Met een robot de wanden van grote opslagtanks semiautomatisch coaten maakt een einde aan het huidige handwerk en resulteert in een constante kwaliteit en laagdikte – en een flinke besparing in de hoeveelheid verf. Het bedrijf Qlayers heeft hiervoor een applicatietechniek bedacht, waarbij een robot over de tankwanden rijdt en met behulp van een speciale constructie overspray naar de omgeving voorkomt. Hoe werkt dat in de praktijk?
Qlayers is de afgelopen tijd regelmatig in het nieuws gekomen, vanwege hun uitvinding van een printtechniek om schepen en vliegtuigen te voorzien van een coating met speciale microstructuren (haaienhuid). De microstructuren zorgen voor minder weerstand van water en lucht. Dat scheelt brandstof en slijtage, maar door de printtechnologie is het aanbrengen van de laag ook nog eens efficiënter. Maar aangezien toegang tot de luchtvaartmarkt een lange adem vergt en er vragen uit de markt kwamen voor mogelijke toepassingen, heeft Qlayers de focus nu vooral op een andere toepassing gericht: het coaten van wanden van grote tanks. Grote stalen tanks voor de opslag van olie, gas en water worden momenteel vooral handmatig gecoat. Het bedrijf werkt daarom aan de ontwikkeling van een techniek om het handmatig aanbrengen van coatings op wanden van grote industriële opslagtanks volledig te vervangen door een gerobotiseerd, veel efficiënter systeem.
Ruben Geutjens, CTO van Qlayers en één van de grondleggers van het bedrijf, legt uit dat het onderzoek naar de ontwikkeling van microstructuren (haaienhuid) op grote objecten zeker wel doorgaat. Maar de vraag uit de markt raakte ook een ander aspect van de haaienhuidontwikkeling, namelijk: zorgen dat je het aanbrengsysteem kunt automatiseren. “De vraag uit de markt heeft ermee te maken dat we met de printtechniek van microstructuren kunnen zorgen voor een applicatie die vrij is van vervuiling. Maar de nieuwe vraag had juist te maken met een andere vervuiling: namelijk vervuiling van de omgeving van opslagtanks door overspray. De coatingdeeltjes in de lucht kunnen door de wind zelfs een grote afstand afleggen voordat ze ergens terechtkomen. We zagen die vraag als een uitdaging waar we ook met de microstructuren mee te maken krijgen, namelijk zorgen dat we de coatings gecontroleerd automatisch kunnen aanbrengen in een lokaal beschermde omgeving.”
GEEN OVERSPRAY
In de automobielindustrie wordt al geruime tijd met spuitrobots gewerkt. Daarbij gaat het om kleine oppervlakken in een geconditioneerde omgeving. Maar de behandeling van grote oppervlakken in de scheepsbouw, in de luchtvaart en van grote windmolens, vindt vaak plaats op plekken waar de omgeving niet of nauwelijks geconditioneerd is. Veranderingen in de temperatuur en luchtvochtigheid hebben dan grote invloed op de kwaliteit van de coating. Ruben Geutjens: “De vraag is dus: hoe kunnen we voor die markten zorgen voor een meer gestandaardiseerd productieproces waarin de condities zo constant mogelijk worden gehouden met bepaalde instellingen, zodat we die steeds kunnen blijven herhalen? Veranderingen in de temperatuur en luchtvochtigheid zouden dan niets mogen uitmaken. Tegelijk wilden we voor de oppervlaktebehandeling van tankwanden geen overspray meer hebben. De oplossing die wij hebben gerealiseerd, is een kap om de spuitkop heen waarin zorgvuldig uitgedachte luchtstromen plaatsvinden die overspray voorkomen.”
ZIJWIND
Bij het hanteren van een spuitpistool in de open lucht is er vaak zijwind. In ons deel van Europa schijnt het aantal winderige dagen zelfs langzaam maar zeker toe te nemen. Door de wind kunnen de lakdeeltjes alle kanten opvliegen. Verspilling en milieuvervuiling zijn het gevolg. De kap om de spuitkop die Qlayers ontwikkelde beïnvloedt niet de spray zelf, maar zorgt er wel voor dat zijwind daar geen invloed meer op heeft. Het geheim zit niet alleen in de kap zelf, maar vooral in de specifieke luchtstromen die daarin worden gecreëerd, waardoor de coating zo efficiënt mogelijk op het oppervlak komt. Voor het ontwikkelen en produceren van de kap is 3D-printen toegepast, omdat er complexe berekeningen nodig waren om de luchtstromen te optimaliseren. Dat gaat makkelijker met 3D-printing dan met conventionele technieken. De afmetingen van de kap hangen af van de concrete toepassing, maar de grootte is in de regel tussen de 30 tot 50 centimeter. Hiermee kan dus buiten gespoten worden zonder overspray naar de omgeving. Maar nu dit probleem is opgelost, komt bijna automatisch een volgend probleem in beeld.
EFFICIËNTER
“Eigenlijk willen we niet dat de coating tijdens het uithardingsproces wordt beïnvloed door de omgeving. Vocht kan dat proces verstoren en dus een negatief effect hebben op de kwaliteit van de coating. En het doel is natuurlijk een constante kwaliteit. Er zijn nu trends van UV-uithardende coatings, maar ook trends naar honderd procent solids. Voor ons is dat laatste ook interessant, want we kunnen met de kap nu weliswaar overspray voorkomen, maar tijdens de uitharding komen er nog oplosmiddelen vrij en dat hebben we nog niet onder controle. Als je coatings zou kunnen gebruiken met 100 procent vaste stof heb je dat probleem ook uitgeschakeld en heb je een veel
milieuvriendelijker proces. Wij willen met dergelijke coatings dan ook graag ervaring opdoen.”
Qlayers sluit niet uit dat hun kap in de toepassing van conserveringssystemen op meerdere plekken van betekenis kan zijn. Er is bijvoorbeeld ook een kleinere kap ontwikkeld voor het coaten van kleinere hoeken. Ook is het niet uitgesloten dat de kap toegepast kan worden in een gewone spuitcabine, want daar is altijd een bepaalde afzuiging nodig die ook beïnvloedt hoe de coating op het oppervlak terechtkomt. De kap zou dat efficiënter kunnen maken en tegelijk een betere oppervlaktekwaliteit garanderen. Maar eerst wil het bedrijf het product perfect krijgen voor de toepassing op grote tanks en een paar vaste grote klanten aan zich binden, die denken in grote oppervlaktes.
CRAWLER
Ruben Geutjens: “Ons product kun je zien als een robot – voor de opslagtanks noemen wij het een crawler – die over het oppervlak rijdt en een coating aanbrengt. De crawler hangt aan magneten en heeft een arm die de kap vasthoudt. Er wordt zijdelings, van de robot af, gespoten om te voorkomen dat we zelf door de natte verf gaan rijden. 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 crawler kan maar in één richting in de tank rondrijden. De voorbehandeling, het stralen, blijft bij dit proces ongewijzigd. Met de crawler brengen we een primer en toplaag aan met coatings van Akzo Nobel. De aangebrachte baan is tussen de 30 tot 50 centimeter breed. De totaal aangebrachte laagdikte varieert per tank, maar bedraagt doorgaans tussen de 50 tot 250 micrometer.”
In samenwerking met Akzo Nobel worden nu testen gedaan om een zo hoog mogelijke kwaliteit te garanderen. Het proces is semigeautomatiseerd. De robot heeft sensoren om botsingen te voorkomen, maar momenteel vindt de aansturing hoofdzakelijk plaats door een operator, die op de grond het apparaat met een kastje bestuurt. Ook de constante verfaanvoer vergt nog menselijk ingrijpen. Momenteel kan de crawler zo’n tweehonderd vierkante meter per uur doen, maar die snelheid zal waarschijnlijk in de toekomst toenemen. Qlayers hoopt dat de coronacrisis snel voorbij is, want tot nu toe heeft het bedrijf slechts één proefproject kunnen draaien.
PRAKTISCHE TOEPASSING
“Voor aankomende zomer staan enkele tanks gepland, maar door corona is er nog geen specifieke datum vastgesteld. Met de praktijkervaring die wordt opgedaan tijdens het coaten van deze tanks in samenwerking met onze eerste klant in Nederland, beginnen we volgend jaar met het leasen van ons product aan nieuwe klanten. We kijken nu naar diverse mogelijke leaseconstructies. Want ons doel is het ontwikkelen van apparaten, niet de toepassing van applicaties. Wij willen applicateurs voorzien van ons apparaat via leasen en daarbij ook de training aanbieden. Wij willen continu borgen dat de coating binnen de overeengekomen specificaties wordt aangebracht. Als de condities daaraan niet voldoen, gaat de robot niet van start. Op die manier kunnen wij ook garantie geven op de aangebrachte conservering.”
Toch even terug naar de haaienhuid. Want eigenaren van schepen en vliegtuigen zouden wel blij zijn als die vinding geautomatiseerd kan worden toegepast. Ruben Geutjens licht toe: “In ons micro-laboratorium hebben we dus een printtechniek ontwikkeld waarmee we een microstructuur kunnen aanbrengen die de oppervlaktefrictie reduceert, wat een grote besparing kan opleveren bij schepen, vliegtuigen en windturbines. Daarnaast dienen zich met de microstructuren ook andere mogelijkheden aan voor oppervlaktebehandeling, zoals de-icing en zelfreinigende oppervlakken. Voorlopig richten we ons op de haaienhuid, waarvan we de praktische toepassing allereerst willen opschalen, verder automatiseren en finetunen. We verwachten dat we het over ongeveer twee jaar dusdanig onder controle hebben dat het op industriële schaal uitgerold zou kunnen worden. Dan willen we met een eindklant een samenwerking opzetten om in een pilotproject de verder ontwikkelde printtechniek toe te passen op grote oppervlakken en in de praktijk beproeven onder wisselende omstandigheden.”
Meer informatie:
www.qlayers.com