Ekologia w przemyśle – rozwiązania z zakresu ochrony środowiska dla maszyn CNC

Udostępnij:

Ekologia w przemyśle to wyzwanie, które jest tak ważne i szerokie, jak sama ekonomika produkcji. Nie kończy się na zarządzaniu odpadami, przetwórstwie odpadów i stosowaniu ekologicznych środków produkcji. To także dążenie do doskonałości produkcji, a więc dążenie do jak najlepszego wykorzystania zasobów, surowców, energii i czasu, a także jakość, żywotność środków produkcji oraz zużycie dokumentacji papierowej, selekcja odpadów czy recykling.

Rozpoczynając jakiekolwiek dywagacje na temat ekologii w przemyśle, należy przede wszystkim zmienić podejście do tego bardzo wrażliwego, ale ważnego tematu. Ekologię w przemyśle powinniśmy wreszcie zacząć traktować jako faktyczne, rzeczywiste i bardzo poważne źródło przewagi konkurencyjnej.

Na ekologię w przemyśle, możemy patrzeć z kilku stron:
- wymagań środowiskowych ISO 14001;
- ekonomiki produkcji;
- stosowanych środków smarnych i chłodzących;
- stosowanych filtrów.

W obróbce skrawaniem występują niektóre aspekty szkodliwe dla środowiska naturalnego, jak i człowieka. Są to przede wszystkim energochłonność, hałas, stosowanie cieczy obróbczych, a także możliwość ich utylizowania czy też ponownego ich wykorzystania. Niesamowicie ważnym stało się poszukiwanie jak najbardziej efektywnych metod i sposobów obróbki metali, najefektywniejszych energetycznie procesów technologicznych, planowanych już na etapie projektowania obrabiarek. Dlatego też szuka się wciąż rozwiązań mających na celu minimalizowanie wpływu negatywnych aspektów obróbki mechanicznej metali.

Producenci, tacy jak np. HAAS, dostarczając wciąż nowe rozwiązania, projektują obrabiarki o coraz lepszych technicznych parametrach. To właśnie doświadczenie w projektowaniu ma tutaj największe znaczenie. Wymagania dokładności obróbki mechanicznej wymuszają budowanie coraz dokładniejszych obrabiarek. Co za tym idzie, maszyny muszą posiadać coraz większą sztywność mechaniczną obrabiarki. Powoduje to zwiększenie jej masy, a to przekłada się na zwiększenie mocy napędu i większe zużycie energii, co jest sprzeczne z dążeniem zarówno do zwiększenia ekonomiki produkcji, jak i zmniejszenia wpływu na środowisko. Jednak to wspomniane doświadczenie dowodzi, iż w przypadku około 80% procesów obróbczych, wykorzystuje się niewiele ponad 50% mocy maszyn.



Norma ISO 14001

Najważniejszymi wytycznymi dla branży metalowej jest zbiór przepisów ISO 14001, dotyczących organizacji systemu zarządzania środowiskiem w zakładach przemysłowych, przedsiębiorstwach i instytucjach. Istotą tej normy jest wspomaganie i sugerowanie rozwiązań oraz działań przedsiębiorstw w obszarze ochrony środowiska, mających na celu zapobieganie negatywnym wpływom ich działań na środowisko, a w szczególności wprowadzania zanieczyszczeń. A to dlatego, że do niedawna negatywne oddziaływanie procesu technologicznego miało większe znaczenie niż dążenia do doskonałej produkcji, mimo że takie właśnie podejście eliminuje w dużej mierze jej negatywny wpływ na nasze otoczenie.

Wprowadzenie systemu zarządzania środowiskiem ISO 14001 może przynieść przedsiębiorstwu szereg korzyści. Celem tej normy jest zmniejszenie ryzyka biznesowego w wykazaniu zgodności z przepisami prawa i regulacjami dotyczącymi ochrony środowiska, zmniejszenie ryzyka awarii mających negatywny wpływ na środowisko oraz budowanie wizerunku i przewagi konkurencyjnej, postrzeganej jako zaangażowanie w ochronę środowiska. Wszystko to może zapewnić wymierne oszczędności uzyskane dzięki nadzorowaniu i poprawie efektywności organizacji procesów, co skutkuje oszczędnością surowców, materiałów, energii, wody oraz właściwym gospodarowaniem odpadami.

Działając zgodnie z systemem zarządzania środowiskiem ISO 14001, uzyskujemy narzędzie do zarządzania ryzykiem środowiskowym oraz zmniejszenia samego ryzyka wystąpienie zagrożeń zanieczyszczenia środowiska czy z tym związanym minimalizowaniem strat, gdyby takie zagrożenie się ziściło podczas procesów obróbki metali.


TOP w kategorii




Systemy pochłaniania mgieł cieczy chłodzącej

Bezpieczeństwo takie zyskujemy m.in. dzięki stosowaniu systemu pochłaniania mgieł środków chłodzących i smarnych, powstających w procesach obróbki metali. Występujące w ofercie firmy ABPLANALP filtry GROTH, służące do pochłaniania mgły cieczy chłodzącej obróbki CNC, działają na zasadzie ośrodkowej, jak i elektrostatycznej. To właśnie niwelowanie i pochłanianie mgły olejowej lub mgły chłodziwa jest tak istotne z punktu widzenia ochrony środowiska naturalnego, ale też ze względu na bezpieczeństwo i komfort obsługi czy też na możliwy negatywny jej wpływ na panele obsługowe i sterownicze. Przede wszystkim niwelowanie i pochłanianie mgły olejowej czy chłodziwa powoduje już samo w sobie oczyszczanie powietrza, poprzez jej wychwytywanie.

Zadaniem tego typu filtrów jest oddzielenie powietrza od części ciekłych, w tym przypadków mgły olejowej albo mgły chłodziwa. Filtry odśrodkowe wykorzystują prawa fizyki wykorzystujące różnicę ciężarów właściwych składników mgły olejowej, wychwytywanej z obszaru obróbki metali. Następnie dzięki poddaniu takiego strumienia mgły sile odśrodkowej, wywołanej wirnikami filtra, cząstki ciekłe wyrzucane są siłą odśrodkową na ścianki filtra, gdzie łączą się na panelach filtrujących. Łączące się cząstki ciekłe są odprowadzane na zewnątrz filtra. Czyste powietrze wypychane jest natomiast w kierunku równoległym ze strumieniem przepływu, zgodnym najpierw ze strumieniem mgły odbieranej w postaci ciekłej na wewnętrznych ściankach filtra, a następnie strumieniem czystego powietrza na zewnątrz filtra. W zależności od tego, z jaką mgłą mamy do czynienia i jaki jest ciężar właściwy kropel, a także jak wielkie są cząstki kropli mgły, wydajność filtra możemy regulować prędkością obrotową wirnika filtra odśrodkowego. Jest to najskuteczniejsza metoda separacji różnych cząstek o różnych ciężarach właściwych. Dodatkową zaletą takiego rozwiązania jest elastyczność na zmienne właściwości mgły obróbkowej.

Dla poprawienia efektywności procesu filtracji filtra odśrodkowego często na wylocie oczyszczonego powietrza stosuje się dodatkowo filtr elektrostatyczny, który jest w stanie wychwytywać najdrobniejsze cząstki zanieczyszczeń powietrza, jeśli takowe nie uległyby odseparowaniu. Działanie takiego filtra polega na spolaryzowaniu cząstek mgły ładunkiem elektrycznym, odwrotnym niż wyłapujące je elektrody filtra.
Ciekawostką w metodach filtracji jest fakt, iż to właśnie firmy niemieckie, jako pionierzy odśrodkowego sposobu filtracji i separacji, wykorzystywali metody, opracowane na bazie doświadczeń firm konstruujących śliniki odrzutowe w czasie II wojny światowej.

Rys. Schemat filtra odśrodkowego GROTH: 1 – wlot, 2 – mgła olejowa, 3 – dyfuzor przepływowy, 4 – dolny korpus, 5 – panele filtrujące, 6 – bęben perforowanej blachy Venturi (patent), 7 – przewód doprowadzający, 8 – górna część korpusu, 9 – mocowanie, 10 – wewnętrzny tłumik, 11 – silnik, 12 – tłumik, 13 – ujście czystego powietrza.
źródło: ABPLANALP TOOLS

 

Systemy zintegrowane z obrabiarką

Poza tym wprowadzane na polski rynek przez firmę APLANALP obrabiarki HAAS oferują fabrycznie wyposażone obrabiarki CNC we własny system wychwytywania mgły chłodziwa oraz system powrotu odseparowanego chłodziwa do układu chłodzenia. Zaletą przyjęcia tego fabrycznego rozwiązania jest niezaprzeczalnie najlepsza integracja z maszyną. Rozwiązanie to jest najbardziej ergonomiczne z uwagi na czyszczenie filtrów, a zastosowanie tego oryginalnego systemu daje gwarancję największej produktywności obrabiarki, poprzez skrócenie całkowitego cyklu obróbki. Inaczej niż w przypadku rozwiązania proponowanego przez GROTH, mgła cieczy obróbczej generowana na styku narzędzia z materiałem, pochłaniana jest dzięki wentylatorowi o dużej mocy do filtra, który składa się z dwóch paneli filtrujących wielokrotnego użytku, na których następuje wytrącenie cieczy z mgły.

Ponadto oryginalny system firmy HAAS jest zintegrowany z oprogramowaniem obrabiarki, gwarantując pracę w tym samym czasie co wykonywana obróbka. Optymalizuje to pracę obrabiarki, zarówno poprzez ograniczone zużycie chłodziwa, jak i ograniczenie obsługi, np. podczas wyjmowania wykonanego detalu. Natomiast odzyskana dzięki systemowi HAAS ciecz chłodząca, poddana oczyszczaniu w zainstalowanym koszyku filtrującym, wraca do zbiornika celem ponownego użycia.

Odzysk środka chłodzącego

W obrabiarkach CNC firmy HAAS duży nacisk został położony na odzysk środka chłodzącego. Poza systemem filtracji i odzysku chłodziwa z mgły rozwiązania zastosowane w systemach usuwania wiórów, wraz z którymi usuwany jest osiadły na wiórach środek chłodzący, pozwalają na częściowy jego odzysk dzięki możliwości opóźniania uruchamiania wyrzutników wiór. Umożliwia to, zwiększenie długości trwania cyklu wyrzutnika wiórów, co pozwala na ociekanie chłodziwa z wiórów. Uzyskuje się w ten sposób zarówno odzysk chłodziwa, jak i większą czystość wiór. Jest to tym ważniejsze, iż średnio przy toczeniu CNC wytwarza się od 40-60% wiór, które dodatkowo zawierają pewne ilości osadzonego chłodziwa. Dlatego też nie tylko ze względów ekologicznych, ale również ekonomicznych, odzysk chłodziwa, nawet do poziomu 90%, jest w pełni uzasadniony.

Należy w tym momencie przypomnieć, że czyste chłodziwo to lepsze parametry obróbki, w szczególności CNC, zmniejszenie pola tolerancji obróbki oraz zwiększenie skuteczności obrabiania. Zanieczyszczone chłodziwo to natomiast zmniejszenie żywotności pomp, narzędzi czy też wrzecion.

Coraz częściej też szuka się ekologicznych technologii wytwarzania (tzw. green machining). Dąży się w nich np. do minimalizowania stosowania cieczy smarująco-chłodzących, a w niektórych metodach nawet do obróbki na sucho.

Dobór optymalnego środka chłodzącego

Dlatego jedną z istotniejszych kwestii prawidłowej obróbki mechanicznej metali CNC jest zastosowanie odpowiedniego środka chłodzenia narzędzia i obrabianego przedmiotu, co też ma służyć odprowadzaniu wióra oraz przeciwdziałać korozji. Dobór chłodziwa musi brać pod uwagę metody obróbki, materiały obrabiane czy też stosowane narzędzia. Właściwy dobór chłodzenia to nie tylko ekonomiczna obróbka poprzez maksymalizowanie szybkości obróbki, trwałości narzędzi, dokładności i niezawodności obróbki, ale także wynikające z tego korzyści środowiskowe. Niemniej jednak, poza ekonomiką produkcji, właściwy dobór środków chłodzenia obróbki mechanicznej, a w szczególności dobór bezpiecznego dla środowiska oraz degradowanego środka, zwiększa bezpieczeństwo środowiskowe oraz wpisuje się wprost w wymagania norm dotyczących BHP i ochrony środowiska.

Obecnie stosuje się 3 rodzaje cieczy obróbczych:
- oleje obróbkowe, posiadające najlepsze właściwości smarne podczas obróbki mechanicznej;
- emulsyjne ciecze obróbcze, najczęściej stosowane w technologiach obróbki mechanicznej, dzięki posiadanym właściwościom chłodzącym i smarnym. W składzie cieczy chłodzących występują składniki smarujące, działające antykorozyjnie, przeciwutleniające, antyspieniające oraz grzybobójcze;
- syntetyczne i półsyntetyczne ciecze obróbcze.

W ofercie firmy ABPLANALP znajdziemy sprawdzone i spełniające najwyższe wymagania chłodziwa i oleje obróbcze. Warto zwrócić uwagę przede wszystkim na chłodziwa serii BLASER. Dzięki wiedzy opartej na doświadczeniu używania chłodziw BLASER możemy jednoznacznie potwierdzić dłuższą żywotność narzędzi, uzyskiwanie lepszych powierzchni obróbczych oraz dłuższy okres eksploatacji samej emulsji w porównaniu z porównywalnymi cieczami. Potwierdzone zostały również walory konserwujące narzędzia i samej obrabiarki. Chłodziwa te zapewniają również najwyższe standardy bezpieczeństwa użytkowników, chociażby poprzez niepowodowanie podrażnień skóry czy też nieprzyjemnego zapachu. Posiadają również wiele walorów pro ekologicznych.

Z czasem każde środki chłodzące, wykorzystywane w procesie obróbki metali, ulegają zużyciu i nie przejawiają większych wartości technologicznych. Czasami jest możliwa ich regeneracja, ale po dłuższym okresie eksploatacji, zgodnie z zaleceniami producenta należy je zutylizować. Proces utylizacji chłodziw jest uzależniony od wyspecjalizowanego do tego podmiotu, tak jak procesy: destylacji, deemulgacji czy procesy chemiczno-mechaniczne.

Zintegrowana polityka środowiskowa, do której Polska jako kraj członkowski Unii Europejskiej jest zobligowana, niesie ze sobą substytucyjny obowiązek dbania o środowisko naturalne przez każdy podmiot uczestniczący w produkcji przemysłowej. Według unijnego przeglądu wdrażania polityki ochrony środowiska przez Polskę z 2019 r. wynika, że musimy wzmocnić zarządzanie środowiskiem. Przygotowywana mapa drogowa transformacji w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym jako jeden z głównych obszarów strategicznych wymienia właśnie produkcję przemysłową.

Opisane powyżej działania firmy ABPLANALP już dziś wpisują się w te wymagania także poprzez:
- wprowadzanie na polski rynek produktów, maszyn i urządzeń wysokojakościowych, spełniających najwyższe wymagania klientów, ale także zgodnych z wymaganiami prawa i innymi regulacjami;
- ograniczenie stosowania, a często też eliminację środków, substancji i materiałow szkodliwych dla zdrowia i środowiska;
- projektowanie rozwiązań technologicznych, organizacyjnych i rozwiązań technicznych, które już u źródła eliminują procesy szkodliwe oraz uciążliwe;
- promowanie i prowadzenie właściwej gospodarki odpadami, w tym ich segregowanie, utylizowanie i recykling;
- umożliwianie prowadzenie swoim klientom produkcji przyjaznej dla środowiska, ale też, co jest przejawem szczególnej troski, bezpieczeństwa pracowników obsługi maszyn i urządzeń.

źródło: Abplanalp

Udostępnij:

Drukuj





Dariusz Wódz



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również