Hohe Stückzahlen, niedrige Margen und eine stetig zunehmende Variantenanzahl mit Sonder- und Mischpackungen kennzeichnen die Verpackungsprozesse in der Lebensmittelindustrie. Konventionelle Automationslösungen stoßen dabei an Grenzen. Jetzt ist die Robotik gefragt.
Thomas Kröning ist Inhaber der Firma Kröning, die sich seit der Gründung im Jahr 1991 auf Automatisierungslösungen für Verpackung und Handling spezialisiert hat. Er sagt: „Seit einigen Jahren verzeichnen wir eine permanent steigende Nachfrage nach Robo-terlösungen im Food-Verpackungsbereich. Allerdings sind die Anforderungen an Automatisierungslösungen in der Lebensmittelbranche, insbesondere in der Primärverpackung, extrem hoch. Gleichzeitig stehen die Hersteller unter einem immensen Kostendruck durch den Handel. Gefragt sind deshalb ultraschnelle, flexible Hightech-Robotiklösungen mit möglichst geringem Investitionsvolumen – ein Widerspruch in sich, mit dem wir allerdings täglich konfrontiert werden.“
Hohe Hygieneanforderungen
Ein Blick auf die typischen Anforderungen in der Primärverpackung unterstreicht, wovon Kröning spricht. Im Gegensatz zur Sekundärverpackung, für die prinzipiell alle industrietauglichen Roboter zum Einsatz kommen können, solange sie schnell genug sind, sieht es beim primary packaging anders aus. Hier geht es um die Handhabung von offenen Lebensmitteln. Für den Robotereinsatz heißt das: Einhaltung strengster Hygienevorgaben gemäß HACCP-Richtlinien, möglichst geringe Partikelemissionen, Beständigkeit gegen täglich anfallende Reinigungsprozeduren und sicherer Ausschluss von Verunreinigung der Lebensmittel durch Verwendung lebensmittelverträglicher Schmierstoffe.
„Die zuverlässige Erfüllung all dieser Kriterien schränkt den Kreis der geeigneten Roboter beträchtlich ein“, stellt Kröning fest. „Standardroboter müssen hier passen. Gefragt sind ultraschnelle Spezialkinematiken, mit denen wir einen wirtschaftlichen und prozesssicheren Betrieb unserer Verpackungsanlagen garantieren können. Da Stäubli im Foodbereich seit vielen Jahren engagiert ist und für diesen Bereich innovative Entwicklungen auf den Weg gebracht hat, arbeiten wir gerne mit Robotern dieses Herstellers.“
Tatsächlich hat Stäubli in den zurückliegenden Jahren mit großem Aufwand wegweisende Optimierungen und Neuentwicklungen realisiert, um den branchenspezifischen Anforderungen aller denkbaren Food-Applikationen gerecht zu werden. Und nur mit Robotern lässt sich die dringend benötigte Flexibilität im Verpackungsbereich realisieren. Sinkende Losgrößen, immer mehr Produktvarianten und die im Handel beliebten Mischverpackungen verlangen nach hochflexiblen Anlagen und geeigneten Spezialrobotern. Diese lassen sich bei Stäubli einfach aus dem breiten Programm an Pickern, Scara- und Sechsachskinematiken konfigurieren.
Für Anlagenbauer ein entscheidender Vorteil, wie Thomas Kröning betont: „Wir können selbst bei komplexen Anlagen durchgängig mit Stäubli-Robotern arbeiten, weil wir uns für jede Aufgabenstellung den passenden Roboter zusammenstellen können. Innerhalb kompletter Linien müssen wir so nicht Roboter unterschiedlicher Hersteller mischen, sondern können uns bei Stäubli bedienen und in einer Programmier- und Steuerungswelt bleiben.“
Einsatz von NSF-H1-Ölen
Bei nahezu jeder Anlage sieht sich Kröning auch mit Kundenvorgaben konfrontiert, nach denen eine Verunreinigung der Lebensmittel auch bei einer technischen Störung sicher ausgeschlossen sein muss. Ohne den Einsatz von Ölen der Klasse NSF H1 ist dies nicht zu gewährleisten.
Gerade deshalb hat Stäubli in enger Zusammenarbeit mit einer Partnerfirma viel Zeit und Mühe in die Entwicklung eines lebensmittelverträglichen Öls investiert und einen Schmierstoff entwickelt, der zwei entscheidende Vorteile vereint: Erstens wird das H1-Öl den speziellen Anforderungen der Stäubli-Roboterantriebe optimal gerecht und garantiert somit deren maximale Lebensdauer. Zweitens unterliegt die Dynamik der Roboter im Betrieb mit H1-Öl keinerlei Einschränkungen. Das heißt, die Roboter können auch mit lebensmittelverträglichem Öl ohne Restriktionen ihre maximale Performance ausspielen. Heute ist das komplette Stäubli-Roboterspektrum mit lebensmittelverträglichem Öl der Klasse NSF H1 verfügbar.
Spritzwasser kein Problem
Eine weitere Entwicklung von Stäubli verhalf der Robotik zum Durchbruch bei Einsätzen in der Lebensmittelindustrie unter strengen Hygienevorschriften. Gemeint sind hier nicht die vielen Reinraummodelle, die für Verpackungsaufgaben in keimarmen Umgebungen zur Verfügung stehen, sondern die speziellen HE-Ausführungen der Stäubli-Roboter. Die Zusatzbezeichnung HE steht für humid environment und kennzeichnet die Modelle, die für den Einsatz in Feuchträumen oder unter Spritzwasserbeaufschlagung speziell modifiziert sind. Während für konventionelle Roboter die mehrmals täglich anfallenden Reinigungsprozesse in anspruchsvollen Foodapplikationen das sofortige Aus bedeuten würden, arbeiten die HE-Versionen mit der gewohnten Zuverlässigkeit.
„Ohne die HE-Roboter wären roboterbasierende Automationslösungen in der Primärverpackung sensibler Lebensmittel nicht möglich“, erklärt Gerald Vogt, Geschäftsführer Stäubli Robotics. „Hier sind intensive Reinigungs- und Sterilisationsprozesse vorgeschrieben, die ein Standardroboter nicht überlebt. Mit den HE-Maschinen haben wir im Lebensmittelsektor neues Terrain erschlossen und maßgeblich zu einer höheren Produktivität sowie zu einer Humanisierung der Arbeitswelt beigetragen.“
Bis zu 200 Picks pro Minute
Doch die Einhaltung der Hygieneanforderungen und Lebensmittelsicherheit ist nur eine Seite der Medaille. Um dem Kostendruck in der Branche wirkungsvoll zu begegnen, sind flexible und vor allem ultraschnelle Anlagen ein Muss. Highspeedkinematiken für das Sortieren und Verpacken erreichen heute Spitzenwerte von bis zu 200 Picks pro Minute. In dieser Leistungsklasse treten Deltaroboter und Spezialkinematiken wie der TP80 Fast Picker von Stäubli gegeneinander an.
Dabei hat der TP80 bei der Positionierung in der Zelle klare Vorteile. Während Deltakinematiken nur direkt über dem Produkt an der Decke montiert werden können, sind die Fast Picker per Wand- oder Bodenmontage seitlich an Lebensmittellinien anzuordnen. Im Falle einer Undichtigkeit der Roboter hat die Deckenmontage unausweichlich eine Kontamination der Lebensmittel zur Folge, während die seitliche Anordnung beim TP80 zu keinerlei Produktverunreinigung führt. Hinzu kommen weitere Pluspunkte wie die hohe Präzision des Roboters sowie die Möglichkeit, die Picker für Reinigungsprozesse einfach seitlich aus der Linie zu schwenken.
Komplexe Aufgaben effizient lösen
Trotz der erreichten Fortschritte in vielen Robotik-Bereichen weiß Kröning um die Bedeutung konsequenter Entwicklungsarbeit: „Auch in Zukunft wird es darauf ankommen, komplexe Aufgabenstellungen mit bezahlbarer Automation hocheffizient lösen zu können. Dabei werden Weiterentwicklungen im Bereich Industrie 4.0 mit digitaler Vernetzung der Roboter inklusive Selbstdiagnose und Fernwartung sowie Fortschritte bei der Synchronisation der Roboter bei sehr hohen Conveyorgeschwindigkeiten zu noch höherer Performance der Anlagen führen.“
www.prozesstechnik-online.deSuchwort: dei0216stäubli
Ralf Högel
Freier Journalist
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