Fertigung neu definiert - Intelligente Automatisierung eines 3D-gedruckten Abfüllsystems
apc-tec | Fallstudie
Konforme Verpackung
- 86%ige Kostensenkung
- Schnellere Produktion mit weniger Komponenten und kürzeren Montagezeiten
- Einhaltung der Vorschriften (EU) 1935/2004, (EU) 10/2011 und der GMP-Standards
- Verbesserte Zuverlässigkeit durch den Wegfall komplexer mechanischer Teile und geringeren Programmieraufwand
- Platzsparendes Design für kompakte Produktionsumgebungen
Die Lebensmittelverpackungsindustrie steht unter ständigem Innovationsdruck und muss ein Gleichgewicht zwischen Effizienz, Kostensenkung und Einhaltung der immer strengeren Sicherheitsvorschriften finden. Herkömmliche Automatisierungsmethoden beruhen oft auf sperrigen, komplexen mechanischen Systemen, die einen hohen Wartungs- und Programmieraufwand erfordern.
Selbst kleine Verbesserungen in der Produktionskette können zu erheblichen Wettbewerbsvorteilen führen, und die additive Fertigung (AM) mit deklarierten lebensmittelechten Materialien ermöglicht sogar noch größere Sprünge. Ein Beispiel ist ein innovativer Spreizklappenmechanismus, der die Produkthandhabung verändert und die Komplexität, die Kosten und die Bearbeitungszeit reduziert hat. Dieser bahnbrechende Ansatz verbessert nicht nur die Automatisierung, sondern definiert auch neu, was in der modernen Lebensmittelproduktion möglich ist.
"Durch die Rationalisierung der Produktion mit industriellem 3D-Druck haben wir nicht nur die Kosten gesenkt, sondern auch das Risiko eines mechanischen Versagens verringert und damit eine langfristige Betriebssicherheit gewährleistet."
Paul Bocionek | Geschäftsführer der apc-tec GmbH
Herausforderung
Ein Lebensmittelhersteller benötigte eine effiziente Lösung, um empfindliche Keksstangen in Dosen zu platzieren und gleichzeitig sicherzustellen, dass eine Papiereinlage den direkten Kontakt zwischen den Keksen und der Dosenoberfläche verhindert. Herkömmliche Methoden mit externen Greifern erforderten viel Platz, eine komplexe Programmierung und zahlreiche Einzelkomponenten, was zu Bedenken hinsichtlich Kosten, Bearbeitungszeit und potenziellen Fehlern führte. Außerdem musste die gesamte Lösung den strengen Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln entsprechen und gleichzeitig eine hohe mechanische Zuverlässigkeit unter schnellen Produktionsbedingungen gewährleisten.
Lösung
Die apc-tec GmbH entwickelte ein kompaktes, intelligentes mechanisches System, um den Verpackungsprozess effizient zu automatisieren. Statt herkömmlicher externer Greifmechanismen hat apc-tec eine Spreizklammer in die Dose integriert, die das Papierinlay fixiert, bevor es mit Kekssticks befüllt wird. "Unsere innovative Lösung optimierte diesen Produktionsprozess in einer Weise, die mit traditionellen Fertigungsmethoden nicht erreicht werden konnte. Die Kombination aus intelligentem mechanischem Komponentendesign, das durch den 3D-Druck von EOS ermöglicht wird, und der vollständigen Deklaration des Lebensmittelkontakts macht dies zu einem Wendepunkt in der lebensmittelsicheren Automatisierung", erklärt Paul Bocionek, Geschäftsführer der apc-tec GmbH.
Durch diesen Ansatz wurde die Anzahl der erforderlichen Komponenten erheblich reduziert, so dass keine zusätzlichen Sensoren und komplexen speicherprogrammierbaren Steuerungen erforderlich sind. Das gesamte System wurde unter Verwendung von als lebensmittelecht deklarierten Materialien entwickelt und hergestellt, darunter PA 2200, das den Normen(EU) 1935/2004,(EU) 10/2011 und der Guten Herstellungspraxis (GMP) entspricht. Darüber hinaus wurde die sich ausdehnende Klappe im hochpräzisen industriellen 3D-Druckverfahren hergestellt, was ein schnelles Prototyping, Iteration und Produktion ermöglicht. "Unsere EOS-Maschinen bieten nicht nur eine hohe mechanische Zuverlässigkeit, sondern das konforme PA 2200-Material stellt sicher, dass jedes Teil die strengen Anforderungen der Lebensmittelindustrie erfüllt, ohne die Effizienz zu beeinträchtigen", betont Bocionek.
Ergebnisse
Die Implementierung der Spreizklappe von apc-tec veränderte den Produktionsprozess, indem sie ihn deutlich effizienter und kostengünstiger machte und die Vorschriften zur Lebensmittelsicherheit erfüllte. Das kompakte Design, das nur durch AM erreicht werden konnte, machte externe Greifmechanismen überflüssig und ermöglichte einen schlankeren und platzsparenden Ansatz. Dank der reduzierten Anzahl von Bauteilen konnte apc-tec nicht nur die Materialkosten, sondern auch den Zeitaufwand und die Komplexität bei der Montage und Programmierung minimieren. "Durch die Rationalisierung der Produktion mit industriellem 3D-Druck haben wir nicht nur die Kosten gesenkt, sondern auch das Risiko eines mechanischen Versagens verringert und damit eine langfristige Betriebssicherheit gewährleistet", so Bocionek.
Die finanziellen Auswirkungen waren beträchtlich: Die anfänglichen Einrichtungskosten konnten dank der Eliminierung mehrerer mechanischer Teile und der Vereinfachung der Systemintegration von 15.000 € auf nur 2.000 € gesenkt werden. Da die gesamte Klappe in einem einzigen Schritt mit Hilfe des industriellen 3D-Drucks hergestellt werden konnte, wurden außerdem die Produktions- und Implementierungszeiten erheblich verkürzt, da die Technologie schnelle Designiterationen ermöglichte, den Werkzeugbedarf minimierte und eine bedarfsgerechte Fertigung ohne die mit herkömmlichen Lieferketten verbundenen Verzögerungen ermöglichte.
Abgesehen von den Kosten- und Effizienzverbesserungen erfüllt das neue Bauteil die EU-Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln und die GMP-Normen und stellt sicher, dass alle im Prozess verwendeten Materialien sowie die gesamte Lieferkette die höchsten Hygiene- und Sicherheitsanforderungen erfüllen. Damit ist es ein bahnbrechendes Beispiel dafür, wie AM Innovationen in der Lebensmittelproduktion vorantreiben kann.
"Unsere Lösung hat diesen Produktionsprozess in einer Weise optimiert, die mit herkömmlichen Fertigungsverfahren nicht möglich war. Die Kombination aus intelligentem mechanischem Komponentendesign, das durch den 3D-Druck von EOS ermöglicht wird, und der vollständigen Deklaration des Lebensmittelkontakts macht dies zu einem Wendepunkt in der lebensmittelsicheren Automatisierung."
Paul Bocionek | Geschäftsführer der apc-tec GmbH
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