120 FFP2 masky za minutu plně automaticky vyrábět a balit

„Z netkané textilie do balení“ – inovativní výrobní linka umožňuje plně automatickou výrobu a balení 120 vysoce kvalitních masek FFP2 za minutu. (Zdroj obrázku: Schneider Technologies)

Standardní konvertor používaný pro konturové svařování byl speciálně navržen pro kontinuální režim svařování. Vyrovnávací kontura na okraji dráhy zajišťuje stabilní amplitudu. (Zdroj obrázku: Schneider Technologies)

Na výrobní lince lze vyrábět masky z až pěti vrstev netkané textilie. (Zdroj obrázku: Schneider Technologies)

Při svařování náušnic zajišťuje speciální konstrukce svařovacích stanic a návrh kyvných systémů a sonotrody správné provedení každého jednotlivého svařovacího bodu. (Zdroj obrázku: Schneider Technologies)

Pro svařování L-švu, které se provádí opět v kontinuálních procesech, jsou masky otáčeny. (Zdroj obrázku: Schneider Technologies)

Od nápadu po uvedení do provozu nejmodernějšího výrobního systému na světě pro FFP2 ochranné masky uplynulo pouhých deset měsíců. Zařízení s ultrazvukovými řešeními pro kontinuální a taktované ultrazvukové svařování Weber Ultrasonics umožňuje plně automatickou výrobu a balení 120 masek za minutu.

Je Velikonoční neděle 2020, první vlna koronaviru drží svět v šachu, když Stephan Schneider čte zprávu o chaosu s maskami: dýchací a FFP2 masky jsou v Evropě prakticky nedostupné a pokud jsou, tak pouze za předražené ceny z Asie a často s pochybnou kvalitou. Tento příspěvek dává diplomovanému inženýrovi a vášnivému strojnímu konstruktérovi nápad, že sám vyvine FFP2 masku a potřebnou výrobní techniku, a tím dlouhodobě vybuduje bezpečnou a konkurenceschopnou výrobu masek „Made in Germany“. Společnost Schneider Technologies GmbH + Co. KG, založená v roce 1998, se specializuje na vývoj, konstrukci a výrobu speciálních strojů a výrobních linek pro široké spektrum zákazníků, například z automobilového, elektrotechnického, sanitárního a chemického průmyslu. Klíčovou kompetencí je automatizace a racionalizace výroby a montáže.

Maska a technika zařízení vyvíjeny paralelně

S vlastním vývojem ochranných pomůcek a ultrazvukovým svařováním, které je při výrobě masek klíčovým krokem, společnost vstoupila na novou půdu. „Abychom vůbec získali představu o termoplastickém materiálu, tzv. netkaných textiliích, ze kterých jsou masky vyrobeny, jejich zpracování a na co si dát pozor, absolvovali všichni účastníci projektu školení u Institutu textilního inženýrství (ITA) na RWTH Aachen. Společně s ITA byl také vyvinut design masky, který je přizpůsoben evropským tvarům hlavy,“ uvádí Stephan Schneider.

Stejně pragmaticky přistoupil jednatel k plánování výrobní linky. Podrobné průzkumy dostupných strojů na trhu poskytly vodítka, kde je třeba začít, aby se dosáhlo výrazně lepší kvality, výkonu a dostupnosti. Výrobní technika měla být plně automatická a téměř bezobslužná. Cílem bylo zvýšit maximální možnou výrobní kapacitu z 60 na 120 masek za minutu. Vyšší dostupnost zařízení, stabilní konstrukce a integrované balení měly také nejvyšší prioritu. Tyto požadavky a zkušenosti z více než 400 realizovaných speciálních zařízení byly začleněny do koncepce výrobní techniky. „Protože svařovací procesy a zejména přivařování ušních pásků jsou procesy s vlivem na kvalitu, hledali jsme partnera s zkušenostmi v oblasti svařování masek,“ vysvětluje jednatel.

Technické řešení, poradenství a podpora rozhodly

Stephan Schneider se rozhodl pro ultrazvukové zařízení Weber Ultrasonics AG, jednoho z předních světových výrobců ultrazvukových komponentů pro svařování, řezání a čištění, stejně jako modulárních řešení pro přivařování ušních pásků. Klíčovým faktorem bylo technologické konceptuální řešení svařovacích systémů a rozsáhlé zkušenosti společnosti s zpracováním netkaných textilií. „Weber nabízí generátory, konvertory a boostery pro maskové svařovací procesy jako standardní komponenty, pouze sonotrody jsou přizpůsobovány na míru. To nám umožnilo v této oblasti rychle postupovat bez nákladného a časově náročného vývoje. Tento aspekt, stejně jako kvalitní, solidní poradenství a velmi otevřená komunikace, například ohledně řešení přivařování ušních pásků a návrhu válců, nás již při prvním setkání přesvědčily. Proto jsme se spontánně rozhodli pro Weber a již jsme nejednali s jinými výrobci,“ doplňuje Stephan Schneider. Komponentní výrobce také poskytl komplexní podporu při ověřování parametrů procesu. To bylo provedeno svařovacími zkouškami v technickém centru Weber s originálním materiálem masek od Schneider. Skládá se ze tří různých netkaných vrstev, přičemž střední vrstva je již spojený kombinovaný materiál. „Naším cílem není pouze vyrábět kvalitní masky pomocí výrobní linky, ale také prodávat výrobní techniku. Abychom mohli flexibilně reagovat na specifické požadavky zákazníků, je zařízení navrženo tak, aby zpracovávalo až pět vrstev netkaných textilií,“ poznamenává Stephan Schneider.

Plně automatická výroba s kontinuálním a taktovaným svařováním

Výrobní linka je vybavena celkem sedmi ultrazvukovými svařovacími systémy. Ultrazvukové generátory Sonic Digital HS3 s výkonem 2000 wattů disponují pěti režimy svařování, což umožňuje spolehlivou realizaci jak kontinuálního, tak taktovaného svařování. Navíc inovativní funkce zajišťují maximální bezpečnost procesu. Patří sem například Teach-In, který automaticky určí optimální startovní frekvenci a regulační parametry připojených kmitacích systémů, a funkce Sonoscan, která identifikuje správnou pracovní frekvenci. Teplotní sledování pak automaticky upravuje frekvence v důsledku změn teploty a kompenzuje je.

Po nasazení rolí netkané textilie na navíjecí zařízení začíná plně automatický proces vložením nosních výztuh. Poté se kontury masky svařují v kontinuálním procesu. Tento konvertor svařování, vyrobený z titanu, byl speciálně navržen pro nepřerušované provozy. Pro plynulou změnu z průběžných na taktované procesy je integrován mezisklad, ze kterého jsou masky nejprve potištěny v tiskové jednotce s výrobními údaji, označením CE a číslem zkoušky. Následuje přivařování ušních pásků ve dvou stanicích. Díky speciální konstrukci stanic pro svařování ušních pásků a návrhu kmitacích systémů a sonotrod z titanu je zajištěno správné provedení každého svařovacího bodu. Následuje další mezisklad, protože následné tvarování masek a svařování L-švu probíhá opět v kontinuálních procesech. V dalším kroku jsou masky vystřiženy, automaticky předány do zařízení na balení do tubusových sáčků a jednotlivě baleny. Nakonec je automaticky sestavena objednávka deseti nebo dvaceti masek s následným balením do prodejních krabic, které robotem jsou vloženy do přepravních krabic. Požadavek na konstrukci „Od netkané textilie až po balení“ je tak plně splněn.

Všechny kroky procesu jsou monitorovány senzory a kamerovými systémy a naměřené výsledky jsou průběžně porovnávány s definovanými, v řídicí jednotce uloženými cílovými hodnotami. To umožňuje, aby masky, které nejsou v souladu s požadavky, byly automaticky vyloučeny ve třídicích stanicích před a po balení.

Inovativní výrobní linka umožňuje v evropských zemích s vysokými mzdami hygienicky a za ceny konkurenceschopné i proti asijským výrobcům vyrobit až 100 milionů kvalitních FFP2 masek ročně. „Jsme přesvědčeni, že nám vedoucí technologie svařování masek a bezkompromisní podpora Weber Ultrasonics pomohly realizovat tento projekt ve vysoké kvalitě a za méně než rok,“ uzavírá Stephan Schneider.