Green Manufacturing: Praktik Berkelanjutan yang Meningkatkan Laba dan Reputasi

“Green Manufacturing” telah menjadi frasa umum yang digunakan oleh banyak orang di industri terbesar Amerika. Ini didefinisikan oleh Goodwin College sebagai “pembaruan proses produksi dan pendirian operasi yang ramah lingkungan dalam bidang manufaktur.” Mengenalkan waktu untuk memikirkan kembali proses yang usang dapat menghemat waktu, uang, dan membantu membangun reputasi Anda sebagai bisnis yang modern. Pendirian proses pemesinan yang ramah lingkungan adalah lompatan besar ke arah yang tepat dalam menciptakan bisnis yang ramah lingkungan.

Green Manufacturing adalah langkah logis berikutnya bagi industri.

Cara Memulai Green Manufacturing

Langkah pertama yang harus Anda ambil dalam perjalanan menuju bengkel mesin yang lebih berkelanjutan, dan green manufacturing, adalah evaluasi dampak lingkungan fasilitas Anda. Metode yang paling umum untuk penilaian dampak lingkungan proses manufaktur adalah Life Cycle Assessment atau LCA. ISO 14040 mendefinisikan LCA sebagai kompilasi dan evaluasi input, output, dan dampak lingkungan potensial dari sistem produk selama siklus hidupnya.

4 Pertanyaan untuk Ditanyakan pada Diri Sendiri:

1. Goal Definition and Scoping – Apa yang ingin saya capai dalam penyelidikan ini?
2. Inventory Analysis – Apa input yang terukur (energi, air, bahan, dll.) dan output (emisi udara, air limbah)?
3. Impact Assessment – Bagaimana hal-hal ini mempengaruhi lingkungan?
4. Interpretation – Apa yang dapat saya ubah untuk membuat proses saya lebih efisien dan ramah lingkungan?

Ada database yang tersedia untuk membantu dengan analisis inventaris. Database ini mengumpulkan informasi seperti laju pengiriman, kecepatan pemotongan, diameter alat, waktu pemotongan, properti coolant, dan kemudian menghitung semua input dan output bahan dan energi.

Memahami Dampak Fluida Pemotong

Fluida pemotong kemungkinan besar adalah polutan nomor satu di bengkel mesin Anda, dan menghalangi Anda dalam mencapai green manufacturing. Menurut Modern Manufacturing Processes, produsen di Amerika Utara mengkonsumsi lebih dari 2 miliar galon pada tahun 2002, dan pasar fluida pemesinan logam hanya tumbuh sejak saat itu. Fluida pemotong memiliki sejumlah manfaat untuk proses pemesinan, sebagian besar melibatkan pendinginan daerah pemotongan, pelumas, dan evakuasi chip.

Kontaminan

Memanfaatkan coolant Anda sebaik mungkin adalah faktor kunci efisiensi biaya di setiap bengkel mesin. Oleh karena itu, salah satu masalah terbesar yang mungkin Anda hadapi, atau sedang hadapi saat ini, adalah penurunan kinerja fluida pemotong karena kontaminan. Jenis kontaminan yang paling umum meliputi:

1. Free oils (tramp atau sump oil) – Cairan yang melumasi gear dan peralatan mesin CNC yang merembes ke dalam fluida pemotong
2. Coarse Particulates – Limbah padat yang relatif besar, chip, dan swarf
3. Fine Particulates – Potongan yang sangat kecil dari benda kerja atau alat pemotong yang biasanya terdiri dari logam berat seperti kobalt, kadmium, kromium, aluminium, dan timbal
4. Mikroorganisme – Bakteri dan jamur yang tumbuh di dinding dan pipa mesin CNC

Coarse particulates seperti chip dan swarf umumnya dapat dengan mudah diekstraksi menggunakan H-Chain, rantai dan flight, push bar, atau sistem saluran. Fine particulates lebih sulit karena memerlukan pemisahan atau filtrasi dalam bentuk tangki sedimentasi, pemisah busa, pemisah sentrifugal, atau pemisah magnet. Free oil juga dapat dihilangkan melalui filtrasi tetapi juga dapat diatasi dengan cepat dan mudah dengan skimmer.

Sistem filtrasi yang tepat dapat menghemat uang bagi bengkel mesin dan membantu lingkungan.

Mikroorganisme adalah yang paling sulit untuk dihilangkan karena mereka dapat berukuran satu sepuluh dari fine particulates. “Monday morning stink” adalah efek samping umum dari bakteri anaerobik yang mengeluarkan hidrogen sulfida selama proses metabolisme mereka. Organisme ini adalah salah satu alasan utama coolant harus diampas dan diganti dari mesin setiap beberapa bulan. Kemajuan teknologi selama beberapa dekade terakhir telah memungkinkan sistem mikrofiltrasi membran untuk memisahkan biomass, serta minyak dari fluida coolant. Dengan sistem jenis ini, operator tidak perlu lagi menggunakan biocida yang bermasalah karena ini memiliki efek kesehatan yang masalah bagi lingkungan dan karyawan. Namun, penting untuk dicatat bahwa sebagian besar mikroorganisme tidak tumbuh dalam fluida pemotong tetapi di dinding/pipa mesin atau terkubur di sisa chip di bagian bawah tangki.

Beberapa cara untuk mengurangi penumpukan mikroorganisme di bengkel Anda meliputi:

• Menjaga mesin tetap bersih – sludge, swarf, dan chip dapat menjadi tempat perkembangbiak bakteri
• Mengurangi kontaminasi organik – ludah, keringat, minyak tembakau, dan materi organik semuanya adalah sumber makanan untuk mikroorganisme
• Mengurangi jumlah tramp oil – Ini juga dapat menjadi sumber makanan

Tumpukan chip yang kotor di mana bakteri akan tumbuh dan membuat mesin Anda berbau.

Jenis Fluida Pemotong

Fluida pemotong yang baik harus memiliki titik nyala yang tinggi, adhesi yang baik, stabilitas termal yang tinggi, dan stabilitas oksidatif yang tinggi. Titik nyala yang tinggi diperlukan karena cairan tidak boleh menangkap api pada suhu tinggi (bensin memiliki titik nyala yang rendah). Adhesi yang baik memungkinkan cairan menempel pada permukaan benda kerja. Ini menciptakan lapisan antara alat pemotong dan benda kerja, membantu memisahkan keduanya dan oleh karena itu, mengurangi gesekan. Gesekan yang lebih besar mengarah pada gaya pemotongan yang lebih tinggi, yang mengarah pada suhu pemotongan yang lebih tinggi.

Suhu pemotongan yang tinggi adalah masalah, karena ini menyebabkan alat pemotong aus lebih cepat dan juga dapat menyebabkan benda kerja Anda workharden. Stabilitas termal yang tinggi berarti pada suhu tinggi, cairan harus memiliki viskositas rendah (contoh cairan dengan viskositas tinggi adalah madu pada suhu ruang). Viskositas yang lebih rendah di daerah pemotongan memungkinkan jumlah gesekan yang lebih rendah, dan oleh karena itu jumlah panas dan gaya pemotongan yang lebih rendah. Stabilitas oksidatif fluida pemotong pada akhirnya menentukan berapa lama fluida pemotong dapat digunakan. Setelah beberapa waktu, minyak mulai teroksidasi, yang kemudian menyebabkan viskositas dan jumlah endapan sludge naik.

Jumlah coolant yang berlebihan dapat berarti limbah yang berlebihan.

Untuk tujuan artikel ini, fluida pemotong akan dibagi menjadi dua kategori luas: biodegradable dan non-biodegradable.

Non-Biodegradable Coolants

Coolant non-biodegradable berbasis minyak bumi. Mereka memiliki toksisitas manusia dan ekologi yang tinggi, yang mengakibatkan risiko kesehatan kerja. Mereka juga memiliki proses pengelolaan limbah yang rumit.

Biodegradable Coolants

Coolant biodegradable berbasis tanaman. Biasanya diproduksi dari sayuran seperti kedelai, kelapa, dan canola, atau tanaman yang tidak dapat dimakan seperti neem, karanja, dan jatropha. Faktor ini membuatnya menjadi sumber daya terbarukan dan kurang beracun bagi manusia, serta lingkungan.

Beberapa tahun terakhir, beberapa minyak sayuran yang dimodifikasi telah melewati minyak berbasis minyak bumi dalam kinerja mengenai finishing permukaan, penindasan panas, dan pelumas. Salah satu studi, diterbitkan di Science Direct, yang berpusat pada turning pada stainless steel 304 mengungkapkan bahwa minyak kelapa dengan aditif asam borat jauh lebih baik dalam mengatasi aus sisi alat dan keasalan permukaan dibandingkan dengan dua fluida pemotong lainnya. Ini disebabkan oleh stabilitas termal tinggi dari solusi berbasis sayuran.

Studi lain, diterbitkan di IOP Science, menemukan bahwa kombinasi minyak neem dan karanja lebih unggul dibandingkan SAE 20W40 (minyak berbasis minyak bumi) mengenai pelumas saat membor baja lembut. Hasilnya menunjukkan bahwa solusi minyak berbasis sayuran mengurangi gaya pemotongan operasi karena viskositas dan adhesinya yang lebih tinggi. Ini pada akhirnya mengarah pada finishing permukaan yang lebih baik pada bagian.

Ringkasan Perubahan Coolant yang Hemat Biaya yang Dapat Anda Lakukan

• Mengurangi penumpukan mikroorganisme di mesin Anda dengan menjaga mesin tetap bersih dan mengurangi jumlah kontaminasi dari luar
• Pasang sistem mikrofiltrasi membran
• Beralih ke fluida pemotong yang lebih efisien dan biodegradable

Dampak Positif Green Machining dari Dry Machining

Dry machining harus digunakan setiap kali kesempatan menyajikan diri, karena biaya dan masalah lingkungan yang terkait dengan perolehan, manajemen, dan pengelolaan limbah fluida pemotong dihilangkan. Manfaat lain dari dry machining adalah tidak adanya shock termal. Saat pemotong keluar dari potongan tetapi coolant masih diterbangkan, fluktuasi suhu yang besar (shock termal) akan menyebabkan tepi pemotong hancur lebih cepat daripada jika berjalan panas secara penuh. Dry machining paling banyak ditemukan dalam operasi pemesinan dengan potongan terganggu atau saat memotong baja yang telah diharden. Ini sangat populer dalam operasi pemotongan dengan kecepatan dan laju pengiriman yang tinggi. Memotong dengan parameter tinggi memungkinkan sebagian besar panas menyebar ke dalam chip daripada ke dalam benda kerja. Ini juga berlaku saat memesin baja yang telah diharden.

Ideal Tooling for Dry Machining

Alat pemotong ideal harus lebih tahan panas, dan kurang menghasilkan panas. Karbida adalah substrat yang baik karena sangat keras dan kuat. Alat yang dilapisi adalah opsi terbaik untuk dry machining karena mereka memiliki isolasi termal yang ditingkatkan serta pelumasan mandiri yang ditingkatkan.

The Positive Affect of Minimum Quantity Lubrication (MQL)

• Konsumsi fluida yang sangat berkurang
• Fluida pemotong dan pelumas yang lebih aman
• Risiko kesehatan yang lebih rendah bagi karyawan
• Lingkungan bengkel yang lebih bersih
• Pemeliharaan yang berkurang

Karena jumlah fluida yang sangat kecil digunakan dalam MQL, ini membuatnya menjadi aplikasi yang sempurna untuk menggunakan minyak berbasis sayuran yang sedikit lebih mahal. MQL terbukti paling efektif dalam operasi pemotongan dan pemboran.

The Benefits of Green Manufacturing

Mengambil pandangan kedua terhadap operasi pemesinan saat ini Anda melalui lensa environmentalist dapat menghemat waktu, uang, dan menciptakan tempat kerja yang lebih aman bagi karyawan Anda. Dengan menggunakan teknik di atas, seseorang dapat mendekati efisiensi bengkel dan membuat perubahan yang tepat untuk manfaat generasi saat ini dan mendatang.