Fabricación y envasado automáticos de 120 máscaras FFP2 por minuto

"De la felpa al embalaje" - la línea de producción innovadora permite fabricar y envasar automáticamente 120 mascarillas FFP2 de alta calidad por minuto. (Fuente de la imagen: Schneider Technologies)

El convertidor estándar utilizado para la soldadura por contorno fue desarrollado específicamente para el modo de soldadura continua. Una contorno compensatorio en el borde de la pista garantiza una amplitud estable. (Fuente de la imagen: Schneider Technologies)

En la línea de producción, se pueden fabricar mascarillas con hasta cinco capas de tela no tejida. (Fuente de la imagen: Schneider Technologies)

Al soldar los aros de las orejas, la construcción especial de las estaciones de soldadura y el diseño de los sistemas de oscilación y las sonotrodes aseguran la correcta ejecución de cada punto de soldadura. (Fuente de la imagen: Schneider Technologies)

Para la soldadura de la costura en L, que se realiza nuevamente en procesos continuos, las máscaras se giran. (Fuente de la imagen: Schneider Technologies)

De la idea a la puesta en marcha del sistema de producción más moderno del mundo para mascarillas de protección FFP2, solo transcurrieron diez meses. La planta, con soluciones de ultrasonidos para el soldado continuo y sincronizado mediante ultrasonidos de Weber Ultrasonics, permite fabricar y empaquetar automáticamente 120 mascarillas por minuto.

Es Domingo de Pascua de 2020, la primera ola de COVID-19 tiene al mundo en vilo, cuando Stephan Schneider lee un informe sobre el caos de las mascarillas: las mascarillas de protección respiratoria y FFP2 son prácticamente inexistentes en Europa y, cuando hay, solo a precios excesivos de Asia y en calidad en algunos casos cuestionable. La noticia le da la idea al ingeniero diplomado y apasionado constructor de máquinas de desarrollar una mascarilla FFP2 y la tecnología de producción necesaria para crear a largo plazo una producción de mascarillas segura y competitiva "Made in Germany". La Schneider Technologies GmbH + Co. KG, fundada en 1998, está especializada en el desarrollo, construcción y fabricación de máquinas especiales y líneas de producción para un amplio espectro de clientes, por ejemplo, en las industrias automotriz, eléctrica, sanitaria y química. Una competencia clave es la automatización y racionalización de la fabricación y el montaje.

Mascarilla y tecnología de planta desarrolladas en paralelo

Con la fabricación de equipo de protección personal y el soldado por ultrasonidos, que es un paso decisivo en la producción de mascarillas, la empresa ha incursionado en territorio desconocido. "Para tener una idea del material termoplástico, los llamados no tejidos, de los que están hechas las mascarillas, su procesamiento y qué aspectos hay que tener en cuenta, todos los participantes del proyecto recibieron capacitación del Instituto de Tecnología Textil (ITA) de la RWTH Aachen. Junto con el ITA también se desarrolló el diseño de la mascarilla, adaptado a cabezas europeas", informa Stephan Schneider.

El director también abordó de manera pragmática la planificación de la línea de producción. Investigaciones detalladas sobre las máquinas disponibles en el mercado proporcionaron indicios sobre dónde había que actuar para obtener una solución significativamente mejor en términos de calidad, rendimiento y disponibilidad. En consecuencia, la tecnología de producción debía ser altamente automatizada y funcionar casi sin intervención humana. El objetivo era fabricar 120 unidades en lugar de las 60 máximas posibles por minuto. La alta disponibilidad de la planta, una construcción estable y el envasado integrado también tenían la máxima prioridad. Estos requisitos y la experiencia de más de 400 instalaciones especiales realizadas se integraron en el diseño de la tecnología de producción. "Dado que los procesos de soldadura y, en particular, la unión de los elásticos son procesos críticos en calidad, buscamos un socio con experiencia en soldadura de mascarillas para estos componentes clave", explica el director.

Decisión por soluciones técnicas, asesoramiento y apoyo

Stephan Schneider optó por equipos de ultrasonidos de Weber Ultrasonics AG, uno de los principales fabricantes mundiales de componentes de ultrasonidos para soldar, cortar y limpiar, así como de soluciones modulares para la unión de elásticos. La decisión se basó en el concepto tecnológico de las soluciones de soldadura, la amplia experiencia de la empresa en el procesamiento de no tejidos y en que "Weber ofrece generadores, convertidores y boosters para procesos de soldadura de mascarillas como componentes estándar, solo las sonotrodes se adaptan a medida. Esto nos permitió avanzar rápidamente en este campo sin trabajos de desarrollo costosos ni que consumieran mucho tiempo. Además, la buena asesoría, la comunicación muy abierta, por ejemplo, sobre soluciones para la unión de los elásticos y el diseño de los rodillos, nos impresionaron desde la primera reunión. Por eso, decidimos de forma espontánea por Weber y no consultamos a otros fabricantes", añade Stephan Schneider. El fabricante de componentes también brindó apoyo integral en la verificación de los parámetros del proceso, mediante ensayos de soldadura en el laboratorio de Weber con el material original de las mascarillas de Schneider. Este material consta de tres tejidos diferentes, siendo la capa central un material combinado ya unido. "Nuestro objetivo no solo es fabricar mascarillas de alta calidad con la línea de producción, sino también vender la tecnología de producción. Para poder responder de manera flexible a las demandas específicas de los clientes, la planta está diseñada para procesar hasta cinco capas de tejido no tejido", señala Stephan Schneider.

Producción totalmente automática con soldadura continua y sincronizada

La línea de fabricación está equipada con siete sistemas de soldadura por ultrasonidos en total. Los generadores de soldadura Sonic Digital HS3, compatibles con Industria 4.0 y con una potencia de 2000 vatios cada uno, disponen de cinco modos de soldadura, permitiendo realizar soldaduras tanto continuas como sincronizadas de manera fiable. Además, funciones innovadoras garantizan la máxima seguridad en el proceso. Entre ellas, el Teach-In, que determina automáticamente la frecuencia de inicio óptima y los parámetros de regulación de los sistemas oscilantes conectados, e identifica la frecuencia de trabajo correcta mediante la función Sonoscan. La regulación de temperatura calcula desplazamientos de frecuencia por cambios térmicos y también los compensa automáticamente.

Tras colocar los rollos de tejido en los enrolladores, comienza el proceso totalmente automático con la inserción de las varillas nasales. Luego, en un proceso continuo, se soldan los contornos de la mascarilla. El convertidor de soldadura, fabricado en titanio, fue desarrollado específicamente para aplicaciones sin interrupciones. Para facilitar el cambio sin problemas entre procesos de producción en línea y sincronizados, se integra un almacén intermedio desde el cual las mascarillas se imprimen primero en una unidad de impresión con los datos del fabricante, marcado CE y número de control. Después, en dos estaciones, se unen los elásticos. La construcción especial de las estaciones de soldadura de los elásticos y el diseño de los sistemas oscilantes y sonotrodes en titanio aseguran la correcta ejecución de cada punto de soldadura. A continuación, se añade otro almacén intermedio, ya que la conformación posterior de las mascarillas y la soldadura de la costura en L se realizan en procesos continuos. En el siguiente paso, las mascarillas se recortan, se transfieren automáticamente a una máquina de envasado en bolsas y se empaquetan individualmente. Finalmente, se realiza una preparación automática de diez o veinte mascarillas para su envío, con posterior embalaje en cajas de venta, que luego son colocadas en cajas de transporte por un robot. La premisa de la construcción "Desde el tejido no tejido hasta el embalaje" se ha cumplido completamente.

Todos los pasos del proceso son monitorizados mediante sensores y sistemas de cámaras, y los resultados obtenidos se comparan continuamente con los valores de referencia definidos en el control. Esto permite que las mascarillas que no cumplen con los estándares de calidad en producción o embalaje se separen automáticamente en estaciones de clasificación antes y después del embalaje.

La línea de producción innovadora permite, en los países de Europa con altos costes laborales, producir hasta 100 millones de mascarillas FFP2 de alta calidad al año de forma higiénica y a precios competitivos frente a la competencia asiática. "Estamos convencidos de que la tecnología líder en soldadura de mascarillas y el apoyo incondicional de Weber Ultrasonics nos han ayudado a realizar este proyecto con alta calidad y en menos de un año", concluye Stephan Schneider.