Unirob Pickerlinie, Bild: R. Weiss

Unirob Pickerlinie – mit flexiblen Lösungen dem Trend nach Modularität begegnen. Bild: R. Weiss Verpackungstechnik

Trends haben Einfluss auf Marken und Produkte und damit auch auf die Maschinen, die sie verpacken. So suchen nach Aussage von Verpackungsdesignern Verbraucher immer mehr Produkte mit moderner, minimalistischer Gestaltung und sanften Rundungen. Gleichzeitig soll Nachhaltigkeit gelebt werden. Deshalb wünschen sich die Verbraucher von Unternehmen, mehr Produkte des Sortiments in nachhaltigen Verpackungsmaterialien wie Papier, Hanf, Bambus et cetera zu verpacken. Diese Thematik greift die Fachpack vom 25. bis 27. September 2019 in Nürnberg auf, deren Leitthema umweltgerechtes Verpacken ist. Konkret geht es um recycelte Verpackungen, ressourcenschonende Materialien, Mehrwegverpackungen und -systeme. Zudem erfahren die Besucher alles über umweltschonende Produktionsprozesse. Wie solche neuen Kundenanforderungen in maschinellen Verpackungslösungen abgebildet werden, beantworten zahlreiche Maschinenbauer auf der Fachmesse in der fränkischen Metropole.

Verpackungsindustrie muss flexibel sein

Funktionen App, Bild: Festo
Erstmals lassen sich pneumatische Funktionen App-gesteuert wechseln, ohne dass die Hardware verändert werden muss. Bild: Festo

Einer von ihnen ist die R. Weiss Verpackungstechnik aus Crailsheim. „Wir verzeichnen aktuell eine starke Nachfrage nach modularen Verpackungslösungen und reagieren darauf mit Maschinenkonzepten, die auf die zunehmende Produkt- und Formatvielfalt individuell sowie auf die räumlichen Gegebenheiten beim Kunden flexibel zugeschnitten werden können“, sagt Gebietsvertriebsleiter Georg Spötta. Dabei werden auch die Stillstandszeiten durch Umrüsten auf neue Formate so gering wie möglich gehalten. Dies geschehe zum einen durch schnelle, vollautomatische Formatwechsel, zum anderen durch Zwischenspeicherung von Produkten in integrierten Puffern. Mit diesen Puffern können Verpackungsanlagen im laufenden Betrieb auf ein anderes Format umgestellt werden. Eine weitere Herausforderung komme von den großen Discountern, die verstärkt Mischkartons fordern, mit denen sie an Stelle mehrerer sortenreiner Kartons in den Regalen verschiedene Varianten eines Produktes flexibel präsentieren können. Dies spart Platz. Auch die Händler haben die Möglichkeit, sich schneller an ein verändertes Konsumverhalten anzupassen und Kosten zu sparen. „Wenn der Absatz einer Sorte nachlässt, können die Hersteller damit flexibel auf diese Veränderung reagieren und verschiedene Produkte kombinieren“, erklärt Georg Spötta. Verpackungsmaschinenhersteller R. Weiss liefert deshalb auch modulare Untermischungssysteme, vor allem für die Konfektionierung in den Bereichen Nahrungs- und Genussmittel.

Digital first

IndraDrive-Firmware, Bild: Bosch Rexroth
Die IndraDrive-Firmware von Bosch Rexroth bietet durch das Freischalten von Funktionen und die freie Einstellung des Reglerverhaltens Freiheitsgrade. Die Regelung wird von umfangreichen Begrenzungs-, Überwachungs- und Diagnosefunktionen unterstützt. Bild: Bosch Rexroth

Welche technischen Anforderungen Verpachkungsmaschinen noch an die Branche stellen, hat die Beratungsagentur Munich Strategy Consulting in einer aktuellen Studie ermittelt. Nach Befragung der Verpackungshersteller liegen diese demnach in der Steuerung, dem Handling sowie der Integration und Applikationsexpertise. „Anders lassen sich wechselnde Kundenanforderungen und immer kürzere Produktentwicklungszeiten sowie eine steigende Produktivität bei immer individuellerer Produktion nicht erreichen“, sagt Tobias Gerhard, Business Development Processing & Packaging bei Bosch Rexroth. Stand der Technik sind heute dezentrale Steuerungskonzepte auf schnellen Bussystemen und dezentrale I/O- und Antriebstechnik in hoher Schutzklasse. Für Maschinenhersteller zählen Vernetzbarkeit und Funktionsumfang, was überwiegend in die Software und die zugehörigen Komponenten verlagert wird. In dezentralen Konzepten kommunizieren die Systeme direkt miteinander, ohne Umweg über die Steuerung.  Die Verfügbarkeit kostengünstiger Sensoren eröffnet neue Möglichkeiten, auch Fluidtechnologien und Mechanik intelligent zu machen. Der Trend geht dahin, dass diese Komponenten über Sensoren Betriebszustände erfassen, sie dezentral vorverarbeiten und parallel zur Steuerung an übergeordnete Systeme senden.

Mit der Digitalisierung aller Antriebstechnologien findet eine weitere Verlagerung von Funktionen in die Software statt. Allein damit können Maschinen schneller umgerüstet und auch kleinere Losgrößen wirtschaftlich produziert werden. In Zukunft werden Maschinen sich selbstständig zu neuen Linien zusammenstellen und sich adaptiv an die einzelnen Auftragslose anpassen lassen. Dies verstärkt den Trend zu dezentral intelligenten, schaltschranklosen Modulen. Aus diesem Grund werden bei Bosch Rexroth inzwischen auch die Hydraulikkomponenten mit hohem Tempo digitalisiert. Dabei reicht das Spektrum von einer kostengünstigen IO-Link Anbindung analog angesteuerter Ventile über Aktoren mit Multi-Ethernet-Schnittstelle bis hin zu komplexen Motion Controls mit OPC UA-Anbindung.

Bild: Festo

„Die Demonstrationsanlage Productivity Master individualisiert USB-Sticks in vier Schritten. Die elektrischen Produkte, die Achsmechaniken, die Elektrik und die Software sind als komplette Automatisierungsplattform mit durchgängiger Connectivity geplant.“

Alexander Wagner, Head of global KAM and ISM Food and Packaging bei Festo.

Verpackungslösung aus der Wolke

Auch die Vernetzung in der Cloud ist immer wieder Thema bei den Verpackungsmaschinenherstellern. So entwickelte Festo mit dem IoT-Gateway CPX-IoT den Weg in eine Cloud-Lösung. Das IoT-Gateway verbindet Komponenten und Module aus der Feldebene wie etwa die Ventilinsel CPX/MPA und das Energy-Monitoring-Modul MSE6-E2M über deren OPC UA-Schnittstelle mit der Festo-Cloud. Diese überwacht und bereitet die Daten auf. Damit ist es dem Anwender möglich, Trendanalysen abzuleiten und Frühwarnsysteme sowie automatische Benachrichtigungen bei Zwischenfällen einzurichten. Darüber hinaus birgt auch der neue Mobilfunkstandard 5G für neue Anwendungsfälle und Geschäftsmodelle ein großes Entwicklungspotenzial. „Wir begrüßen es sehr, dass es ein eigenes Frequenzband für lokale 5G-Netze der Industrie geben wird. Das ist für die Maschinenbauer an ihren Produktionsstandorten von entscheidender Bedeutung“, sagt Dr. Reinhard Heister, VDMA-Experte für 5G und Geschäftsführer des Fachverbands Elektrische Automation. Das Frequenzband 3,7 GHz bis 3,8 GHz sei optimal für Anwendungsfälle in der Industrie ausgelegt: Die Abdeckung soll groß genug, das Investment überschaubar sein. Hinzu kommt, dass diese Frequenzen auch funktechnische Herausforderungen wie Metalle oder Flüssigkeiten meistern. Zudem gibt es hier ein reproduzierbares und vorhersagbares Zeitverhalten.

Bild: R. Weiss Verpackungstechnik

„Standardisierung der Komponenten ist bei unseren Verpackungsanlagen bis zu einem gewissen Grad möglich. Schließlich sind die Anforderungen und die Produkte unserer Kunden immer unterschiedlich, weshalb am Ende stets eine individuelle Verpackungslösung generiert wird.“

Georg Spötta, Gebietsvertriebsleiter bei R. Weiss Verpackungstechnik, 

Verpackungen der nächsten Generation

Productivity Master, Bild: Festo
Die Demonstrationsanlage Productivity Master individualisiert USB-Sticks in vier Schritten. Bild: Festo

Intelligente Verpackungen fordern auch intelligentere Maschinen als bisher. Diese müssen sich mit geringem Aufwand als zusätzliche Stationen draht- und nahtlos an beliebigen Stellen in ihre Linien einfügen oder von ihnen abkoppeln lassen. Gleichzeitig wächst mit den smarten Verpackungen auch der Informationsaustausch mit der übergeordneten IT, um die Verpackungsinformationen zu speichern und die Nachverfolgbarkeit jedes einzelnen Prozessschritts dokumentieren zu können. „Hier vereinfacht die Software-Technologie Open Core Engineering die Vernetzung, weil Hochsprachenprogramme direkt auf die Steuerungen und Antriebe zugreifen können. Damit entfällt das zeit- und kostenaufwändige Programmieren von Schnittstellen in der SPS“, betont Tobias Gerhard und ergänzt, dass sich „mit offenen Schnittstellen und in die Software verlagerten Funktionen alle Antriebstechnologien automationstechnisch annähern“. Zudem vereinfachen Online-Tools die Auslegung und Konfiguration von Komponenten. Bei der Montage identifizieren sie sich über ein elektronisches Typenschild. Software-Assistenten beschleunigen die Inbetriebnahme wie auch die Diagnose im laufenden Betrieb. Sämtliche Sensorinformationen werden lokal vorverarbeitet und als aggregierte Daten und Informationen an übergeordnete Systeme – on Edge, on Premise oder in der Cloud – verarbeitet.

Predicitive Maintenance bei Festo

CytroBox, Bild: Bosch Rexroth
Mit CytroConnect steht für das Hydraulikaggregat CytroBox ein digitaler Service bereit, der die Verfügbarkeit steigern und den Wartungsaufwand senken soll. Bild: Bosch Rexroth

Für Festo dienen die Digitalisierung, die Vernetzung und die intelligente Steuerung fluidtechnischer Produkte vor allem dazu, neue Geschäftsmodelle wie Predictive Maintenance oder die Mensch-Maschine-Interaktion einzuführen. „Die unter anderem für ihre geringen Anschaffungskosten, hohe Zuverlässigkeit und große Leistungsdichte bekannten fluidtechnischen Produkte nutzen die Digitalisierung außerdem, um mit geringeren Betriebskosten und noch höherer Präzision zu arbeiten“, hebt Alexander Wagner, Head of global KAM and ISM Food and Packaging bei Festo, hervor. Gleichzeitig werden mit der Digitalisierung Product Services wie Pay-per-Use und Datenanalysen möglich. Intelligente, systemübergreifende Software-Lösungen wie der Handling Guide Online zur schnellen Auslegung von Achssystemen oder das Festo Design Tool 3D online für die Kombination von Einzelkomponenten zu pneumatischen Baugruppen sind praktische Beispiele zur industriellen Anwendung. Auch der Product Key zur eindeutigen Identifikation jeder Komponente und Nutzung als digitaler Zwilling sowie App-basierte Produkte wie das Festo Motion Terminal sind weitere Tools zur Prozessoptimierung bei Verpackungsmaschinen. Neben den komplexen Services, die in einer Cloud angeboten werden können, sieht Festo zudem großes Potenzial in der einfachen Echtzeit-Datenanalyse durch Künstliche Intelligenz (KI) – entweder direkt auf der Feldkomponente (KI on Edge) oder in der Steuerung der Anlage oder eines Produktionswerkes (KI on Premises). Auf der Hannover Messe 2019 präsentierte Festo zum Beispiel, wie Systeme auf Grundlage vorliegender Daten eigenständig Lösungen für Probleme finden.

Bild: Bosch Rexroth

„Heutige Verpackungsmaschinen haben bereits ein hohes Niveau erreicht. Die Modularisierung der Automatisierungstechnik, sowohl der Software als auch der Hardware, bietet den größten Rationalisierungshebel. Durch Parametrieren lassen sich Module und ganze Maschinen sehr einfach adaptiv an neue Aufgaben anpassen.“

Tobias Gerhard, Business Development Processing & Packaging bei Bosch Rexroth

Digitale Automatisierungstechnik

Wohin sich die Automatisierungstechnik in Verbindung mit der Digitalisierung entlang der Wertschöpfungskette entwickeln wird, zeigt der Productivity Master von Festo. Eine modulare Demonstrationsanlage für individualisierte USB-Sticks, die alles enthält – von der Mechanik über die Elektrik bis hin zur Intelligenz durch Software. Mit dem Handling Guide Online konfigurieren und erstellen Konstrukteure sowie Projektingenieure ihre neue Systemlösung ohne Systembrüche, wie das Unternehmen aus Esslingen am Neckar erklärt. Dauerten früher die Einzelschritte wie Anfrage, Auslegung, Angebot und CAD-Konstruktion 10 bis 15 Tage, so verkürze sich dies jetzt auf wenige Minuten.

Weitere spannende Produktneuheiten und Konzepte der Verpackungshersteller und Maschinenbauer erleben die Fachbesucher in Nürnberg: Kommen Sie zur Fachpack 2019 und überzeugen Sie sich vom Innovationsgeist der Branche. Freuen Sie sich dort auf Bosch Rexroth, Festo, R. Weiss und viele mehr. fl

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