Innovative Lösungen für die nachhaltige Automatisierung von Verpackungslinien

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Hersteller sind gefordert, den Einsatz von Kunststoffen immens zu reduzieren. Zugleich müssen sie aber auch strenge Hygienevorgaben einhalten und die Produktsicherheit gewährleisten. Neue Verpackungsprozesse, Ansätze, Lösungen und Technologien müssen implementiert werden.

Automatisierte Abläufe in Produktion, Lager sowie Logistik sind essenziell. Hersteller müssen neue innovative Lösungen entwickeln, um diese Hürden zu überwinden – wobei die Automatisierung die Grundlage all dieser Pläne ist. Die Europäische Kommission hat im März 2020 den neuen Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft (CEAP) verabschiedet. Die Aufgabe der Verpackungsindustrie besteht heute mehr denn je darin, Alternativen zu entwickeln, um Nachhaltigkeit zu stärken, Abfall zu reduzieren und den Energieverbrauch zu minimieren. Anlagen müssen mit neuen Materialien und Gebinden zurechtkommen. Eine Verknüpfung und Verwaltung neuer Maschine-zu-Maschine-Informationen ist erforderlich. Außerdem sollte die Leistung der Maschinen unter den neuen Bedingungen kontrolliert und Abfall im Produktionsprozess so weit wie möglich vermieden werden. Hilfreich ist eine Komplettlösung für die nachhaltige Automatisierung von Verpackungslinien, die Unternehmen dabei unterstützt, Maschinen für neue recycelbare Materialien zu nutzen und die Produktqualität sicherzustellen. Doch wie lassen sich nachhaltige Verpackungsabläufe konkret realisieren? Die folgenden sechs Punkte geben Aufschluss, worauf es ankommt:

1. Siegeln – Selbstoptimierung der Maschinen

Mit der Änderung des Materials gehen geänderte Prozessparameter sowie häufig kleinere Prozessfenster einher. Nehmen wir als Beispiel die vertikale Form-Füll-Siegel-Maschine (VFFS). Omrons adaptive Regeltechnologie ermöglicht eine bedienerlose Ermittlung der Prozessparameter und gewährleistet so den optimalen Prozess für neue Materialien. Die aufwändige Suche nach richtigen Parametern entfällt; schnelle Inbetriebnahme, reproduzierbare Qualität und schnelle Chargenwechsel sind das Ergebnis. Verschiedenste Variablen wie Temperatur, Druck, Geschwindigkeit sowie deren Abhängigkeiten voneinander wie etwa bei Synchronisationsaufgaben gehen in die Anpassung der Parameter ein.

2. Gewährleistung von Qualität und Sicherheit bei Umstellung auf neue Materialien

Werden nachhaltigere Materialien für die Verpackung verwendet, ist es essenziell, die Qualität des Endprodukts zu gewährleisten. Während der Herstellung sollten insbesondere typische Probleme bei der Primärverpackung wie Materialstaus oder -risse, schlechte Siegelqualität oder falsche Etikettierung vermieden werden. So haben beispielsweise papierbasierte Materialien eine andere Reiß- und Durchstoßfestigkeit, was eine präzisere Kontrolle bei der Verpackungsformung erfordert, und Schrumpffolie aus recyceltem Kunststoff hat ganz andere Schrumpfeigenschaften als Folie aus neuem Material, was eine adaptive, genaue Steuerung der Schrumpftemperatur voraussetzt. Das Blasen und Verarbeiten von Behältern aus Recyclingmaterialien birgt neue Fehlerquellen. Moderne Bildverarbeitungssysteme sind auf diese Anforderungen hin ausgelegt.

3. Systemische Ansätze helfen bei Varianzen mit Recyclingmaterialien

Materialänderungen können die Leistung der Verpackungsabläufe und Maschinen beeinträchtigen. Hersteller müssen etwa kontrollieren, ob beim Umwickeln mit Folie Integrität und Stabilität gewährleistet sind. Sie benötigen innovative Lösungen, die eine enge Kontrolle von Temperatur und Bewegung ermöglicht, die Spannung aufrechterhält und sicherstellt, dass eine Sekundär- oder Tertiärverpackung korrekt eingewickelt wird. Damit nicht genug, denn bei Änderungen der Materialzusammensetzung muss auch analysiert werden, ob Maschinen wie beispielsweise Schlauchbeutelmaschinen den Durchsatz und die Spannungskontrolle aufrechterhalten, ohne die Leistung oder die Qualität des Endprodukts zu beeinträchtigen. Nur durch eine genaue Überwachung der Folienspannung und Steuerung der Prozessparameter wird ein Produkt hergestellt, das die Spezifikation erfüllt sowie Falten und Dehnungen vermeidet.

4. Flexibles und nahtloses Handling

Handling-Arbeitsabläufe, die durch Sortier- oder Pick-and-Place-Lösungen unterstützt werden, müssen präzise und problemlos wiederholbar sein – auch dann, wenn Verpackungen kleiner werden. Ein Beispiel ist die Platzierung von Trays in einzelhandelsgerechte Tertiärbehälter. Beim Handling müssen alle Produkte einwandfrei gesehen werden, wenn diese etwa in den Verpackungsbereich gelangen. Auch eine schnelle Kommunikation zwischen Bildverarbeitungssystem, Förderband und Roboter bei Beachtung des erforderlichen Durchsatzes ist erforderlich. Die einfache Änderung der Roboterparameter unterstützt das Umstellen auf neue Produkte oder Materialien.

5. Hochauflösende Servos unterstützen Verschließprozesse

Werden Verpackungen kleiner und leichter, verändert dies häufig die Größe und Form von Behältern. Das beeinflusst wiederum Verschließprozesse und andere Arbeitsabläufe. Hohe Kräfte und Drehmomente können zudem Ausschuss oder Produktionsausfälle verstärken, was zu weiteren Herausforderungen führen kann. Viele Verschließtechniken wie das Verschließen mit Kappe benötigen Servosteuerung. Hochauflösende Servos, die über ein schnelles Maschinennetzwerk wie EtherCAT verbunden sind, sind feinfühlig für solche Prozesse einstellbar.

6. Innovative Lösungen für nachhaltige Verpackungslinien

Statt nun alle genannten Aspekte einzeln anzugehen, ist es ratsam, auf eine Komplettlösung für die nachhaltige Automatisierung von Verpackungslinien zu setzen. Omron unterstützt Unternehmen mit der notwendigen Technologie, um effizienter und umweltfreundlicher zu werden, Maschinen für neue recycelbare Materialien zu nutzen und die Produktqualität sicherzustellen. Die integrierte Automatisierungsplattform Sysmac ermöglicht eine vollständige Steuerung und Verwaltung der Automatisierungsanlage. Die Maschinencontroller gestatten eine synchrone Steuerung aller Maschinenmodule und bieten Funktionen wie Motion, Robotik und Datenbankkonnektivität bis hin zur Cloud. Auch die kollaborative und mobile Robotik für Fulfillment oder Intralogistik sind integriert. Mithilfe dieses Konzepts können Unternehmen die Lösungsarchitektur vereinfachen, Programmieraufwand reduzieren, die Produktivität optimieren und zeitgleich nachhaltiger werden.

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