Antriebsoptimierung: Modularer Ansatz für mehr Output

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Dampack wollte den Ausstoß seiner Lebensmittelverpackung BeeMagic steigern. Gemeinsam mit dem Maschinenhersteller Klebo Technics konnte Lenze den dafür notwendigen Produktionsprozess optimieren.

Antriebsoptimierung: Der Verpackungslieferant Dampack aus Werkendam in den Niederlanden hat mit dem BeeMagic-Tray eine Verpackung für Fleisch, Geflügel, Fisch und Gemüse entwickelt, deren Boden eine besondere Wabenstruktur aufweist – daher der Verweis auf die Bienen im Namen. Produziert werden die Plastikschalen auf einer eigens dafür entwickelten Maschine von Klebo Technics aus Holten, einem Maschinenbauer mit viel Know-how im thermischen Schweißen und in Ultraschall-Schweißverfahren.

Detailverbesserungen und Synchronisierung

Die BeeMagic-Tray-Maschine schaffte zunächst einen Ausstoß von 80 bis 90 Schalen pro Minute. Doch das war weder dem Maschinenbauer noch dem Kunden genug. Sie strebten eine Kapazität von 120 Trays pro Minute an. Um dieses Ziel zu erreichen, holte Klebo Lenze mit ins Boot. Gemeinsam mit dem Automatisierungsspezialisten aus Aerzen nahmen sie den gesamten Produktionsprozess unter die Lupe.

Dieser gliedert sich in zahlreiche einzelne Arbeitsschritte: das Entstapeln der Trays, die Zuführung in die Klebestiftmaschine, das Einlegen der Folie, das Verschweißen und die Kontrolle der Stapelung. Dann kommen Vorgänge wie Pick & Place, das Abwickeln der Folie, die Temperaturregelung der Versiegelung und der Antrieb der Bahn ins Spiel. Dabei muss nicht nur jede einzelne Aufgabe für sich optimiert werden – am Ende hängt der Durchsatz auch an der Synchronisierung aller Bewegungen in der Maschine.

Johan Klein Leetink, Geschäftsführer von Klebo, zeigte sich beeindruckt von der Zusammenarbeit mit Lenze: „Alle Prozessschritte wurden analysiert, von der Eingabe des Materials bis zur Ausgabe des fertigen Produkts. Mit Hilfe der Lenze-Auslegungssoftware für Antriebe konnten wir zahlreiche interessante Potenziale identifizieren. Auf dieser Grundlage konnten wir jeden Aspekt der Anlage komplett neu berechnen.“

Antriebsoptimierung: Verbesserungen im Detail

Das führte zu durchgreifenden Detailverbesserungen. Rob Spekreijse, Direktor bei Klebo Sales, nennt ein Beispiel: „Die Positionierung der Dichtungsbahn war bisher nicht richtig geregelt. Die Lenze-Servotechnik hat hier den entscheidenden Unterschied gemacht.“ Der Maschinenbauer setzt nun mehrere Servomotoren ein. Zudem kamen die Klebo-Entwickler im Lauf des Optimierungsprozesses auf eine Idee, die sich dank der Ausarbeitungen von Lenze tatsächlich realisieren ließ.

Worin dieser Trick konkret besteht, will Spekreijse nicht verraten. Dieser habe jedoch die Geschwindigkeit der Positionierung enorm gesteigert – und damit erheblich dazu beigetragen, das Ziel von 120 Trays pro Minute zu erreichen. Ein weiterer wichtiger Schritt war es, das Zusammenspiel ­aller einzelnen Aktionen genau zu berechnen, um eine optimale Positionssteuerung zu erreichen. Am Ende stimmten alle Abläufe mit den Wünschen von Klebo perfekt überein, lobt Spekreijse, der nun bereits die nächsten Projekte mit dem Automatisierer aus Aerzen in Angriff nehmen will.

Prozessoptimierungen jenseits der Herstellung

Das erfolgreiche Projekt zur Optimierung des Outputs hat Johan Klein Leetink darin bestärkt, weiter mit Lenze zusammenzuarbeiten. Er sieht jedoch auch Vorteile auf weiteren Ebenen. Ein Aspekt ist der einfache Zugriff auf zahlreiche relevante Maschinendaten: „Mit den Versorgungs­informationen, Daten zu Qualität und Ausschuss, sowie den Messwerten und den Daten aus dem Prozessablauf, aber auch aus den E/A-Modulen und den Sensoren stehen uns eine unglaubliche Menge an ­Informationen zur Verfügung – so können wir jeden Aspekt bis ins kleinste Detail analysieren.“ Dank Fernzugriff, Virtualisierung und der Verbindung mit der Cloud falle es leicht, die Daten unabhängig vom Standort zu erheben und auszuwerten. „Wir sehen sofort, an welchen Stellen Abweichungen auftreten; und in Kombination mit den Informationen über die Antriebssysteme haben wir den Finger am Puls der Zeit.“

Über den umfangreichen Datenstrom erfahre man etwas über den Lebenszyklus der Maschine und die Einflüsse auf die OEE (Overall Equipment Effectiveness). Offenheit bei der Analyse trage dazu bei, Einblicke in bislang noch unbekannte Faktoren bei der Antriebsoptimierung zu gewinnen. Auch der Service und die vorausschauende Wartung lassen sich dadurch verbessern. „Das hilft uns, die OEE weiter zu steigern“, so das Fazit von Klein Leetink zu den umfangreichen Möglichkeiten der Datenerhebung und -auswertung.

Modularität verbindet

Bei der Suche nach einem Partner stellte Klebo hohe Anforderungen. Weltweiter Support war eine; der Maschinenbauer legte aber auch Wert darauf, sich nicht von einem Systemintegrator abhängig zu machen. Zudem bewegte Klebo die Frage nach dem geistigen Eigentum: Man wollte sichergehen, weiterhin Eigentümer der ­Lösung zu bleiben. Lenze hat diese Anforderungen voll erfüllt. Unter anderem schulte der Automatisierungsspezialist die Klebo-Mitarbeiter, die nun selbstständig Remote-Support leisten können. Genauso hatte sich Klein Leetink das vorgestellt: „Auf diese Weise bleiben wir am Ball. ­
Und je weiter man den Prozess automatisiert, desto sicherer ist die Inbetriebnahme.“

Neben diesen strategischen Aspekten gab es auch noch technische Anforderungen neben der Antriebsoptimierung. Der Partner sollte die modulare Entwicklung unterstützen. „Unser Programmierer wies darauf hin, dass es am besten sei, die Steuerung der Maschine modular aufzubauen. Das gibt mehr Gestaltungsfreiheit und macht es uns einfacher, kundenspezifische Anpassungen zu liefern“, erläutert der Klebo-Geschäftsführer. Man treffe auf völlig unterschiedliche Kundenwünsche und müsse in der Lage sein, schnell darauf zu reagieren, so Klein Leetink. Um das Maschinenlayout flexibel zu halten, setzt der Maschinenbauer beispielsweise in der Steuerung einzelne Aktionen als separate Software-Funktionsblöcke auf.

Philosophie der modularen Entwicklung bei der Antriebsoptimierung

Schnell habe sich gezeigt, dass man bei Lenze die gleiche Philosophie der modularen Entwicklung pflege, sind sich Klein Leetink und Spekreijse einig. Dass der Modularisierungsansatz bei Lenze gang und gäbe ist, war nicht der einzige Pluspunkt; es habe auch weitere Bereiche gegeben, in denen man auf der gleichen Wellenlänge liege, so der Sales-Direktor: „Man sieht, dass Lenze ein Familienunternehmen ist, und diese Atmosphäre passt auch zu unserem Unternehmen: kurze Kommunikationswege, ein Austausch auf Augenhöhe. Und man spürt, dass sie sich für dich und dein Projekt einsetzen. Wir waren wirklich beeindruckt von ihrer Herangehensweise, sowohl von der Kommunikation als auch von der technischen Seite.“

Kunststoff-Verpackung

Bis zum Jahr 2025 müssen Verpackungsmaterialien vollständig recycelbar sein. Der Verpackungslieferant Dampack aus Werkendam entwickelte und patentierte jetzt einen Kunststoff-Tray für die Verpackung von Fleisch, Geflügel, Fisch und Gemüse. Der BeeMagic-Tray zeichnet sich durch eine neuartige Absorbertechnologie aus. Der Boden der Kunststoffschalen hat eine spezielle Kapillarwabenstruktur über der eine perforierte Folie liegt. Die Feuchtigkeit sammelt sich zwischen dieser und dem strukturierten Boden der Kunststoffschalen, was für einen geringeren Feuchtigkeitsverlust der Lebensmittel und eine verbesserte Haltbarkeit sorgt.

Der Autor Marcel Toonen ist Global Segment Manager Consumer Goods bei Lenze.

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