Twee jaar geleden schreven we in dit vakblad al over Qlayers, een bedrijf dat een techniek heeft ontwikkeld om het handmatig aanbrengen van coatings op wanden van grote opslagtanks volledig te vervangen door een gerobotiseerd, veel efficiënter systeem. Sindsdien is de techniek doorontwikkeld en staan klanten vanuit de hele wereld in de rij voor de ontwikkelde applicatietechniek. Die is immers semiautomatisch, werkt sneller, levert een constante kwaliteit en bespaart verf. Daarnaast werkt het bedrijf verder aan de ontwikkeling van een “haaienhuidstructuur” om oppervlakken specifieke eigenschappen te geven.

Grote stalen tanks voor de opslag van olie, gas en water worden vaak handmatig gecoat. Een arbeidsintensieve klus met enkele nadelen, zoals verspilling van verf en niet overal dezelfde kwaliteit en laagdikte. Qlayers heeft enkele jaren geleden een crawler (robot) ontwikkeld die over de tankwanden rijdt met daaraan een speciale spuitkop die de verf spuit. Op die spuitkop zit een kap om overspray te voorkomen. Deze applicatietechniek heeft inmiddels wereldwijd tientallen opslagtanks gecoat. Ook wordt dit ingezet voor windturbinebladen en schepen. “Uitgangspunt is dat we coatings gecontroleerd en automatisch kunnen aanbrengen in een lokaal beschermde omgeving”, zegt Ruben Geutjens, CTO van Qlayers en één van de grondleggers van het bedrijf in Delft. “We streven via een gestandaardiseerd productieproces naar een constante kwaliteit in de buitenlucht zonder veel last te hebben van veranderingen in de temperatuur en luchtvochtigheid.”

De crawler rijdt over de tankwand en in de kap over de spuitkop worden zorgvuldig uitgedachte luchtstromen gecreëerd om overspray tegen te gaan en de coating zo efficiënt mogelijk op het oppervlak aan te brengen. De crawler begint onderaan en bovenaan gaat de spuitkop even uit, waarna de crawler een baan opschuift. Dan gaat hij spuitend naar beneden, enzovoorts. De aangebrachte baan is tussen de 30 tot 50 centimeter breed. De robot heeft sensoren om botsingen met obstakels te voorkomen, maar momenteel vindt de aansturing hoofdzakelijk plaats door een operator die op de grond het apparaat met een kastje bestuurt. Momenteel kan de crawler gemiddeld zo’n tweehonderd vierkante meter per uur doen, maar het bedrijf werkt eraan om die productie te verhogen. 

APPLICATIECONDITIES
Met deze applicatietechniek is het bedrijf voor de coatings op opslagtanks een samenwerking aangegaan met AkzoNobel. Meestal wordt een primer en een topcoat aangebracht, soms een intermediate. De primer is doorgaans een epoxy primer, soms met aluminium flakes erin, die afhankelijk van het project aangebracht wordt in een laagdikte van tussen de 150 en 250 micrometer nat. De topcoat bestaat meestal uit polyurethanen en wordt doorgaans aangebracht in een laagdikte van tussen de 50 tot 70 micrometer.

De voorbehandeling, het stralen, blijft bij dit proces ongewijzigd. Ruben Geutjens: “De condities tijdens het aanbrengen van de coating zo constant mogelijk houden, gaat best wel goed. We hebben al heel wat stappen gemaakt. We kunnen bijvoorbeeld de verf tijdens de applicatie koelen of opwarmen om de toplaag onder controle te krijgen en om de viscositeit zo consistent mogelijk te houden. Koelen is gewenst op warme zomerse dagen en verwarmen in de winter.

We maken gebruik van een systeem dat de actieve druk regelt op de spuitkop. Voor het opwarmen dan wel afkoelen van de verf zetten we een apparaat in dat water op de gewenste temperatuur brengt. Dat water wordt in een slang gepompt die vastzit aan de slang die de verf transporteert en zo kunnen we de gewenste temperatuur bereiken.” 

OPLOSMIDDELEN AANPAKKEN
Hij vervolgt: “Bij de applicatie is nu nog steeds vanuit veiligheidsperspectief een operator op de grond nodig die het proces in de gaten houdt en de robot aanstuurt. Er zitten altijd wel enkele obstakels op een tankoppervlak en we willen botsingen voorkomen. Daartoe hebben we al een aantal veiligheidsmaatregelen genomen, zoals een gedeeltelijk scanning, maar die operator is toch nodig. Dat biedt iets meer flexibiliteit dan proberen elk scenario uit te denken en volledig te automatiseren. We hebben nu enkele tientallen tanks gedaan die allemaal verschillende geometrieën hadden.

Hoe meer tanks we doen, hoe meer we daarvan leren met het oog op volledige automatisering.” Het bedrijf streeft naar een zo duurzaam mogelijke applicatie. Daarom wil het bedrijf ook de oplosmiddelen in de coating aanpakken die bij de uitharding vrijkomen. Een deel daarvan kan men nu tijdens de applicatie afzuigen en opvangen, maar er is nu nog geen actieve filtering van de oplosmiddelen. Men kan ook niks doen aan de vrijkomende oplosmiddelen uit de natte verflaag. Dat is alleen te bestrijden door honderd procent solid coatings te gebruiken of coatings volledig op waterbasis. Naar de praktische toepasbaarheid daarvan wordt wel verder onderzoek gedaan. Honderd procent vaste stof is wel te doen, maar er zijn volgens Geutjens maar een beperkt aantal coatingfabrikanten die deze coatings op de markt brengen voor een beperkt aantal toepassingen. Emissies worden wel beperkt doordat je met de applicatie verf bespaart. Dat varieert volgens Geutjens per type coating (viscositeit) tussen de tien tot veertig procent besparing.

HET KAN ALTIJD BETER
De applicatietechniek wordt aan de Ruben Geutjes gebruiker ter beschikking gesteld via een lease- of verhuurmodel. Hieraan verbonden zit een training die de applicateur leert hoe om te gaan met de crawler, spuitkop en coating. Of dit zo blijft, staat niet vast, want sommige grote klanten hebben al aangegeven dat ze het pakket wel zouden willen kopen. Qlayers is zich daarop aan het beraden. Ook wil men voor klanten betere meettechnieken ontwikkelen om de bereikte kwaliteit en laagdikte te rapporteren. Nu wordt de laagdikte nog handmatig met een laagdiktemeter vastgesteld, maar onderzocht wordt of andere technieken betrouwbaarder en efficiënter zijn, bijvoorbeeld een ultrasoon scanner of de klus door de robot laten uitvoeren die makkelijk op hoogte kan werken.

Ruben Geutjens: “We willen onze producten zo gebruiksvriendelijk mogelijk maken waarbij we de consistentie van de coatingkwaliteit kunnen blijven garanderen. Uiteindelijk moet het coatingsysteem een eigen slimheid hebben om te herkennen hoe met een bepaalde coating omgegaan moet worden, zodat de operator zo min mogelijk input hoeft te leveren. Ook willen we de schoonmaak- en onderhoudsbeurten zo lang mogelijk kunnen uitstellen, zodat de operatie zo lang mogelijk ononderbroken door kan gaan.

Dat gaat nu best goed, maar het kan altijd beter. En vanuit de duurzaamheidsgedachte willen we ook gereedschappen ontwikkelen voor onderzoekers om de stap tussen laboratoriumontwikkeling en toepassing in de industrie kleiner te maken. Er zijn tamelijk veel mensen in een laboratorium die een fantastisch idee hebben, maar de stap naar industriële toepassing blijkt vaak te groot. Door nieuwe feedbacksystemen te ontwikkelen, willen we die stap kleiner maken. Bijvoorbeeld toepasbaar bij de ontwikkeling en productie van nieuwe microstructuren op industriële schaal.”

HAAIENHUIDSTRUCTUUR
Tot slot: enkele jaren geleden heeft Qlayers een zogenoemde haaienhuidstructuur/microstructuur-printtechniek ontwikkeld om de eigenschappen van een oppervlak te verbeteren. Die “haaienhuid” bestaat uit speciale microstructuren die bijvoorbeeld resulteren in weerstandsreductie, waterafstotendheid en zelfreinigend oppervlak. De term haaienhuid is bedacht, omdat de huid van de haai een sterk verminderde waterweerstand heeft. Die weerstandreductie zou ook heel interessant kunnen zijn bij vliegtuigen.

Begin dit jaar is een  project gestart met de TU Delft, NLR en TNO om samen te onderzoeken wat de meest efficiënte manier is om microstructuren aan te brengen in combinatie met een bepaalde geometrie. Concreet kijkt men naar een toekomstig vliegtuig met compleet nieuwe vleugels zonder externe scharnieren die het vliegtuig sturen door van vorm te veranderen. Het gaat om een zogenoemde morphing wing, een vleugel die de luchtstroom kan sturen door te vervormen en zo ook efficiënter is dan de huidige stuurvlakken van vliegtuigvleugels. 

Zou die prestatie nog verder te verbeteren zijn door de vleugel het oppervlak van een haaienhuid te geven? Dit wordt nu onderzocht waarbij men zoekt naar de meeste optimale geometrie in combinatie met een bepaalde haaienhuid. “Ik denk dat het allemaal zeer kansrijk is, maar het vergt nog veel uitzoekwerk en ontwikkeling. Tot voor kort hadden we de haaienhuid alleen op zeer kleine oppervlakken ontwikkeld, maar nu moeten we richting de tweehonderd vierkante meter. Het voordeel van de microstructuren is dat geen gewicht aan het product wordt toegevoegd, in dit geval een vliegtuigvleugel. Door het printen van microstructuren als afwerking van het oppervlak wordt de weerstand met de lucht gereduceerd wat resulteert in een lager brandstofverbruik en dus ook minder CO2-uitstoot.”

MEER INFORMATIE
www.qlayers.com