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Jul 31, 2023

Minimizar el desperdicio en el proceso de dispensación

Eliminar el desperdicio es una parte clave de las iniciativas de fabricación ajustada. También es importante a la hora de utilizar adhesivo. La dispensación es inherentemente un desperdicio. Algunos desperdicios son inevitables. Cada dispensación

Eliminar el desperdicio es una parte clave de las iniciativas de fabricación ajustada. También es importante a la hora de utilizar adhesivo.

La dispensación es inherentemente un desperdicio. Algunos desperdicios son inevitables. Cada proceso de dosificación tendrá algún tipo de desperdicio de material, ya sea el cebado de una bomba o material que quede en los recipientes o mangueras de suministro. Por ejemplo, siempre quedará una pequeña cantidad de adhesivo sin usar dentro de una boquilla mezcladora al final de una tirada.

El adhesivo viene en algún tipo de recipiente, como un balde, un cartucho, un tambor, un cubo, una botella exprimible o una jeringa. Siempre hay alguna pérdida de eficiencia debido al material sobrante.

Si bien el desperdicio está asociado con la dispensación, existen formas de minimizarlo. A menudo, el desperdicio excesivo se puede evitar mediante la capacitación de los operadores o invirtiendo en automatización. Afortunadamente, los proveedores de equipos dispensadores han desarrollado formas de abordar el problema.

“En todas las aplicaciones de dosificación habrá algún tipo de desperdicio de líquido”, afirma Tom Muccino, director de ventas de Nordson EFD. “Los fabricantes pueden minimizar ese desperdicio utilizando los componentes dispensadores adecuados.

"Por ejemplo, si alguien no utiliza un pistón dentro del depósito de su jeringa, dejará residuos en las paredes interiores del dispositivo, lo que genera una buena cantidad de residuos", explica Muccino.

"El uso del pistón adecuado limpiará las paredes interiores, lo que reducirá en gran medida la cantidad de residuos", añade Muccino. "[Nuestros] pistones SmoothFlow se fabrican con tolerancias precisas en las paredes interiores de la jeringa, lo que garantiza que se dosifique el 99 por ciento del líquido en el depósito de la jeringa".

Los ingenieros de fabricación ahora prestan más atención que en el pasado a los residuos, porque los materiales se han vuelto más caros y los equipos de dispensación han mejorado. Al controlar los procesos de dispensación, pueden reducir costos y optimizar materiales.

"Se han producido mejoras en los últimos cinco a diez años", dice Jamie Ellsworth, presidente de KitPackers. “Ahora hay [más interés en reducir] los residuos por razones tanto medioambientales como de costes. Para mantener la calidad, la seguridad de los trabajadores y reducir el desperdicio, se utilizan mejores equipos de dosificación y se emplea menos mezcla manual”.

“Hace una década definitivamente había más desperdicio”, añade Muccino. "Las mejoras recientes tanto en los componentes como en los equipos de dispensación han logrado un mayor grado de precisión, lo que minimiza el desperdicio".

El dispensador EFD Ultimus V es un buen ejemplo. Utiliza reguladores y temporizadores, junto con software de dispensación, para aumentar la precisión y minimizar el desperdicio. Las válvulas dispensadoras, como la xQR41 MicroDot, cuentan con un volumen de fluido muerto cero, lo que significa que hay una cantidad mínima de material retenido en la válvula.

"Esto se traduce en menos residuos en aplicaciones de gran volumen", afirma Muccino. "Si monta la válvula en un robot dispensador, obtiene el beneficio adicional de una colocación precisa y repetible del depósito, lo que genera menos retrabajos y rechazos, lo que [resulta] en menos desperdicio de fluido".

Según Muccino, elegir el tipo incorrecto de componentes dispensadores de adhesivo puede generar desperdicio. "Por ejemplo, hay varios pistones diferentes que se pueden utilizar para cualquier aplicación de dosificación", señala.

“La elección del pistón que utiliza un operador puede marcar una gran diferencia en la cantidad de desperdicio en la aplicación”, señala Muccino. “El uso de dispensadores neumáticos con reguladores de aire inexactos puede contribuir al desperdicio. Los dispensadores equipados con reguladores de precisión [producirán] la dispensación más precisa”.

Varios factores crean desperdicio en las aplicaciones de dispensación de adhesivo. Por ejemplo, se producirá una cierta cantidad de supuración o goteo después de cada dispensación.

Otra fuente común de desperdicio es la aplicación de exceso de material a cada pieza. Ese tipo de error del operador a menudo se asocia con aplicaciones de ensamblaje manual.

“Todavía vemos que los clientes ponen 'sólo un poco' más de adhesivo para estar 'seguros'”, dice Patrick Kieselbach, gerente de ventas de ViscoTec America Inc. “La naturaleza humana es pensar que 'más es mejor'. Es por eso que la automatización puede reducir en gran medida el desperdicio. Puede garantizar que su dosificación estará dentro del ±1 por ciento de lo programado.

"Cuando los volúmenes de producción son mayores, suele haber muchos menos desperdicios que con tiradas más cortas", señala Kieselbach. “Eso se debe a que el proceso de dispensación será mucho más estricto.

"Pero cuando se tira una punta dispensadora, siempre quedará algo de material en ella", añade Kieselbach. “Sin embargo, la mayor parte del desperdicio se produce antes del punto de dispensación.

"Un error que veo que cometen los ingenieros es utilizar líneas de alimentación o mangueras demasiado largas", advierte Kieselbach. "Mantener las líneas de suministro lo más cortas posible ayudará a minimizar el desperdicio".

"Incluso con los sistemas de dosificación automatizados, se produce una cierta cantidad de desperdicio inicial", dice Mac Larsen, director de desarrollo de aplicaciones de la división de tecnologías de fluidos aplicadas de Graco Inc. "Por ejemplo, se lleva a cabo cierto acondicionamiento de temperatura y purga inicial". .

"El cambio también es una fuente importante de desperdicio", señala Larsen. “Si inicias y detienes la producción durante un turno, habrá pérdida de material. Una vez que se cambia un material, siempre hay una esclusa de aire que debe purgarse mediante un proceso de ventilación”.

“El cambio es el principal culpable del desperdicio en las aplicaciones de dispensación de adhesivo”, afirma Christian Geier, director general de Scheugenpflug Inc. “Al vaciar un cubo o un contenedor, puede resultar difícil dejarlo completamente limpio. Y, después de cambiar, normalmente hay una burbuja de aire en la línea, por lo que hay que purgar el material viejo sobrante”.

Scheugenpflug desarrolló recientemente la unidad de expulsión A90 CV para reducir la tasa de cambio de cartucho.

"Para tareas de pegado, sellado y gestión térmica con un bajo consumo de medios, el material se suministra normalmente en cartuchos comerciales", afirma Geier. “Los sistemas de alimentación óptimamente adaptados garantizan una alimentación de material cuidadosa y constante, incluso cuando se procesan volúmenes pequeños.

"El A90 CV no sólo garantiza una alimentación fiable y sin fallos de medios altamente viscosos al dispensador, sino que también cuenta con una nueva función de acoplamiento por vacío", explica Geier. “Esto permite por primera vez una ventilación automática durante el cambio de cartuchos y, con ello, un proceso de acoplamiento absolutamente libre de burbujas del cartucho de material al sistema de dosificación.

"[Normalmente], los cartuchos recién montados [son] ventilados manualmente, lo que significa que la consiguiente pérdida de material depende de la rutina y la experiencia del operador", añade Geier. “Dado que ahora este proceso ocurre automáticamente cuando se utiliza la función de acoplamiento por vacío, el desperdicio de material por cambio de cartucho se puede reducir hasta en un 90 por ciento. Además de la máxima fiabilidad del proceso, los usuarios también se benefician de importantes ahorros de costes, especialmente cuando se utilizan materiales muy caros”.

Los residuos pueden variar según el tipo de material que se dispensa, el tamaño de las piezas e incluso el tipo de industria.

"Las industrias de la automoción y la electrónica tienden a ser las más eficientes en lo que respecta al uso de materiales", afirma Larsen. “La industria menos eficiente que veo es la de fabricación de barcos. Hay tiradas de producción más cortas, más procesos de montaje manuales y una mentalidad de "más es mejor" cuando se trata de utilizar adhesivo”.

Ciertos tipos de adhesivos también son más propensos a desperdiciarse que otros.

"En términos generales, se pueden generar más desechos con un fluido de alta viscosidad en comparación con un fluido de baja viscosidad, porque puede ser más difícil expulsar fluidos más espesos del depósito de una jeringa mientras se limpian las paredes laterales", dice Muccino. “Los materiales como el epoxi, las siliconas, las grasas y las pastas de soldadura pueden resultar muy pegajosos.

"Al dispensar estos materiales, es importante utilizar el pistón adecuado dentro del depósito de la jeringa que no solo ayudará a una dispensación precisa, sino que también dispensará todo lo que hay en la jeringa", señala Muccino. "Un pistón con limpiadores limpiará el interior de la jeringa, pero un pistón de pared plana dejará un ligero residuo dentro de la jeringa".

“Cada fluido reacciona de manera diferente cuando se dispensa”, dice Omar Regalado, director de ventas globales de Fishman Corp. “Pero uno de los materiales con los que es más común el desperdicio es el epoxi.

"Los epoxis más populares tienen una vida útil corta", explica Regalado. “Debido a la naturaleza del fluido, resulta difícil mantener la repetibilidad y la precisión mientras el material cambia de viscosidad durante la dosificación, lo que provoca desperdicio de fluido. Además, una vez que se mezcla el epoxi, comienza la vida útil y, si el material no se dosifica dentro de su vida útil, se ve obligado a desechar el líquido restante”.

Según Regalado, el desperdicio se produce con mayor frecuencia al unir piezas pequeñas que requieren menos adhesivo. "Normalmente, cuanto menor es la cantidad requerida para una aplicación, más estricta es la tolerancia", señala.

"Las aplicaciones que requieren dispensaciones más pequeñas requieren más precisión de una dispensación a otra", afirma Regalado. "Es común ver una dosificación excesiva en este tipo de aplicaciones, lo que resulta en desechos de fluidos, retrabajos y más desperdicio de fluidos".

También suele producirse más desperdicio con los adhesivos de dos componentes.

"Los materiales que son reactivos, como los epóxicos de dos componentes, requerirán cambios periódicos del mezclador o purga de materiales para mantener el material fresco en las boquillas dispensadoras", dice Larsen. "Otros adhesivos que generan más desechos son los materiales de un solo componente que se curan con humedad o calor, como las siliconas y la porción de isocianato de los poliuretanos".

"Cualquier adhesivo de dos componentes, independientemente de su química, generará más residuos que un adhesivo de un solo componente", añade Ellsworth. “Los adhesivos sensibles a la humedad, como los poliuretanos, potencialmente tendrán más desperdicio si no se toman precauciones para protegerlos de la humedad.

"Con los adhesivos de dos componentes, la mayoría de los residuos surgen del pesaje y mezcla manual en lotes y del intento de introducirlos en una pieza durante su vida útil", dice Ellsworth.

"Con una aplicación manual, también es más difícil aplicar la cantidad correcta de adhesivo", explica Ellsworth. “Existe un espesor de línea de unión óptimo y cualquier adhesivo adicional utilizado es un desperdicio.

“Los adhesivos de dos componentes con una vida útil muy corta también generan más desperdicio, porque es necesario purgar el mezclador estático o el adhesivo está demasiado avanzado para aplicarse”, señala Ellsworth.

La cantidad exacta de desperdicio que se produce durante la dosificación del adhesivo depende de varias variables.

"Siempre quedará entre un 2 y un 3 por ciento del adhesivo en el recipiente original", dice Ellsworth. “Cuanto más grueso es el adhesivo, mayor es la pérdida debido a que [el material se adhiere a los lados del] contenedor.

“Si es necesario volver a empaquetar el adhesivo en cartuchos para su dispensación, se desperdicia entre un 2 y un 3 por ciento más en el equipo de llenado para la instalación y se deja adhesivo en las válvulas dosificadoras y los cilindros”, señala Ellsworth.

"Si se trata de un adhesivo de dos componentes, se producirán residuos adicionales en el mezclador estático y el material se purgará para obtener la fase", añade Ellsworth. “Con los equipos de mezcla por medidor, se desperdicia material en la calibración y la configuración. El desperdicio acumulativo más alto que encontramos es el 10 por ciento, pero nuestro objetivo es más bien el 5 por ciento en peso”.

"Incluso con el mejor equipamiento, un 3 por ciento de desperdicio es una cifra razonable", afirma Sebastian Wagner, ingeniero de ventas de Scheugenpflug. “Pero depende de la aplicación. Por ejemplo, hemos visto algunos fabricantes de automóviles que desperdician hasta el 20 por ciento de su material.

"Las siliconas, en particular, pueden causar problemas", señala Wagner. "Se puede contaminar fácilmente un cubo entero y luego tener que tirarlo todo".

"Como regla general, en las aplicaciones de dosificación manual se producen más residuos", afirma Wagner. “Con la automatización, solo dispensas la cantidad que necesitas. Mejora la precisión y garantiza una cobertura completa. Puede marcar el equipo con una precisión de dosificación de 0,1 milímetros y una precisión direccional XYZ de 0,02 milímetros. Los sistemas de dosificación automatizados también permiten una purga continua en intervalos de tiempo establecidos”.

“El desperdicio siempre se produce con el adhesivo que queda en un recipiente”, añade Larsen de Graco. “Basándonos únicamente en este material residual, terminaremos con al menos entre un 1 y un 5 por ciento de desperdicio.

"Si sobra un 2 por ciento de material en un tambor de 55 galones que pesa 450 libras, entonces son 9 libras de desperdicio", dice Larsen. “El monto en dólares de esa pérdida depende de si ese material cuesta $2 la libra o $20 la libra. Por ejemplo, los cianoacrilatos suelen ser más caros que las siliconas.

"Con el tiempo, cualquier tipo de recipiente en el que venga el adhesivo estará vacío", dice Larsen. "Pero no estará 100 por ciento vacío".