Automation adapts to sustainable packaging | OMRON, Deutschland

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AI
Industry 4.0

Flexible Automatisierungs- und Steuerungstechnologien sorgen für nachhaltigere Verpackungen

Veröffentlicht am 2022-08-16 12:05:00 UTC in AI

Haben Sie schon einmal ein kleines Produkt online bestellt und sich dann geärgert, als es in einem übergroßen Karton mit viel Luftpolsterfolie, Plastik oder Papier bei Ihnen ankam?
Wir Verbraucher – ja, ich bekenne mich auch schuldig – kritisieren oft recht schnell, vor allem wenn es um Verpackungen geht. Doch es kann sein, dass der Online-Händler vielleicht aus Kostengründen keine zehn verschiedenen Packungsgrößen bevorraten kann oder kein Automatisierungssystem besitzt, das mit unterschiedlichen Größen zurechtkommt.
Verbraucher interessieren sich nicht für die Hürden, die Unternehmen überwinden müssen, um ihre Verpackungen nachhaltiger zu machen. Kleinere Schachteln. Dünnere Wände. Leichtere Kartons. Weniger fabrikneuer Kunststoff. Das kann doch nicht so schwer sein, oder?
Doch so einfach ist es leider nicht. Egal ob es um den Wechsel von einer starren zu einer flexiblen Verpackung geht, um weniger Gewicht, Dünnwandigkeit, die Nutzung recycelter sowie einschichtiger statt mehrschichtiger Materialien oder Papier statt Kunststoff: Verpackungen nachhaltiger zu machen, ist ein höchst komplexer Prozess.

Black Box-Technologien liefern Antworten

Eine der größten Herausforderungen für FMCG-Hersteller (FMCG steht für Fast Moving Consumer Goods) bei der Neugestaltung von Verpackungen ist die Anpassung ihrer Produktions- und Verpackungslinien an neue Materialien, Formate und Designs. Der Schlüssel für einen reibungslosen Übergang zu umweltfreundlicheren Verpackungen ist innovative Technologie: „Black Box“-Technologien, die im Verborgenen agieren. Algorithmen. Bewegungssteuerung. Programmierung. Sensoren. Künstliche Intelligenz. Mit diesen Tools lassen sich flexible und zukunftssichere Automatisierungslösungen schaffen, die intelligent und dynamisch genug sind, um mit allem fertig zu werden, was ihnen begegnet.
Ein gutes Beispiel sind flexible Folien, die in Form-, Füll- und Verschließtechniken, Schlauchbeutelindustrie und Pouch-Herstellung zum Einsatz kommen. Sie sind derzeit ein großer Innovationsschwerpunkt, denn es gibt immer mehr Marken, die von starren auf flexible Alternativen umsteigen wollen, sowie Anwender, die auf umweltfreundlichere Folien setzen möchten. Hierzu gehören dünnere Folien oder eine Umstellung auf recycelbare Monolayer-Folien, biologisch abbaubare Folien, Papierfolien oder Folien aus recyceltem Material.

Wenn neue Materialien auf alte Maschinen treffen…

Die meisten Verpackungsmaschinen, die heute in Betrieb sind, wurden nicht für die Verarbeitung dieser „neuen“ Folien konzipiert, sondern für hochgradig konsistente fabrikneue Kunststofffolien mit einer bestimmten Dicke. Bei der Anpassung von Maschinen für die Verarbeitung neuer Materialien müssen Unternehmen daher ein paar Schwierigkeiten aus dem Weg räumen, etwa die Steuerung der Folienspannung und die Versiegelung. Dünne Folien verbrennen und verheddern leichter, Papierfolien reißen, und Folien mit hohem Recyclinganteil variieren von Natur aus von Charge zu Charge.

Bereits minimale Veränderungen der Foliendicke führen zu ungleichmäßigem Auf- und Abwickeln und erhöhen die Folienspannung. Eine ungleichmäßige Spannung wiederum begünstigt Defekte beim Formen und Verschließen von Beuteln wie Kräuseln, Reißen, Falten oder Fehlausrichtung. So kann mit diesen Folien allerdings nicht gearbeitet werden. Zugleich entsteht Abfall, was dem Ziel der Nachhaltigkeit widerspricht. 
OMRON adressiert diese Herausforderung mit dem Folienspannungskontrollsystem „Film Tension Control System“, das eine synchronisierte Steuerung von Spannung, Vorschub und Schnitt ermöglicht. Diese Lösung gehört zu einer Reihe von „Funktionsblöcken“ zur Optimierung der Folienverarbeitung in Schlauchbeutelmaschinen. Unsere Experten haben einen Algorithmus entwickelt und in unsere Bewegungssteuerungsplattform programmiert, so dass OEMs und Systemintegratoren diese Funktionalität einfach in eine Maschine integrieren können.

Intelligente Temperaturkontrolle

Bei der Versiegelung kann die Temperaturkontrolle schwierig sein. Dünnere Folien können leicht verbrennen, und unterschiedliche recycelte Folien begünstigen bei konstanter Temperatur Fehler bei der Versiegelung. Künstliche Intelligenz ermöglicht eine dynamische Temperaturregelung. Ein Sensor an der Versiegelungsschiene ist mit einem adaptiven Algorithmus innerhalb des Steuerungssystems verbunden, der die Versiegelungstemperatur automatisch anpasst, wenn er auf Materialschwankungen stößt.

KI-gesteuerte dynamische Temperaturregelung eignet sich nicht nur für flexible Folienanlagen, sondern für jede Verpackungsanwendung, die mit Wärme und variablen Materialien arbeitet. Wir sehen eine große Chance in der Blasformtechnologie (Blow Moulding). Viele Markenunternehmen lagern das Blasformen aus, da die Herstellung von leichteren Flaschen aus recyceltem Material sehr komplex ist – minimale Abweichungen in der Harzzusammensetzung können zu viel Ausschuss führen. Ein geschlossener Temperaturregelkreis kann dieses Problem lösen.
Doch nicht nur bei Primärverpackungen setzen Hersteller vermehrt auf Nachhaltigkeit. Auch sekundäre Vorgänge wie das Kartonieren und Palettieren verändern sich zunehmend.

Flexible Paletten verwirren Robotersteuerungen

Kleinere Bestellungen verschiedener SKUs werden zur Norm in den Lieferketten des Einzelhandels. FMCG-Hersteller können in diesem Zusammenhang nachhaltiger agieren, wenn sie die von ihnen versendeten Paletten optimieren. Soweit die Theorie. Die Krux: Palettierung kann kniffelig sein: Die meisten Hersteller werden wohl eher zwei Paletten versenden, anstatt zwei verschiedene Produkte auf einer Palette unterzubringen. Das liegt daran, dass die Algorithmen der meisten aktuell genutzten Palettierroboter für die Programmierung von Palettenmustern mit identischen Kartons geschrieben wurden. Hierbei handelt es sich um eigenständige Programme, die in die Roboterarmsteuerung eingebettet sind, was die Möglichkeiten für die Arbeit mit mehreren Palettierlayouts einschränkt.
Die Entwicklung einer Lösung, mit der sich mehrere Lagen in einer Palette anordnen und mehrere Palettierstationen steuern lassen, ist nicht einfach. Unsere Experten arbeiten jedoch daran und haben den Palettierprozess verbessert, indem sie einen einfach anwendbaren „Funktionsblock“ in unser Automatisierungssystem eingebettet haben. Mit ihm lassen sich verschiedene Lagen anordnen und mehrere Stationen mittels einer einzigen Steuerung kontrollieren. Dank dieser Palettierlösung können Systemintegratoren einfach und schnell flexible Palettiersysteme ohne umfangreiche Neuprogrammierung aufbauen und so Kosten für Entwicklung, Implementierung und Integration sparen.

Der Kreis schließt sich

Kreislaufwirtschaft ist ein wichtiges Thema – auch wenn es um nachhaltige Verpackungen geht. Von daher passt es gut, dass dieser Text mit dem Aspekt endet, der bereits zu Beginn angesprochen wurde. Mittels smarter Steuerung und Automatisierung könnten übergroße Kartons und Unmengen an Füllmaterial bald der Vergangenheit angehören. Unsere Technologie hat Partnern im Maschinenbau geholfen, eine Kartonierplattform zu entwickeln, die auf unserer hochmodernen Bewegungssteuerungsplattform basiert und die es ermöglicht, passgenaue Kartons zu verpacken, damit Sie Ihre Bestellungen in der richtigen Kartongröße geliefert bekommen.
Die Umstellung auf nachhaltigere Verpackungen und Verpackungsabläufe ist nicht einfach. Doch moderne und flexible Automatisierungs- und Steuerungstechnologien leisten wichtige Schützenhilfe bei diesem Vorhaben. Kontaktieren Sie uns für weitere Informationen

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  • Patricia Torres

    Patricia Torres

    Patricia is Industry Marketing Manager Food and Commodities Solutions at Omron Industrial Automation Europe.