Producenci dóbr konsumpcyjnych – żywności, napojów czy kosmetyków – którzy chcą zautomatyzować swoje procesy pakowania, ryzykują napotkanie problemów na poziomie mechaniki produkcji. Dzieje się tak, ponieważ nie każdy produkt da się z marszu i wydajnie zapakować na maszynie pakującej. Jak sobie z tym poradzić? Niezależnie od rodzaju opakowania, produktu i stopnia automatyzacji warto zaangażować w cały proces nie tylko producenta opakowań, ale również producenta maszyn – i to możliwie jak najwcześniej.
Chociaż małe i średnie przedsiębiorstwa nadal wykorzystują w procesach pakowania pracę manualną, jednak zastosowanie zautomatyzowanych i nierzadko zrobotyzowanych procesów w tym zakresie staje się coraz powszechniejsze na całym świecie. Nic dziwnego, skoro wiele korzyści o kluczowym znaczeniu da się osiągnąć, wyłącznie wykorzystując automatykę: mowa tu m.in. o podniesieniu wydajności, ograniczeniu odpadów, zastąpieniu niedostatecznej liczby pracowników czy zwiększeniu przejrzystości produkcji. Rozwiązania maszynowe mogą być zarówno małymi, niedrogimi wariantami typu entry-level, jak również „wszystkomającymi”, kompletnymi liniami. Niezależnie od ich wielkości i stopnia zaawansowania warto dokładnie przyjrzeć się dostępności i opłacalności całego procesu automatyzacji. Ważne, by opakowania i maszyny dobrze ze sobą współgrały, gdyż to pozwoli tym ostatnim osiągnąć maksymalną wydajność. Tylko w takim przypadku nawet niewielki wzrost efektywności produkcji kartonów czy flowpacków zsumuje się i zapewni długoterminowy spadek kosztów produkcji.
Wiele czynników wpływa na ogólną wydajność automatyzacji
Równie istotne z punktu widzenia kalkulacji kosztów są częstotliwość zmiany formatów oraz – w efekcie – reorganizacja procesu produkcji opakowań, które wpływają na spadek ogólnej wydajności produkcji. Czas trwania każdej indywidualnej zmiany formatu odbija się również na wynikach; szybkie i łatwe przejście na inny format opakowania ma zasadnicze znaczenie dla zapewnienia najwyższej dostępności i wydajności zautomatyzowanego rozwiązania. Można to osiągnąć tylko dzięki odpowiednio zaprojektowanej maszynie pakującej.
Tu trzeba pamiętać o kilku kwestiach. Przede wszystkim części formatowe i narzędzia robotyczne powinno dać się łatwo wymienić przy użyciu rozwiązań plug & play. Im lżejsze i łatwiejsze w obsłudze są komponenty, tym większa szansa, że do ich wymiany nie będzie potrzeba więcej niż jednej osoby. Nieocenioną rolę odgrywa w tym zakresie druk 3D. Umożliwia on nieskomplikowaną wymianę metalowych narzędzi na ich plastikowe, łatwe do zaprojektowania ekwiwalenty, które na dodatek są znacznie lżejsze. Innym ważnym czynnikiem jest czas rozruchu linii po wymianie formatu. Jeśli przed jej uruchomieniem będziemy musieli regulować części formatowe, maszyna pakująca nie rozpocznie pracy z optymalną jakością, co może prowadzić do strat surowca. Jednakże jeśli wymienne części zaprojektowano w taki sposób, by możliwe było natychmiastowe zapakowanie produktu w opakowania o oczekiwanej jakości, straty te można ograniczyć do minimum.
Kluczem jest interakcja między opakowaniem, maszyną i formatami
Kwestia zmiany formatu odgrywa ważną rolę nie tylko przy podejmowaniu decyzji o wyborze maszyny, lecz także przy wyborze rodzaju opakowania. Na przykład jeśli w procesie pakowania w pudełkach umieszczamy zróżnicowaną ilość produktów, sensowne jest ograniczenie do minimum częstotliwości zmian wymiarów opakowania przy zmianie liczby produktów. W najlepszym przypadku zmiana będzie dotyczyć tylko jednego z trzech wymiarów: długości, szerokości lub wysokości. Czasami zmianie formatu nie musi towarzyszyć zmiana narzędzi robotów, co pozwala na znaczne skrócenie czasu przezbrojenia.
Współgranie maszyny pakującej, opakowania i formatu ma zasadnicze znaczenie dla wydajnej i opłacalnej automatyzacji. Jednak im bardziej producent stara się osiągnąć maksymalną wydajność maszyny, tym lepiej dopasowany pod kątem automatycznej obróbki musi być materiał opakowaniowy: wszystko sprowadza się do przerabialności maszyny. Producenci, którzy rozważają wdrożenie automatyzacji, od samego początku procesu projektowania powinni włączyć do niego producenta maszyn, najlepiej jeszcze zanim zaczną dyskutować o konkretach z producentem opakowań. Mając to na uwadze, producent maszyn pakujących Schubert systematycznie poszerza swoją wiedzę specjalistyczną w zakresie doradztwa i rozwoju opakowań, tak aby w każdym realizowanym przez siebie projekcie automatyzacji zapewnić klientom optymalną wydajność, efektywność i opłacalność. Eksperci firmy Schubert specjalizują się we wszystkich rodzajach opakowań kartonowych, a także w opakowaniach typu flow-wrap wykonanych z wielu rodzajów folii. Dzięki wszechstronnym maszynom ładowanym od góry, które umożliwiają szybką zmianę formatu bez konieczności późniejszego rozruchu, a także wie- dzy technicznej i rozmaitym opcjom testowania opakowań w warunkach rzeczywistej pracy maszyny, Schubert oferuje kompleksowy pakiet usług potrzebnych do stworzenia wydajnej, długotrwałej i opłacalnej automatyzacji.
Potencjał automatyzacji w przypadku folii flowpack
Szczegóły realizacji tego celu przez firmę Schubert różnią się w zależności od rodzaju materiału opakowaniowego. Na przykład w procesach pakowania w opakowania typu flowpack – zautomatyzowanych niejako z konieczności – pozostaje nadal potencjał dalszej automatyzacji, zwłaszcza w przypadku podajnika jednostki owijającej typu flowpack. Schubert rozwiązuje to w swojej maszynie Flowpacker za pomocą robotów pick & place, które po kontroli jakości umieszczają produkty w łańcuchu Schubert Flowmodul. Dzięki temu cały proces pakowania przebiega płynnie i jest stale kontrolowany w jednej linii.
Jednak niezależnie od wybranego typu podawania produktu na zautomatyzowane pakowanie w technologii flow-wrap wpływ mają również własności zastosowanych folii. To one decydują, w jaki sposób należy zaprojektować ramiona formujące jednostki owijającej oraz w jakiej temperaturze i w jakim czasie należy zgrzewać opakowania flow-wrap, aby produkt i opakowanie tworzyły możliwie bezpieczną, ale i delikatną całość. Na przykład bardzo cienkie folie monomateriałowe podczas zgrzewania źle znoszą zbyt wysoką temperaturę, podczas gdy folie papierowe mogą się marszczyć lub rozrywać, jeśli są przeciągane przez ramiona formujące ze zbyt dużą prędkością. I chociaż folie zgrzewane na zimno można obrabiać szybciej i łatwiej, kosztują drożej. Istnieje wiele niewiadomych, gdy mowa o całkowicie zautoma- tyzowanym procesie pakowania.
Z tego powodu producent maszyn pakujących z Crailsheim stosuje wymienne jednostki zgrzewające w swoich maszynach pakujących typu flowpack, dzięki czemu na jednej linii można stosować różne rodzaje folii do pakowania flow-wrap. Obejmują one folie zgrzewane na zimno lub na gorąco, grube folie wysokobarierowe, a także cienkie folie monomateriałowe oraz folie papierowe. Czas zgrzewania można zdefiniować z dokładnością do milisekundy i pozostaje on niezmienny nawet w przypadku wahań prędkości łańcucha, co korzystnie wpływa na jakość pakowania.
Pakiet Schubert Comfort pomaga w wyborze folii
Laura Gascho, inżynier ds. tworzyw sztucznych w firmie Gerhard Schubert, foliami i automatyzacją zajmuje się od kilku lat. Wchodzi w skład zespołu ekspertów Schubert, którzy dogłębnie przeanalizowali specyfikacje i kompatybilność maszyn z wieloma foliami dostępnymi na rynku. Ta wiedza znalazła wyraz w tzw. pakiecie Comfort – wzorniku zawierającym wszystkie przeanalizowane folie i listę ich właściwości. Za pomocą pakietu Comfort możemy zapewnić naszym klientom najlepsze możliwe doradztwo przy poszukiwaniach folii, która spełni ich specyficzne wymagania dotyczące produktu, a jednocześnie najlepiej wesprze ich w pełni zautomatyzowane procesy pakowania – wyjaśnia specjalistka. Zaleca ona producentom, aby przy wyborze
folii brali pod uwagę nie tylko kwestie ochrony produktu, lecz także jej obróbki na linii produkcyjnej. Najbardziej sensowne dla klientów jest bezpośrednie kontaktowanie się z nami już na etapie planowania: wspólnie z wybranym przez nich producentem opakowań, co często się zdarza, albo nawet wcześniej – potwierdza Laura Gascho. – Jeśli klient nie określił jeszcze rodzaju folii, ściśle współpracujemy z nim przy poszukiwaniach materiału opakowaniowego, który łączy w sobie ochronę produktu, własności barierowe i obrabialność w planowanej linii w taki sposób, by zagwarantować wydajność i jakość automatyzacji każdemu pojedynczemu opakowaniu typu flowpack.
W tym kontekście nigdy nie należy lekceważyć niezwykle ważnego tematu, jakim jest zrównoważony rozwój: im wyższa jakość automatyzacji, tym mniejsze straty produktu spowodowane błędami w procesie pakowania. I nawet jeśli folie z tworzyw sztucznych trudno zastąpić ze względu na ich własności barierowe, istnieją rozwiązania, które silniej uwzględniają ochronę klimatu dzięki ustanowieniu cykli materiałowych. Warunkiem wstępnym jest pełny recykling. Działa to w przypadku folii monomateriałowych, które składają się tylko z jednego tworzywa sztucznego, bez żadnych innych obcych składników. Te ostatnie mogą wytrzymać wyższe temperatury i dlatego są wykorzystywane wraz z innymi tworzywami sztucznymi do ochrony zewnętrznej strony folii podczas procesu zgrzewania – mówi Laura Gascho. – Monofolie mogą być używane w naszych maszynach pakujących typu flowpack bez żadnych problemów. Delikatny proces zgrzewania oznacza, że nie jest wymagana ochrona termiczna.
Limity tolerancji determinują automatyzację pakowania w kartony
Te same zasady, które dotyczą automatyzacji pakowania w folie flowpack, można analogicznie zastosować do opakowań kartonowych. Również w tym przypadku klu- czowymi czynnikami dla całego procesu są właściwości materiału i procesy maszynowe. Jedną z najczęstszych sekwencji procesu automatyzacji jest klejenie i składanie kartonowego wykroju, napełnianie złożonych kartonów i zamykanie ich za pomocą dołączonej lub oddzielnie formowanej pokrywy. Wymaga to jeszcze większej precyzji niż w przypadku opakowań typu flowpack, ponieważ zaangażowanych jest znacznie więcej robotów z ich różnymi narzędziami.
Każde opakowanie kartonowe lub wykrój kartonowy ma pewne tolerancje, które mogą w odmienny sposób wpływać na procesy produkcji – i to stanowi wyzwanie. Mowa o sztywności zginania materiału, wygięciu wykroju oraz wilgotności i temperaturze otoczenia podczas przetwarzania maszynowego. Im mniejsze są te tolerancje, tym wyższa jest wydajność systemu pakowania. Opakowania, które wcześniej były składane ręcznie, nie zawsze spełniają wartości wymagane dla optymalnej wydajności maszyny po zautomatyzowaniu istniejących formatów.
Valentin Köhler, od 14 lat projektujący opakowania kartonowe w firmie Gerhard Schubert, wyjaśnia, co można zrobić w takim przypadku: Jeśli opakowanie ma być nadal produkowane po procesie automatyzacji, omawiamy z naszymi klientami, w jaki sposób możemy zapewnić im wydajne, ekonomiczne rozwiązanie. Nasza elastyczna technologia zawsze przynosi korzyści: możemy tak zoptymalizować poszczególne ruchy robota i funkcje narzędzi, aby proces był bardziej tolerancyjny na wahania materiału. Kluczem jest w tym przypadku modułowa konstrukcja maszyn do załadunku od góry, wykorzystująca wypróbowane i przetestowane komponenty systemu, ponieważ umożliwia ona zmodernizowanie technologii bez konieczności dokonywania poważnej adaptacji lub ponoszenia wygórowanych kosztów. Na przy- kład zamknięta powierzchnia może być zasysana podczas zamykania, zwiększając w ten sposób nacisk podczas klejenia.
Czasami trudności podczas składania są powodowane przez siły przywracające kartonu. Powoduje to powstawanie nieestetycznych wybrzuszeń na bokach pudełka, które mogą zakłócać kolejne procesy. Istnieje kilka środków, które można podjąć, aby temu przeciwdziałać – wyjaśnia Valentin Köhler.
– Z jednej strony do zmniejszenia sił przywracających działających na materiał opakowaniowy prowadzi optymalizacja linii sztancujących. Z drugiej, procesy wstępnego składania można wykonywać na różnych etapach produkcji maszynowej. To, który z tych środków jest najbardziej odpowiedni, zawsze ściśle omawiamy z klientem.
Wskazany możliwie najszybszy kontakt z producentem maszyn pakujących
Producenci dóbr konsumpcyjnych, którzy chcą wdrożyć swój projekt automatyzacji wspólnie z firmą Schubert, powinni skontaktować się z jej ekspertami w sprawie własnych wymagań dotyczących pakowania już na samym początku fazy planowania. Jeśli wcześniej dokonali wyboru opakowania i producenta materiałów opakowaniowych, absolutnie niezbędna staje się optymalizacja opakowania przed zaprojekto- waniem maszyny. Pozwala to uniknąć konieczności późniejszych konwersji, a tym samym oszczędza czas i pieniądze. Jeśli producent potrzebuje całkowicie nowego opakowania, powinien skontaktować się z firmą Schubert i dostarczyć jej dotychczas produkowane opakowanie, niezależnie od tego, czy jest wykonane z folii, czy z kartonu. Umożliwi to wspólne znalezienie najbardziej wydajnego i opłacalnego rozwiązania. Nasze wewnętrzne zaplecze testowe i rozwojowe jest znakomite, począwszy od oprogramowania CAD do opakowań, przez ploter tnący, aż po nasze Centrum Technologiczne Schubert z maszynami do testowania opakowań kartonowych i typu flowpack – mówi Valentin Köhler. Laura Gascho dodaje: Tworzymy również próbki folii i możemy je szczegółowo przetestować w laboratorium pod kątem szczelności i jakości zgrzewu. Gdy opakowanie, dzięki współpracy wszystkich zaangażowanych stron, zostanie zoptymalizowane pod kątem kompatybilności z maszyną lub opracowane na nowo dla pożądanego procesu pakowania, praktycznie nic nie stoi na przeszkodzie udanej automatyzacji.
Opracowano na podstawie materiałów firmy Schubert
fot. Gerhard Schubert
Tłumaczenie: TK
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
