Boya prosesi kimyasal bir prosestir ve her kimyasal proseste olduğu gibi bu prosesin de kararlılığını sağlamak oldukça zordur. Burada proses kararlılığını sağlamak terimi ile müşterinin istediği kalite kriterlerinin sürekli olarak karşılanmasını kastediyoruz. Bu prosesin adımlarını özetlememiz gerekir ise:

1-Uygulanacak yüzeye ve ortam şartlarına, koruma derecesine bağlı olarak astarın (gerekiyor ise) ve boyanın uygun incelticinin veya solventin ve gerekiyor ise sertleştiricinin seçimi. Boya ve astar kalınlığının seçimini de bu adım içinde sayabiliriz.
2- Astarın (gerekiyor ise) ve boyanın uygulama şeklinin seçimi (manuel, kabinde, robot ile vs.) ve proses parametrelerinin seçimi (sıcaklık, vurma basıncı, ortam sıcaklığı, kurutma şartları, vurma açısı, tabanca vs.). Gerekiyor ise uygun fikstürün seçimi. Boya sonrasında kurutma şartlarının seçimi ve boyanın uygulanacağı ortam seçimini (kabinde, açık havada vs.) de bu adım içinde sayabiliriz.
3-Astarın (gerekiyor ise) ve boyanın hazırlanması (boya formülasyonu, uygun şekilde ön karıştırma, sürekli karıştırma vs.). Astar veya parçanın filtrelenmesi ve yabancı
partiküllerden ayrılması.
4-Ortamın hazırlanması (gerekiyor ise ortamın bir kabin içinde uygun sıcaklığa ve nem değerlerine ulaştırılması)
5- Boya prosesi sonrasında istenilen yapışma değerlerine ulaşmak için gerekiyor ise
parçaların astar ve boya operasyonlarından önce kumlama gibi bir işlemden geçirilmesi.
6-Parçanın astar ve boya işlemi öncesinde uygun şekilde temizlenmesi ve/veya koruyucu maddelerle kaplanması.
7-Gerekiyor ise parçaların belirli bir bölümünün maskelenmesi.
8-Gerekiyor ise parçaların astar ve boya işlemlerinden önce rutubetlerinin alınması ve
boyanın daha iyi yapışma değerlerine ulaşması için ön ısıtma işlemine tabi tutulması.
9-Gerekiyor ise önce astarın daha sonra da boyanın uygulanması (manuel, kabin içinde, bir boya hattı üstünde, boya robotları ile)
10-Boya uygulandıktan sonra ürünün hareket halinde iken veya sabit durumda korunması veya daha da iyisi kontrollü bir atmosferde veya ortamda hareket görmesi veya korunması.
11-Gerekiyor ise ısıtma ve belirli bir sıcaklıkta fırınlama işlemine tabi tutulması. Bu süreç zaman alacağı için boya hatları belirli bir çevrim zamanında parça teslim etmek üzere tasarlanırlar.
12-Boya sonrasında gerekiyor ise boyanmış parçaların bir takım koruyucu veya görsel
özellikleri arttıran maddeler ile kaplanması.
13-Parça boyandıktan sonra nihai ürün durumuna geliyor ise müşteriye sevkiyat öncesinde manuel olarak veya robotik ambalaj hatlarında ambalajlanması.
14-Parça boyandıktan sonra nihai ürün durumuna gelmiyor ise ve bir montaj veya üretim hattına sevk edilecek ise geçici olarak ambalajlanması, korunması uygun şekilde taşınması ve stoklanması.
15-Tüm süreçler boyunca parçaların tozdan, rutubetten ve çizilmeden korunması ve ayrıca parça izlenebilirliğinin sağlanması.

Yukarıdaki adımlardan anlaşılacağı gibi boya prosesi oldukça zor bir prosestir ve boya prosesinin kararlılığını sağlamak da oldukça güçtür. Özellikle kalite maliyetleri açısından boya operasyonu fireleri çok önemli yer tutar. Ayrıca kontrolü güç bir prosestir. Boya kalınlığı ve görsel kontroller de proses bittikten sonra yapılabilmekte, ve ürün ‘rötüş’a (düzeltme operasyonu) yönlendirilmekte veya fireye çıkartılmaktadır. Rötüş operasyonu esas operasyondan çok daha yüksek maliyetli bir operasyondur, ayrıca kontrolsüz bir operasyondur ve ele geçen nihai sonucun müşteri kontrol kriterleri ile bağdaştığını iddia etmek imkansızdır. Üretici şirket aslında müşteri şirketin Kalite Birimi’ni ama daha da önemlisi kendisini kandırmaktadır. Müşterinin özellikle görünür noktalardan rötüşlenmiş bir parça almak isteyeceğini iddia etmek mümkün değildir.

Üretici firmalar bu kontrolsüzlüğü bertaraf etmek için boyanmış parçalardan çok fazla stok yapmayı kendilerine bir çare olarak görürler. Bu da stok maliyetlerinin aşırı derecede artmasını sağlar. Ayrıca parça boyandıktan sonra onu korumak çok zor olmaktadır. Parçalar taşınma esnasında veya sayım esnasında zarar görerek kalite maliyetlerinin artmasında rol oynarlar.

Bu kadar çok adımdan oluşan bir prosesin çok sayıda hataya davetiye çıkartacağını tahmin etmek çok zor olmamalıdır. Genel olarak boya operasyonu sırasında ve sonrasında aşağıdaki hatalarla karşılaşma imkanı oldukça fazladır:
1-Boyanın, astarın veya boya prosesi için kullanılan kimyasal maddelerin, uygun
seçilememesi ve dolayısıyla boyanın istenilen görsel özelliğe, kalınlığa veya koruma
etkisine sahip olmaması.
2-Boyanın uygulama şeklinin veya proses parametrelerinin uygun seçilememesi nedeniyle boyanın istenilen görsel özelliğe, kalınlığa veya koruma etkisine sahip olmaması.
3-Karıştırma ve hazırlama işleminin uygun şekilde yapılamaması nedeniyle boyanın istenilen akıcılığa erişmemesi veya boyama sırasında akma yaparak parçanın görselliğini bozması.
Boyanın parça üstünde akması boya sonrasında parçanın rötuşlanmasını veya boyanın
tamamen kazınarak parçanın yeniden işleme alınmasını gerektirir. Boyanın parça
üstünden kazınması yakma operasyonuna veya çok pahalı kimyasal solventlere ihtiyaç
duyar. Çoğu zaman parça bu rötuş operasyonlarından sonra ekonomik değerini
kaybetmektedir. Boya istenilen akıcılığa erişmez ise operasyon yapılamaz veya parça
üstünde boya kuru bir toz görüntüsünü alır, bu da görevini yapamaması manasına gelir.
4-Uygun şekilde filtrelenmeyen ve içinde yabancı partiküller barındıran astar veya boya bu partiküllerin yüzeye yapışmasına ve istenmeyen görselliğe sebep olur. Bazen de boya tabancasını tıkayarak prosesin yapılamasına veya uygunsuz şekilde yapılmasına sebep olur.
5-Ortam doğru şekilde hazırlanmaz ise boya istenilen koruma değerlerine erişemez veya toz gibi ilave unsurlar nedeniyle istenilen görselliği sağlayamaz.
6-Parça uygun şekilde hazırlanmaz (kumlama) veya temizlenmez ise boya istenilen tutma değerlerine ulaşamaz veya yüzeye hiçbir şekilde yapışamaz. Yağlı kalmış parçalarda boyanın hiçbir şekilde yüzeye yapışmadığı görülür.
7-Maskeleme genellikle manuel olarak bantla yapılır ancak seri imalat sırasında parçaların belirli bir bölgelerinin boya almaması istenir ise bu bölgeyi koruyan ve elle parça üstüne bırakılan kılıf şeklinde PVC maske parçaları da bulunmaktadır. Maskeleme parçanın çoğu zaman estetiğini tayin eden çok önemli bir proses adımıdır ve özellikle büyük parçaların yanlış şekilde maskelenmesi ciddi rötuşlama işlemlerini gerektirir.
8-Parçaların rutubeti alınmaz ise veya bazı tip boyalar çillenme sıcaklıklarının altında vurulur ise yüzeyde yoğuşurlar ve istenilen tutma kuvvetlerine erişemez veya istenilen görselliği sağlayamazlar.
9-Boyanın uygulanması sonrasında özellikle tabanca basınçlarının, sıcaklıkların ve diğer parametrelerin uygun seçilmemesi boya işleminin hiç yapılamamasına veya uygunsuz şekilde yapılmasına sebep olurlar. Bu şekilde yapılan operasyon sırasında boya yüzeye vurunca akabilir veya toz şeklinde yüzeye yapışarak istenmeyen görüntülere veya tutma kuvvetlerine neden olabilir.
10-Fikstürsüz yapılan boyama işlemlerinde homojen bir sonuç elde etmek imkansızdır ve parçayı çevirmek gerektiği zaman parça üstünde iz veya parmak izi kalabilir.
11-Parça bir konveyörde veya üretim hattında hareket görmüyor ise boya kurumadan yapılan müdahaleler nedeniyle parça üstünde iz veya parmak izi kalabilir veya parça çizilebilir. Ayrıca parça tam olarak kurulmadan bir yüzey üstüne bırakılır ise üstüne konduğu yüzeyin şeklini alabilir ki bu da oldukça tatsız bir durumdur. Parçanın bir konveyöre asılı olarak hareket görmesi de her zaman onun çok etkin bir şekilde korunduğu manasına gelmez ve çoğu zaman konveyöre asıldığı çengellerin bıraktığı izin de daha sonra rötuşlanması gerekir.
12-Parça birçok durumda izlenebilirliğini kaybedebilir. Özellikle boyama aşamasına kadar izlenebilen parçalar boya operatörünün parçaları çengele asması sırasında ek bir önlem alınmaz ise izlenebilirliklerini kaybederler. Ayrıca boyanın ve ilgili kimyasalların da izlenebilirliğinin sağlanması başlı başına bir sorun olmaktadır.
13-Fırınlama operasyonunun uygun şekilde yapılmaması boyanın müşteri taleplerini
karşılayamamasına sebep olur, bazen de parça makul sürelerde kuruyamadığı için üretim ekibinin başına dert olur. Yaş parçanın stoklanması başlı başına bir sorundur ve ne şekilde olur ise olsun kalite problemleri ortaya çıkar. Ayrıca yüksek seçilen fırınlama sıcaklığı ve süreleri de boyanın bir takım özelliğini kaybetmesine sebep olur.
14-Ambalaj operasyonu sırasında çiziksel oluşabilir veya parça düşürülerek görsel özellikleri bozulabilir. Maalesef ambalaj operasyonu çoğu zaman manuel olarak yapılan bir operasyon olduğu için  ciddi şekilde kalite problemlerine gebedir.
15-Ambalajlama sırasında yapılan görsel kontroller de yeteri kadar etkin olmayabilir ve insan faktörünün girdiği her noktada görüldüğü gibi kararsız sonuçlar elde edilebilir. Geçici amaçla yapılan shrinkleme veya naylonlama gibi koruyucu ambalajlama yöntemleri de başlı başına bir hata kaynağı olabilir. Parçanın yeteri kadar kuru olmaması durumunda shrink veya naylon, parça yüzeyinde istenmeyen desenler yaratacaktır.
16-Parçanın fabrika içinde stoklanması, taşınması, sayılması sırasında ciddi kalite sorunları ve stoklama ve kalite maliyetleri oluşabilir. Bu durumu önlemek için yapılacak en iyi şey gerektiği kadar üretmek ve tam zamanında üretime (Just-in Time)  almaktır.
17-Proses sırasında ve sonrasında yapılan kontroller boya kalınlığının istatistiki olarak
takibinden ve bir takım görsel kontroller oluşturulmasından ibarettir. Özellikle boya
kalınlığını etkileyen çok sayıda faktör olduğu için bu faktörlerle nihai sonuç arasında bağ kurmak çok zor olmaktadır. Dolayısıyla Kalite Kontrolün veya İstatistiki Kontrol’un düzgün ürün elde edilmesinde çok etkin bir  rol oynayacağının düşünülmesi hayalcilik olacaktır.
18-Proses sırasında istenmeyen bir sonuç da astarın, boyanın ve diğer sarf maddelerinin harcamalarının yüksek çıkmasıdır. Bu kimyasalların tümü pahalı maddelerdir ve kullanım sonrasında bir kısımının da yeniden kazanılması gerekebilir. Özellikle tabanca ayarlarının doğru yapılmaması tüketim miktarlarının artmasına sebep olur. Ayrıca elektrik ve hava enerjisinin de ısraf edilmeden kullanılması gerekir.

Bu kadar çok adımdan oluşan bir prosesin çok sayıda hataya davetiye çıkartacağını tahmin etmek oldukça kolaydır. Robotlar bize sağladığı hız ve kararlılık özellikleri sayesinde yukarıda sayılan birçok problemin kaynağının kurutulmasında yardımcı olur. Ancak şunu unutmamalıyız ki her proses de olduğu gibi burada da başarı uygun ‘Üretim Sistemi’nin seçilmesi ve uygun üretim organizasyonunun sağlanması ile elde edilir. Ayrıca otomobil gibi konveyör bant üstünde taşınan ürünler için robotun uygun bir üretim hattına doğru şekilde entegrasyonu da gerekir.
Robot esaslı çözümler yapıları gereği boya hatları ile bazı temel farklılıklar gösterirler, bu farklardan bazılarını özetlememiz gerekir ise: Boya hatları genel itibarıyla aynı malzemeden çok adetlerden üretileceği zaman kullanılırlar ve ‘batch’ (yığın) tipi üretime uygundurlar. Az adetli ve çok sık seri değiştirme ihtiyacı duyulan ürünlerin imalatı sırasında çok verimli olarak kullanılamazlar.

Halbuki robotik boya hücresi ifadesi kendi içinde ‘esnekliği’ esas alan iş merkezlerini tanımlar. Bu esneklik küçük adetli lotlarda, çok sık seri değiştirerek yapılan üretim tiplerini elbette ki desteklemekte, ancak bunun yanında kolay bakım, yüksek verim, yüksek otomasyon derecesi, ve sistemin kendi içinde, ancak önceden belirlenmiş model senaryolara bağlı bir şekilde kararlar alarak bağımsız olarak çalışabilmesini ifade eden yüksek otonomasyon (autonomation) seviyelerini de sağlamaktadır. Bir adım daha ileriye gider isek bu robot hücreleri holonik üretim sistemlerinde de görev alabilirler.
Ayrı robotlar doğaları gereği sahip oldukları ‘kararlılık’ özelliği sayesinde boya
operasyonunun proses gerekliliklerini daha hassas bir biçimde sağlarlar. Yine de burada nihai elemanın doğru şekilde seçilmiş bir boya tabancası olduğu unutulmamalıdır.

   Endüstriyel boya sistemleri öncelikle operatörlerin fırça ya da tabanca ile yaptıkları manuel boyama işlemleriyle başlamış, daha sonra tekil parçalar için boya kabinleri ve üretim adetleri arttıkça da yığın üretimler için boyama hatları şeklinde gelişmelerine devam ettirmiştir.
Ancak özellikle yetmişli yıllarda yalın üretim uygulamaları ve mekatronik çalışmalarının adım adım ilerlemesi sonucunda boya işi de operatörden robota geçiş yapmıştır.Fotoğrafta manuel uygulamalar için üretilen pnömatik boya kabini görülmektedir. Bu kabinlerin içindeki ürünler pnömatik bir motor vasıtasıyla döndürülmekte ve kabinin yan tarafına pnömatik boya tabancaları monte edilmektedir.
Ayrıca boya kabininin iki ayağı arasında duran pnömatik boya kazanı vasıtasıyla boya üretim postasında stoklanır. Bu boya kazanının tipine bağlı olarak boyanın sürekli olarak karıştırılması sağlanabilir.Endüstriyel boya hatlarında ise konveyör üstünde yürütülen ya da bir zincir konveyöre asılan ürünler boya tabancalarının önünden geçerek boyanır. Gerekir ise boyanmış ürünler bir fırın vasıtasıyla ısıtılarak boya işi tamamlanmış olur.

Endüstriyel boya kabini

   Boya işinde kullanılan robotlar toz boya robotları, yaş boya robotları gibi tiplere ayrılır. Ayrıca robotları eksen adetlerine sınıflandırabiliriz. Robotun taşıdığı yük (payload) de robotun sınıflandırılması için önemli bir karakteristiktir.
Robot hücreleri anlık değişen piyasa taleplerine çok hızlı bir şekilde cevap vermemize imkan tanıyacaktır. Robotu seçerken aşağıdaki hususlara dikkat etmeliyiz:1-Robotun tipinin yapılan işe uygun olup olmadığı
2-Robotun boya için kullanılan ekipmanla uyum içinde çalışıp çalışmadığı.
3-Robotun eksen adedi ve eksen tipi (scara, kartezien, 6 eksen vs.)
4-Robotun eksen uzunlukları veya eriştiği mesafeler.
5-Robotun çalışma hızı.
6-Robotun kontrol arayüzü (operating interface)
7-Hücre verimliliği ve güvenilirliği.
8-Robotun tavana asılıp asılamadığı. Robotun tipi seçilirken tavana asılabilir tipte seçilmesi hücrenin kapladığı alandan tasarruf sağlayacaktır.
9-Robotun taşıyabileceği yük.
10-Robotun markası ve bu robotla yaşanılan daha önceki deneyimler.
11-Robotun bakımlarının kolay bir şekilde yapılabilmesi.
12-Robotu satan şirketin, güçlü bir distribütör ya da tercihan yerli üretici olması.
13-Robotun yedek parçalarının kolayca bulunabilmesi ve fiyatları.
14-Robotun satış fiyatı.
15-Robota ait aksesuarlar ve çevre elemanlar.Boya prosesinde robotların kullanılması kullanıcıya aşağıdaki avantajları sağlayacaktır:
1-Prosesin kalite seviyesi artacaktır.
2-Ürünlerde boya kalınlıkları homojen olarak elde edilebilecek, proses yeterliliği artacaktır.
3-Boyama hızının artması nedeniyle üretim adetleri artacaktır.
4-Verimliliğin artması nedeniyle işçilik maliyeti düşecektir.
5-Proses esnekliği ve seri değiştirme hızı artacaktır.
6-Uygun önlemlerin alınması sayesinde iş güvenliği artacaktır.
7-Proses firesi azaltılacaktır.
8-Prosese ait sarf malzemeleri ve hava tüketimi düşecek, bu sayede sarf maliyeti azalacaktır.
9-Ayrıca uygun robotun kullanılması sayesinde hücre boyutları da düşecektir. Daha küçük boya hücreleriyle çalışmak hava tüketimini azaltacaktır. Hücre boyutun küçültülmesi filtre kayıplarını da azaltır ve ihtiyaç duyulan blower boyutunu da düşürerek yatırım ve sarf maliyetlerini azaltır.
Yukarıdaki hususlar dikkate alınarak yapılan doğru seçimlerle oluşturulan robotik boya hücresinin harcadığı hava %80 oranında azalır. Ayrıca hücre boyutunun küçük seçilmesi 10,000 CFM (dakikada harcanan kübik feet hava miktarı) olan hava harcamasını 2000 CFM seviyesine düşürmektedir. Amaca uygun olarak tasarlanmış bir boya hücresinde %25-30 civarında üretim artışı sağlanabilir.

Robocoating

Robocoating askılı sistem

Robot hücrelerinin yüksek verimle çalışabilmesi için uygun çevre ekipmanlarıyla desteklenmesi gerekir. Bu ekipmanları kısaca sınıflandırmak gerekir ise:
1-Boya tabancaları ve boya stoklama üniteleri.
2-Ürünü taşıyan robotlarda kullanılan griper’ler (tutucu elemanlar).
3-Ürünü robotun önüne getirmek veya yükleme operatörüyle robotun ilişkisini kesmek için tasarlanmış konveyörler.
4-Koruyucu kafes ve alüminyum profil kabinler.
5-Koruyucu kafeslerin operatörler tarafından yetkisiz olarak açılmasına engel olan güvenlik ve kilit sistemleri.
6-Boya işlemi sırasında ürünü döndüren veya taşıyan özel yapım fikstürler. Genellikle bu fikstürlerin üstlerinde birikmiş boya tabakasının alınması için solvente yatırılması nedeniyle paslanmaz malzemeden üretilmesi tercih sebebi olmaktadır.

Robot hücresini üreten ekibin, robotu satan şirket olmasından ziyade, değişik robot tipleri arasında ihtiyaca göre geçiş yapabilecek tipte bir proje üreticisi olup olmadığına dikkat edilmelidir.
Robot hücresini üretecek ekip kendi içinde tasarım, montaj, kaynak, işleme, konveyör uygulamaları, pick & place uygulamaları ve otomasyon gibi proje adımlarını gerçekleştirebilmeli ya da partner şirketleri ile bu tip projeleri yürütebilmelidir. Bu tip proje şirketleri robotik, mekatronik ve hücre üretimleri ve verimliliği konusunda yeterli bilgiye sahip olmalıdır.
Altı eksenli robotların temin sürelerinin ya da maliyetlerinin çok olması durumunda müşteri özel yapım kartezyen robotlarla bu işi yapıp yapamayacağını da önceden etüd ederek amacını aşmayan bir yatırım yapmış olur.

Boya operasyonuna robotlar doğru şekilde entegre edilince boya prosesisin verimini ciddi şekilde arttırmakta, operasyon kalitesini ve güvenilirliğini yükseltmekte ve maliyetleri düşürmektedir. Burada dikkat edilecek en önemli husus yatırımın geri ödeme süresi ve tasarımın doğru şekilde yapılmasıdır. Ancak bu verimi etkileyen tek husus robotun kendisi değil aynı zamanda uygun çevre elemanlarıyla doğru şekilde desteklenmesidir. Alımı ya da tasarımı yapan kişiler robotu satan kişilerin satış sonrası destek verme kabiliyetine sahip olduğundan emin olmalıdır.