Produrre e imballare automaticamente 120 maschere FFP2 al minuto

"Dal tessuto alla confezione" - la linea di produzione innovativa consente di produrre e confezionare automaticamente 120 maschere FFP2 di alta qualità al minuto. (Fonte immagine: Schneider Technologies)

Il convertitore standard utilizzato per la saldatura a filo è stato sviluppato appositamente per la modalità di saldatura continua. Una contorno di compensazione sul bordo della pista garantisce un'ampiezza stabile. (Fonte immagine: Schneider Technologies)

Nella linea di produzione è possibile realizzare maschere composte da fino a cinque strati di non tessuto. (Fonte immagine: Schneider Technologies)

Durante la saldatura degli orecchini, la particolare costruzione delle stazioni di saldatura e la progettazione dei sistemi di oscillazione e delle sonotrodi garantiscono l'esecuzione corretta di ogni singolo punto di saldatura. (Fonte immagine: Schneider Technologies)

Per la saldatura della saldatura a L, che viene eseguita nuovamente in processi continui, le maschere vengono ruotate. (Fonte immagine: Schneider Technologies)

Dalla idea all'avvio del sistema di produzione più moderno al mondo per maschere di protezione FFP2 sono passati appena dieci mesi. L'impianto con soluzioni ad ultrasuoni per la saldatura continua e a ciclo controllato di Weber Ultrasonics consente di produrre e imballare automaticamente 120 maschere al minuto.

È domenica di Pasqua 2020, la prima ondata di Covid-19 ha messo il mondo in crisi, quando Stephan Schneider legge un rapporto sul caos delle maschere: le maschere di protezione respiratoria e FFP2 sono praticamente introvabili in Europa e, se ci sono, solo a prezzi esorbitanti dall'Asia e di qualità talvolta discutibile. Il contributo dà all'ingegnere diplomato e appassionato costruttore di macchine l'idea di sviluppare una maschera FFP2 e la tecnologia di produzione necessaria, creando così a lungo termine una produzione di maschere sicura e competitiva "Made in Germany". La Schneider Technologies GmbH + Co. KG, fondata nel 1998, è specializzata nello sviluppo, progettazione e costruzione di macchine speciali e linee di produzione per un'ampia gamma di clienti, ad esempio dell'industria automobilistica, elettrica, sanitaria e chimica. Una competenza chiave risiede nell'automazione e razionalizzazione della produzione e dell'assemblaggio.

Maschera e tecnologia dell'impianto sviluppate parallelamente

Con la produzione di dispositivi di protezione individuale e la saldatura ad ultrasuoni, che rappresenta un passaggio fondamentale nella produzione delle maschere, l'azienda ha fatto un passo inedito. "Per acquisire almeno un senso del materiale termoplastico, i cosiddetti non tessuti, di cui sono fatte le maschere, la loro lavorazione e cosa bisogna considerare, tutti i partecipanti al progetto hanno ricevuto una formazione presso l'Istituto di Tecnologia Tessile (ITA) dell'RWTH Aachen. Insieme all'ITA è stato sviluppato anche il design della maschera, adattato alle teste europee", riferisce Stephan Schneider.

Il direttore generale ha affrontato anche con pragmatismo la pianificazione della linea di produzione. Ricerche dettagliate sulle macchine disponibili sul mercato hanno fornito indicazioni su dove intervenire per ottenere una soluzione significativamente migliore in termini di qualità, prestazioni e disponibilità. Di conseguenza, la tecnologia di produzione doveva essere altamente automatizzata e quasi senza operatori. L'obiettivo era produrre 120 pezzi invece dei massimi 60 possibili finora. Un'alta disponibilità dell'impianto, una costruzione stabile e un imballaggio integrato avevano la massima priorità. Questi requisiti e l'esperienza di oltre 400 impianti speciali realizzati sono stati integrati nella progettazione della tecnologia di produzione. "Poiché i processi di saldatura e in particolare la saldatura delle alette auricolari sono processi di qualità, cercavamo un partner con esperienza nella saldatura di maschere", spiega il direttore.

Soluzione tecnica, consulenza e supporto decisi

Stephan Schneider ha scelto l'attrezzatura ad ultrasuoni di Weber Ultrasonics AG, uno dei principali produttori mondiali di componenti ad ultrasuoni per saldare, tagliare e pulire, nonché di soluzioni modulari per la saldatura delle alette auricolari. Decisivi sono stati il concetto tecnologico delle soluzioni di saldatura, l'esperienza approfondita dell'azienda nella lavorazione dei non tessuti. "Weber offre generatori, convertitori e booster per i processi di saldatura delle maschere come componenti standard, solo i sonotrodi vengono adattati su misura. Ciò ci ha permesso di progredire rapidamente in questo settore senza costose e lunghe attività di sviluppo. Questo aspetto, insieme alla buona consulenza, alla comunicazione molto aperta, ad esempio sulle soluzioni per la saldatura delle alette e sulla progettazione dei rulli, ci ha impressionato fin dal primo incontro. Abbiamo quindi deciso spontaneamente per Weber e non abbiamo più contattato altri produttori", aggiunge Stephan Schneider. Il produttore di componenti ha fornito anche un supporto completo nella verifica dei parametri di processo. Ciò è stato fatto tramite prove di saldatura nel laboratorio di Weber con il materiale originale delle maschere di Schneider. È composto da tre diversi tessuti non tessuti, con uno strato intermedio di un materiale combinato già unito. "Il nostro obiettivo non è solo produrre maschere di alta qualità con la linea di produzione, ma anche vendere la tecnologia di produzione. Per poter rispondere in modo flessibile alle esigenze specifiche dei clienti, l'impianto è progettato per lavorare fino a cinque strati di non tessuto", osserva Stephan Schneider.

Produzione completamente automatica con saldatura continua e a ciclo controllato

La linea di produzione è dotata di sette sistemi di saldatura ad ultrasuoni. I generatori di saldatura Sonic Digital HS3, con una potenza di 2000 watt ciascuno, compatibili con Industry 4.0, dispongono di cinque modalità di saldatura, consentendo di realizzare in modo affidabile sia saldature continue che a ciclo controllato. Inoltre, funzioni innovative garantiscono la massima sicurezza del processo. Tra queste, il Teach-In, che determina automaticamente la frequenza di avvio ottimale e i parametri di regolazione dei sistemi oscillanti collegati, e la funzione Sonoscan, che identifica la frequenza di lavoro corretta. La gestione della temperatura calcola le variazioni di frequenza dovute alle variazioni di temperatura e le compensa automaticamente.

Dopo aver posizionato le bobine di tessuto non tessuto sui coiler, il processo completamente automatico inizia con l'inserimento delle alette nasali. Successivamente, i contorni della maschera vengono saldati in un processo continuo. Il convertitore di saldatura, realizzato in titanio, è stato sviluppato appositamente per applicazioni senza interruzioni. Per garantire un cambio senza problemi tra processi a ciclo e a ciclo controllato, è integrato un buffer intermedio, da cui le maschere vengono inizialmente stampate con i dati del produttore, il marchio CE e il numero di controllo. Successivamente, in due stazioni, vengono saldate le alette auricolari. La progettazione speciale delle stazioni di saldatura delle alette e la disposizione dei sistemi oscillanti e dei sonotrodi in titanio assicurano l'esecuzione corretta di ogni singolo punto di saldatura. Segue un altro buffer intermedio, poiché la successiva modellatura delle maschere e la saldatura della cucitura a L avvengono di nuovo in processi continui. Nel passo successivo, le maschere vengono tagliate, automaticamente trasferite a un impianto di confezionamento in sacchi e imballate singolarmente. Infine, viene eseguita una preparazione automatica di dieci o venti maschere, con successivo imballaggio in scatole di vendita, che vengono poi posizionate nei cartoni di trasporto da un robot. La richiesta di "dalla non tessuto all'imballaggio" è così completamente soddisfatta.

Tutti i passaggi del processo sono monitorati tramite sensori e sistemi di telecamere, e i risultati ottenuti vengono confrontati continuamente con valori di riferimento definiti nel sistema di controllo. Ciò consente di scartare automaticamente le maschere non conformi o mal imballate nelle stazioni di smistamento prima e dopo l'imballaggio.

La linea di produzione innovativa permette di produrre fino a 100 milioni di maschere FFP2 di alta qualità all'anno in Europa, anche in paesi ad alto costo del lavoro, in modo igienico e a prezzi competitivi rispetto alla concorrenza asiatica. "Siamo convinti che la tecnologia leader per la saldatura delle maschere e il supporto senza compromessi di Weber Ultrasonics ci abbiano aiutato a realizzare questo progetto di alta qualità in meno di un anno", conclude Stephan Schneider.