse, produktionsstop, materialespild og eventuelle kvalitetsafvigelser.

Hvis doseringskomponenterne holder længere, kan det give færre planlagte udskiftninger og reducere risikoen for uforudsete afbrydelser.

Det betyder, at en løsning med en højere indkøbspris i nogle tilfælde kan være mere økonomisk over dens samlede levetid.

Besparelsen afhænger dog af produktionens omfang, materialet og de faktiske serviceintervaller.

Eksempel fra elektronikproduktion: Abrasiv termisk pasta på printkort

Et konkret eksempel på udfordringerne findes inden for elektronikproduktion, hvor termisk ledende pasta skal påføres printkort med høj præcision.

I en applikationstest hos ViscoTec skulle en stærkt abrasiv og højviskos termisk pasta doseres som præcise linjer og punkter på et printkort.

Til forsøget blev der anvendt en ViscoTec 3RD8-dispenser med keramisk rotor, kombineret med en ViscoPro-C-servomotor og et ViscoMT-C-system til materialeforsyning.

Testen viste, at materialet kunne påføres præcist uden utilsigtet efterdryp, selvom det stillede store krav til både doseringsteknologi og slidstyrke.

Eksemplet illustrerer, hvorfor korrekt dimensionering og valg af doseringskomponenter er afgørende, når krævende materialer skal integreres i automatiserede produktionsprocesser.

Hvordan vælger man den rigtige doseringsløsning?

Ved valg af doseringsudstyr til abrasive og højviskose materialer bør virksomheden begynde med en grundig vurdering af materialet.

Partikelstørrelse, fyldstofindhold, viskositet, temperaturfølsomhed og eventuel sedimentering kan alle have betydning for den valgte løsning.

Dernæst bør man undersøge de konkrete produktionskrav, herunder doseringsmængde, cyklustid, præcision og ønskede serviceintervaller.

I mange tilfælde kan praktiske materialetests give et bedre beslutningsgrundlag end tekniske databladsværdier alene.

Det er samtidig vigtigt at betragte hele processen. En slidstærk rotor løser eksempelvis ikke problemer med luftlommer, ustabil materialeforsyning eller forkert dimensionering af det samlede doseringssystem.

Stabil produktion kræver mere end præcis dosering

For produktionsvirksomheder handler dosering ikke kun om at opnå det korrekte resultat én gang, men om at kunne gentage processen stabilt gennem længere tids drift.

Når abrasive og højviskose materialer indgår i produktionen, bliver slidstyrke, komponentvalg og vedligeholdelsesbehov derfor centrale faktorer.

Hos ViscoTec Nordic arbejder vi med volumetriske doseringsløsninger til industrielle applikationer og hjælper virksomheder med at vurdere materialer, proceskrav og muligheder for at optimere eksisterende doseringsprocesser.

Virksomheder, der arbejder med krævende materialer, kan med fordel få gennemgået deres doseringsproces og undersøge, om ændringer i komponentvalg eller materialehåndtering kan forbedre driftsstabiliteten.