120 FFP2-maszkot gyárt és csomagol automatikusan percenként

„A szövetből a csomagolásba” - az innovatív gyártósor lehetővé teszi, hogy percenként 120 kiváló minőségű FFP2 maszkot gyártsanak és csomagoljanak automatikusan. (Kép forrása: Schneider Technologies)

A kontúrhegesztéshez használt szabványos konvertert kifejezetten a folyamatos hegesztési módhoz fejlesztették ki. Egy kiegyenlítő kontúr a szalag szélén biztosítja a stabil amplitúdót. (Kép forrása: Schneider Technologies)

A gyártósoron akár öt szálas szövetből készült maszkokat is gyárthatnak. (Kép forrása: Schneider Technologies)

Az orrkarikák hegesztésekor a hegesztőállomások speciális kialakítása, valamint a lengő rendszerek és a Sonotrodok tervezése biztosítja minden egyes hegesztési pont helyes kivitelezését. (Kép forrása: Schneider Technologies)

A folyamatos folyamatok során ismételten végzett L-varrat hegesztésekor a maszkokat elforgatják. (Kép forrása: Schneider Technologies)

Az ötlettől a világ legmodernebb FFP2 védőmaszk gyártási rendszerének üzembe helyezéséig mindössze tíz hónap telt el. A Weber Ultrasonics ultrahangos megoldásokat alkalmazó berendezése lehetővé teszi, hogy 120 maszkot percenként teljesen automatikusan gyártsanak és csomagoljanak.

2020 húsvétvasárnapján, amikor az első koronavírus-hullám megragadta a világot, Stephan Schneider egy beszámolót olvas a maszkok káoszáról: Európában szinte alig elérhetőek a légzésvédő- és FFP2 maszkok, és ha vannak is, akkor csak túlzott árakon, Ázsiából származó, részben kétes minőségű termékek formájában. A cikk inspirálta a diplomás mérnököt és szenvedélyes gépészmérnököt arra, hogy saját maguk fejlesszenek ki FFP2 maszkokat és ehhez szükséges gyártástechnológiát, hosszú távon pedig egy biztonságos és versenyképes, „Made in Germany” maszkgyártást építsenek ki. A 1998-ban alapított Schneider Technologies GmbH + Co. KG specializálódott különleges gépek és gyártósorok fejlesztésére, kivitelezésére széles ügyfélkör számára, például az autó-, elektromos-, egészségügyi- és vegyiparban. Alapvető kompetenciájuk a gyártás és összeszerelés automatizálása és racionalizálása.

Maszk és berendezéstechnika párhuzamos fejlesztése

A vállalat új területre lépett a személyi védőfelszerelések gyártásával és az ultrahangos hegesztéssel, amely a maszkok gyártásában egy döntő lépés. „Annak érdekében, hogy egyáltalán érzékeljük a termoplasztikus anyag, az úgynevezett nonwovens, amiből a maszkok készülnek, feldolgozását és figyelembe veendő szempontjait, minden projekt résztvevő képzést kapott az RWTH Aachen Textiltechnik Intézetétől (ITA). Az ITA-val együtt fejlesztettük ki a maszktervet is, amely európai fejformákhoz igazított” – mondja Stephan Schneider.

Ugyancsak pragmatikusan közelítette meg a gyártósor tervezését az ügyvezető. Részletes kutatások az elérhető gépekről iránymutatást adtak arra, hol kell beavatkozni a jobb minőség, teljesítmény és rendelkezésre állás érdekében. Ennek megfelelően a gyártástechnológiának magas fokon automatizáltnak és szinte emberi beavatkozás nélkülinek kellett lennie. A cél az volt, hogy a korábbi maximális 60 maszk/perc helyett 120 darabot gyártsanak. A magas berendezés rendelkezésre állás, stabil szerkezet és beépített csomagolás szintén elsődleges szempont volt. Ezek az elvárások és a több mint 400 megvalósított különleges gép tapasztalatai beépültek a gyártástechnológia koncepciójába. „Mivel a hegesztési folyamatok, különösen a fülpántok hegesztése minőségkritikus lépések, olyan partner után kutattunk ezekhez a kulcsfontosságú alkatrészekhez, aki tapasztalattal rendelkezik a maszkhegesztés terén” – magyarázza az ügyvezető.

Technikai megoldás, tanácsadás és támogatás döntő szerepet játszott

Stephan Schneider az ultrahangos berendezéseket a Weber Ultrasonics AG-tól választotta, amely a világ egyik vezető gyártója ultrahangos komponenseknek a hegesztéshez, vágáshoz és tisztításhoz, valamint moduláris megoldásoknak az Ohrbänder (fülpántok) hegesztéséhez. A döntésben szerepet játszottak a technológiai koncepciók, a vállalat széleskörű tapasztalatai a nonwovens feldolgozásában. „A Weber generatorokat, konvertereket és booster-eket kínál a maszkhegesztési folyamatokhoz standard alkatrészként, csak a Sonotrodek (hegesztőfejek) kerülnek egyedi igények szerint kialakításra. Ez lehetővé tette számunkra, hogy ebben a szegmensben gyorsan haladjunk, költség- és időigényes fejlesztés nélkül. Ez a szempont, valamint a jó, megbízható tanácsadás és az igen nyitott kommunikáció, például a fülpántok hegesztésének megoldásairól és a hengerek kialakításáról, már az első találkozón lenyűgözött minket. Ezért spontán a Weber mellett döntöttünk, és nem beszélgettünk más gyártókkal” – egészíti ki Stephan Schneider. A komponensgyártó a folyamatparaméterek ellenőrzésében is nyújtott támogatást, amelyhez hegesztési próbákat végeztek a Weber műszaki központjában, az eredeti Schneider maszkanyaggal. Ez három különböző szövetből áll, középen egy már összekapcsolt kombinált anyag található. „Célunk nemcsak az, hogy a gyártósorral kiváló minőségű maszkokat készítsünk, hanem az is, hogy értékesítsük a gyártástechnológiát. Ahhoz, hogy rugalmasan tudjunk alkalmazkodni az ügyfélspecifikus igényekhez, a berendezés akár öt szövetréteget is feldolgoz” – jegyzi meg Stephan Schneider.

Teljesen automatikus gyártás, folyamatos és időzített hegesztéssel

A gyártósor összesen hét ultrahangos hegesztő rendszerrel van felszerelve. A Industry 4.0-kompatibilis Sonic Digital HS3 hegesztőgenerátorok, amelyek egyenként 2000 watt teljesítményűek, öt hegesztési móddal rendelkeznek, így megbízhatóan valósítható meg a folyamatos és időzített hegesztés is. Emellett innovatív funkciók biztosítják a maximális folyamatbiztonságot. Ilyen például a Teach-In, amely automatikusan meghatározza az optimális kezdőfrekvenciát és szabályozási paramétereket a csatlakoztatott rezgőrendszerekhez, valamint az Sonoscan funkció, amely azonosítja a megfelelő munkafrekvenciát. A hőmérséklet-követés automatikusan számítja ki a hőmérséklet-változások miatti frekvenciaeltolódásokat és kiegyenlíti azokat.

A szövettekercsek felhelyezése után a teljesen automatikus folyamat elindul a nasálmerevítők behelyezésével. Ezután a maszk kontúrját folyamatosan hegesztik. A titanból készült hegesztőkonvertert kifejezetten megszakítás nélküli alkalmazásokra fejlesztették ki. A zökkenőmentes váltáshoz a folyamatok között egy köztes tároló van beépítve, ahonnan a maszkokat először nyomtatóegységben nyomtatják a gyártói adatokkal, CE-jelzéssel és ellenőrzésszámmal. Ezután két állomáson történik a fülpántok hegesztése. A speciális konstrukció és a titanból készült rezgőrendszerek, valamint a Sonotrodek kialakítása biztosítja, hogy minden egyes hegesztési pont megfelelően készüljön el. Ezután egy újabb köztes tároló következik, mivel a maszkok formázása és az L-varrás hegesztése ismét folyamatos folyamatként történik. A következő lépésben a maszkokat kivágják, automatikusan átadják egy csőzsákos csomagoló gépnek, és egyedileg csomagolják. Végül tíz vagy húsz maszk automatikus összekészítése és csomagolása történik értékesítési kartondobozokba, amelyeket robotok helyeznek át szállítási dobozokba. A „A textilanyagtól a csomagolásig” koncepció teljes mértékben megvalósult.

Az összes folyamatot érzékelők és kamerarendszerek felügyelik, az eredményeket folyamatosan összevetik a vezérlésben tárolt, meghatározott referenciaértékekkel. Ez lehetővé teszi, hogy a nem megfelelően vagy nem megfelelő minőségben gyártott, csomagolt maszkokat automatikusan kiszűrjék a szortírozó állomásokon, még a csomagolás előtt és után.

Az innovatív gyártósor lehetővé teszi, hogy Európa magas bérköltségű országaiban akár 100 millió magas minőségű FFP2 maszkot gyártsanak évente higiénikus körülmények között, versenyképes áron, még az ázsiai versenytársakkal szemben is. „Biztosak vagyunk benne, hogy a maszkhegesztés vezető technológiája és a Weber Ultrasonics kompromisszum nélküli támogatása segített abban, hogy ezt a projektet magas színvonalon, kevesebb mint egy év alatt valósítsuk meg” – zárja Stephan Schneider.