Automatisierung: Wie diese Verpackungsmaschine Kosten spart

Mit der neuen Verpackungsverordnung vom 1. Januar 2019 sind die Anforderungen an die Produktverpackung gestiegen. Nachhaltige Lösungen und umweltschonende Technologien sind gefragt. Verpackungsmaterial aus Plastik soll möglichst vermieden werden. Parallel zu dieser Tendenz zu mehr Nachhaltigkeit kann man speziell in der Möbelindustrie einen weiteren Wandel beobachten. Angetrieben durch steigende Lohnkosten bzw. mangelnde Verfügbarkeit von Arbeitskräften fordert der Markt Konzepte für automatisierte Verpackungslösungen im Allgemeinen und mit hohem Produktschutz im Speziellen.

Verpackung - von Losgröße 1 bis zur Serienfertigung

Der Sondermaschinenhersteller Wächter Packautomatik ist ein traditionsreiches, familiengeführtes Unternehmen mit Sitz in Bad Wünnenberg-Haaren bei Paderborn. Dass Wächter als Spezialist im Bereich des End-of-Line-Packaging komplexe Verpackungslinien für unterschiedlichste Produkte und Branchen baut, ist in der Fachwelt bekannt. Ein Novum dagegen ist, dass die Firma im Bereich Möbel Einzelteile verpackt – von Losgröße 1 bis zur Serienfertigung. Bei diesen Konzepten haben die Kartonzuschnitte einen integrierten Produktschutz, der beim Faltvorgang geformt wird. Dadurch ist das Produkt von allen Seiten geschützt und es sind keine weiteren, einzulegenden Verpackungsmaterialien erforderlich. So wird eine deutliche Verkleinerung des ökologischen Fußabdrucks dieser Produkte erreicht und gleichzeitig eine nachhaltige und effiziente Produktion gefördert.

Wächter kombiniert diese neuen Konzepte mit seinen skalierbaren und nachhaltigen Lösungen für einen vollautomatisierten Verpackungsprozess. Umweltfreundliches Verpackungsmaterial ist für den Sondermaschinenbauer eine Grundlage seines Handelns. Zudem legt das Unternehmen den Fokus auf eine wirtschaftliche Prozessoptimierung beim Verpackungsvorgang.

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Bei Mitnahmemöbeln werden diverse Komponenten in einen Karton verpackt. Sie unterscheiden sich in Form, Größe, Gewicht und Material. Typische Inhalte sind Möbeleinzelteile, Beschläge, Schrauben, und weiteres. Diese Verpackungssituation birgt laut Wächter zwei Schwierigkeiten und damit eine notwenige Prozessoptimierung in sich. Erstens: Jede einzelne Komponente hat aufgrund ihrer unterschiedlichen Beschaffenheit individuelle Anforderungen an das Handling. Zweitens: Durch das Zusammenführen groß- und kleinformatiger Inhalte entsteht oft ungenutzter Leerraum, der mit Füllmaterial ausgelegt wird.

Optimierung kann hier durch einen automatisieren Packprozess und Prepackaging erfolgen. Aufgerichtete Kartons werden entlang einer Straße von Roboterzellen transportiert. Die einzelnen Zellen werden mit unterschiedlichen Komponenten beliefert, die Roboter wiederrum packen diese Komponenten in den vorbeifahrenden Karton. Kleinteile wie Scharniere oder Einzelteile mit sensiblen Oberflächen wie Fronten werden dabei im Vorfeld separat verpackt. Zusätzlich kann Vorverpacktes direkt zum Lieferanten gebracht und erst später mit anderen Komponenten wieder zusammengeführt werden. So lassen sich komplexe Verpackungsprozesse und logistische Vorgänge entzerren und die Logistikkosten optimieren.

„Es hat sich gezeigt, dass die Mitarbeiter von Wächter sehr schnell die Funktionen der Engineering-Software Movisuite auf ihre eigenen Programmstrukturen adaptieren konnten.“

Christian Pasing, SEW-Eurodrive

Verpackungsanlage - wie der modulare Aufbau hilft...

Ein weiterer Vorteil dieses Konzeptes von Wächter ist die Skalierbarkeit der vollautomatisierten Verpackungsanlage. Der modulare Aufbau ermöglicht sowohl eine Minimal- als auch eine Maximallösung – und alle Ausbaustufen dazwischen. Die Softwarekomponenten des Automatisierungsbaukastens Movi-C von SEW-Eurodrive ermöglichen, diesen modularen Aufbau auch in der Steuerung fortzusetzen. Mit passgenauen Softwaremodulen Movikit wie dem MultiMotion Camming (Motion-Funktionalität plus elektronische Kurvenscheibe) oder Auxiliary Positioning (Positionierung) können Antriebe über die Engineering-Software Movisuite leicht erweitert und per automatischer Codegenerierung aktualisiert werden. Der Programmierer fügt lediglich noch seine passenden Logikbausteine an definierten Stellen des so vorbereiteten Programmes hinzu.

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Im Movi-C Controller Power UHX85A läuft die gesamte Motion Control der verbauten Antriebstechnik. Am Beispiel des Wenders, durch den Produkte im fließenden Prozess wahlweise gewendet werden können, zeigt sich die Vielseitigkeit des Movikit MultiMotion Camming. Es bietet Überlagerungsfunktionen sämtlicher verfügbaren Fahrprofile bereits standartmäßig ab Werk. So konnten die Programmierer der Firma Wächter durch eine geschickte Überlagerung der Fahrprofile von Fahr- und Drehachse recht schnell die Lösung realisieren. Mit dem Fahrprofil Camming lassen sich Antriebe nicht nur in diversen Variationen ein- und auskuppeln, sondern der Kurvenverlauf kann auch „on the fly“ angepasst werden. Das alles lässt sich über – bereits durch SEW – vorbereitete Strukturen im PLC-Programm ansprechen, was den Programmierern bei Wächter ebenfalls die Arbeit erleichterte.

„Mit dem Einsatz des Automatisierungsbaukastens Movi-C zeigte sich, dass die Mitarbeiter von Wächter sehr schnell die neuen Funktionen und Möglichkeiten der Engineering-Software Movisuite und der eingesetzen Movikit-Softwaremodule auf ihre standardisierten Programmstrukturen adaptieren konnten“, erläutert Christian Pasing, Vertriebsingenieur Automatisierungstechnik bei SEW-Eurodrive. Besonders herausgehoben wurde auch die einfache und schnelle Inbetriebnahme des Antriebsstrangs, die die Erstinbetriebnahme von Antrieben erheblich effizienter gestaltet. wk

Was Verpackungsmaschinen in Zukunft mitbringen müssen...

Systemingenieur Christoph Fromme koordinierte bei diesem Projekt die Zusammenarbeit mit SEW-Eurodrive. ke NEXT sprach mit ihm über die aktuellen Marktanforderungen im Bereich Verpackungsmaschinen und warum SEW für ihn ein guter Partner ist.

Herr Fromme, was ist Ihre Aufgabe bei Wächter Packautomatik?

Nach meiner Ausbildung als Elektroniker war ich für Wächter in aller Welt auf Montage, wo ich viel lernen konnte. Mit dieser Basis habe ich dann ein Elektrotechnik-Studium absolviert. Nach Ende des Studiums 2011 kam ich wieder zu Wächter, wo ich seither als Systemingenieur tätig bin. Das beinhaltet im Wesentlichen das Projektmanagement, sprich die Abnahme der Projekte direkt vom Vertrieb bis zur Endabnahme. Über die Jahre hat sich meine Aufgabe auch immer mehr in Richtung Konzeptionierung und Entwicklung von neuen Anlagenkonzepten gewandelt.

Was sind denn derzeit die Anforderungen des Marktes an moderne Verpackungsmaschinen?

Was wir nach meiner Erfahrung momentan erleben, ist eine verstärkte Investition in die Automatisierung. Nicht nur, um Personal einzusparen, sondern auch um dort, wo sowieso kaum Fachkräfte zu finden sind, effizient arbeiten zu können. Da geht es darum, nicht nur den Verpackungsprozess, sondern zum Beispiel auch den Einlegeprozess komplett zu automatisieren. Das Ganze sollte dann idealerweise noch mit den neuen Industrie-4.0-Technologien kombiniert werden, das ist die große Herausforderung momentan. Und natürlich die ganze Nachhaltigkeitswelle: Plastik muss im Verpackungsprozess weitgehend ersetzt werden.

Als aktuelles Beispiel hierfür haben Sie eine Maschine zur Verpackung von Möbelteilen. Was war hierbei die Aufgabe, was die Herausforderung?

Nun, wenn man zum Beispiel eine Tischplatte sieht: Die muss rundherum geschützt werden. Da gibt es üblicherweise Styroporecken, die aufgestülpt und dann mit Plastik eingeschweißt werden. Wir wollten stattdessen eine Kartonageverpackung herstellen, in die wir den Produktschutz durch intelligente Faltungen integrieren. Das heißt, wir haben eine ein- oder zweiteilige Verpackung aus Endlos-Wellpappe, anstatt einer vier- oder fünfteiligen Verpackung, bei der verschiedene Teile zusammengefügt werden müssen. Das hat den großen Vorteil, dass der ganze Logistikprozess auch beim Kunden sehr viel schlanker wird. Technisch ist das ein Linienkonzept für die gesamte Maschine, neben den Einlegestationen und den Schneidanlagen für die Pappe kommt der ganze Transport dazu. Und eben spezielle Aufrichtstationen, die an entsprechenden Stellen Pappecken so falten, das der Karton das Produkt schützt. Dieser Aufrichtprozess macht den Verzicht auf Plastik möglich.

Für die Automatisierung dieser Aufrichtstation haben Sie mit SEW-Eurodrive zusammengearbeitet. Wie kam es dazu?

Wir arbeiten schon sehr lange und erfolgreich mit SEW zusammen. Zu Beginn hatten wir ein paar manuelle Versuche für diesen Faltprozess. Als sich gezeigt hat, dass es so geht wie wir uns das vorstellen, haben wir natürlich überlegt, wie wir das automatisieren können. Dafür haben wir direkt unseren Partner SEW ins Haus eingeladen, die Systematik angeschaut und durchgesprochen, wie wir das Ganze lösen konnten. SEW-Eurodrive war als Entwicklungspartner sehr früh im Prozess mit dabei.

Was sind die größten Vorteile durch die Zusammenarbeit mit SEW-Eurodrive?

Generell, vielleicht überrascht Sie das, ist es nicht die Technik, sondern die unkomplizierte Abwicklung. Also direkt einen Ansprechpartner zu haben, schnell entscheiden zu können, wie es gemacht wird und ohne großes Nachhaken die Teile zu erhalten. Natürlich funktioniert die Technik gut. Aber in diesem Fall war es nicht so, dass wir revolutionäre Servosysteme eingesetzt haben. Ich kann mich auf SEW einfach verlassen.

Das Gespräch führte ke-NEXT-Chefredakteur, Wolfgang Kräußlich

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