Techniki wykończeniowe metali: 5 przełomowych innowacji, które mają wpływ na przyszłość wykańczania produktów

Prognozuje się, że rynek wykończeniowy powierzchni metalowych będzie nadal rósł a innowacje będę mu towarzyszyć. Wraz ze wzrostem samej produkcji producenci będą mieli coraz większe zapotrzebowanie na różne procesy związane z wykańczaniem metali. Chociaż sama praktyka nie jest niczym nowym, tkwi ogromny potencjał w tym co branża może jeszcze dokonać. Rośnie zapotrzebowanie na szybsze, tańsze i bardziej odporne wykończenie, a za tym wszystkim stoją innowacje.

Zróbmy mały „przeglad” procesów wykańczania metalu – jak to obecnie wygląda?
Wykańczanie metalu często kończy pewien proces produkcyjny. Specyfika wykończeniowa różni się w zależności od obiektu, technologii i celów, na ogół wiąże się to z powlekaniem, czyszczeniem lub inną obróbką metalu w celu poprawy jego wydajności lub estetyki. Niektóre wykończenia sprawiają na przykład, że metal jest o 80% bardziej odporny na korozję , podczas gdy inne mogą po prostu uczynić go bardziej atrakcyjnym wizualnie. Wszystko zatem zależy od tego do czego końcowo ma ten produkt służyć.

Jednymi z najczęstrzych procesów wykańczania metalu są:

• Galwanizacja
• Szczotkowanie
• Polerowanie
• Szlifowanie
• Malowanie proszkowe
• Wykańczanie wibracyjne
• Obróbka cieplna
• Oksydowanie na gorąco (czernienie ogniowe)

Szczotkowanie, polerowanie i szlifowanie należą do najprostszych form, polegających na wygładzaniu powierzchni metalowych materiałami ściernymi. Podobny efekt uzyskuje się przy użyciu piaskowania i obróbki wibracyjnej, ale do tego celu stosuje się bardziej zaawansowane metody.

Obróbka cieplna i oksydowanie na gorąco wykorzystują wysokie temperatury, aby metale były bardziej trwałe. Oksydowanie na gorąco polega na gwałtownym zanurzeniu rozgrzanego do czerwoności metalu w jakimś oleju i tworząc warstwę w celu poprawy odporności na ścieranie, a obróbka cieplna utwardza metal.

Galwanizacja i malowanie proszkowe to najbardziej zaawansowane formy i prawdopodobnie jest to pierwsza myśl jaka przychodzi do głowy, gdy ludzie myślą o wykańczaniu metalu. Galwanizacja wykorzystuje zjawiska elektrochemiczne towarzyszące przepływowi prądu między elektrodami umieszczonymi w kąpieli galwanicznej tworząc cienką warstwę powłoki metalicznej na produkcie. W przeciwieństwie do tego, malowanie proszkowe wykorzystuje UV lub utwardzanie na gorąco, aby utworzyć warstwę powłoki na powierzchni, która często jest odporna na korozję, chemikalia, wysoką temperaturę i uszkodzenia mechaniczne.

Wiele z tych technik wykańczania metalu istnieje od dziesięcioleci, niektóre nawet dłużej. Pomimo tego, że podstawowe koncepcje wykończeniowe są dość stare, dzisiejsze wykańczanie metalu często nie wygląda tak, jak kiedyś. W ciągu ostatnich kilku lat wiele przełomowych innowacji popchnęło ten proces dalej.

Te postępy sprawiają, że obróbka metalu jest bardziej efektywna, przystępna cenowo i zrównoważona. Poniżej prezentujemy pięć najbardziej przełomowych innowacji w dziedzinie wykańczaniu metali.

Powłoka nano

Chociaż prawie wszystkie nowoczesne wykończenia metalowe są niezwykle cienkie, nowe technologie umożliwiły tworzenie powłok w nanoskali. Te wykończenia mają grubość od 1 do 100 nanometrów, podczas gdy ludzki włos ma szerokość od 80 000 do 100 000 nanometrów. Ta mikroskopijna skala daje producentom większą kontrolę nad właściwościami metalu i może zapewnić pożądane właściwości przy minimalnym wzroście masy.

Jednym z najcenniejszych zastosowań powłok nanotechnologicznych jest poprawa trwałości. Naprawa porysowanego samochodu może sporo kosztować, a tradycyjne wykończenia odporne na zarysowania mogą wpłynąć na kolor lakieru lub grubość materiału. Dzięki swojej małej grubości nanopowłoki mogą uodpornić powierzchnie samochodów na ścieranie bez uszczerbku dla ich innych właściwości.

Inne powłoki nanotechnologiczne mogą nadać metalom właściwości hydrofobowe, poprawić przewodność elektryczną, a nawet sprawić, że staną się antybakteryjne. Wraz z postępem nanonauki możliwości będą się dalej rozszerzać.

Powłoki hydrofilowe

Niektóre z najbardziej obiecujących innowacji w dziedzinie wykańczania metalu to powłoki hydrofilowe. Główną i najważniejszą właściwością powłok hydrofilowych jest ich zdolność do nieprzepuszczania wody.

Hydrofobowy metal odpycha wodę, powodując, że łatwo ona spływa. Ta właściwość utrudnia również przywieranie innych materiałów do powierzchni, umożliwiając szybkie i łatwe czyszczenie. Potencjalne zastosowania mogą być bardzo szerokie – od konstrukcji samolotów, które dzięki takiemu rozwiązaniu nie zamarzałyby, przez nieprzywierające patelnie, aż do urządzeń typu komputer czy telefon.

Są skuteczną ochroną dla elewacji budynków – nie tylko przed wodą i zanieczyszczeniami, ale również przed wandalami. Takie rozwiązanie również może zostać wykorzystywane w motoryzacji do pokrycia karoserii i szyb. Dzięki temu nawet w deszczowy dzień woda będzie spływać, zwiększając widoczność u kierowcy, a tym samym bezpieczeństwo.

Pokrycie grafenem

Jedną z szybko rozwijających się innowacji w wykańczaniu metali nie jest nowy proces, ale materiał jakim jest grafen. Grafen jest 100 razy mocniejszy od stali o tej samej grubości, ma doskonałe przewodnictwo elektryczne i cieplne oraz jest bardzo elastyczny.

Powlekanie metali różnymi materiałami na bazie grafenu może nadać wielu produktom i częściom różne właściwości. Na przykład grafen może sprawić, że metale będą odporne na korozję chemiczną, cieplną i mogą być odporne na wilgoć, co jest idealnym rozwiązaniem w przemyśle motoryzacyjnym ale także dla niektórych zastosowań przemysłowych. Podobne właściwości mogą pomóc w zwiększeniu trwałości i higieny wyrobów medycznych.

Wraz z rozwojem rynku energii odnawialnej, powlekanie grafenem ogniw fotowoltaicznych staje się coraz bardziej wartościowe. Te powłoki mogą być kluczem do stworzenia wydajniejszych, elastycznych paneli słonecznych do bardziej zróżnicowanych zastosowań.

Galwanizacja przyjazna środowisku

Galwanizacja ma wiele zalet, ale tradycyjne metody nie są przyjazne dla środowiska. Stosowanie toksycznych rozpuszczalników wiąże się z ryzykiem przedostania się niebezpiecznych chemikaliów do środowiska, a sam proces jest często energochłonny. Ostatnie innowacje sprawiają, że jest to bardziej zrównoważona praktyka.

Niektóre nowoczesne procesy galwaniczne całkowicie unikają wykańczania powierzchni na mokro. Eliminuje to potencjalnie szkodliwe rozpuszczalniki i minimalizuje odpady przemysłowe. Chociaż galwanizacja na sucho nie zastąpiła jeszcze w pełni procesów mokrych, jest to technika, która będzie zyskiwać na popularności.

Analiza danych

Podobnie jak w przypadku wielu procesów przemysłowych, obróbka wykańczająca metali również uległa poprawie wraz z wprowadzeniem analizy danych. Ponieważ ta dziedzina obejmuje tak wiele różnych procesów i technik, może istnieć wiele rozwiązań tego samego problemu. Analiza danych może pomóc i zasugerować usprawnienia przepływu pracy w operacjach wykańczania metali.

Na przykład dane z procesu galwanicznego mogą wskazywać, że jego zużycie energii jest zbyt wysokie. Analiza mogłaby następnie zasugerować możliwe rozwiązania, takie jak użycie różnych rozpuszczalników lub dostosowanie innych części przepływu pracy, aby zużywały mniej energii. Fabryka mogłaby wówczas wprowadzić te zmiany i zaoszczędzić zarówno energię, jak i pieniądze.

Analiza danych umożliwia operacjom wykańczania metali przyjęcie strategii ciągłych ulepszeń. W miarę pojawiania się nowych technologii i technik będą mieli więcej możliwości wprowadzania zmian. Wykończenie metalu jako całości stanie się bardziej zoptymalizowaną dziedziną.

Innowacje wykończeniowe obiecują znaczne ulepszenia. Ponieważ coraz więcej obiektów wdraża te technologie i techniki, wykańczanie metali będzie się dalej rozwijać. Pojawią się nowe możliwości, prowadzące do lepszych produktów i bardziej zoptymalizowanych procesów.