Efficiënt voor het milieu

1. De Expositie: Een herdefiniëring van het haalbare

Natuurlijk vindt de K-Messe 2019 plaats onder de schaduw van de discussie over milieubescherming en het juiste gebruik van kunststof. De industrie staat in de plicht oplossingen te presenteren en te bewijzen welk toekomstgericht, energie-efficiënt en duurzaam grondstof kunststof kan zijn. Naar aanleiding hiervan presenteren de standpartners Beck Automation, GLAROFORM en bfa solutions een productiezelle, die de haalbaarheidsgrens van spuitgieten op vele manieren opnieuw definieert en het streven naar een circulaire economie krachtig ondersteunt.

Geproduceerd door een 4-voudige ICM-configuratie (Injection Compression Moulding) van GLAROFORM en Krauss Maffei High Performance (voorheen Netstal), maakt een 200 ml drinkbeker indruk met een baanbrekende materiaalefficiëntie. De tot nu toe onvergelijkbare dunwandige wanddikte vergroot de fysieke grenzen en leidt naast de aanzienlijke materiaalsbesparing ook tot een verdere versnelling van de gebruikelijke competitieve productcyclus. De door de methode veroorzaakte lagere behoefte aan sluitkracht en inspritzdruk vermindert de krachten die op de machine werken, wat in het kader van duurzaamheid de levensduur van de productiemachines verhoogt en het energieverbruik minimaliseert. GLAROFORM demonstreert met dit gereedschap haar innovatievermogen en brengt de filosofie van hoogste precisie en unieke stabiele constructie krachtig tot uiting.

Beck Automation presenteert een compacte high-performance IML-automatisering met een banderol-etiket. De installatie onderscheidt zich door dynamiek, processtabiliteit en een zeer hoge beschikbaarheid bij korte cyclustijden. Door de exacte samenwerking van de verschillende componenten van de automatisering, spuitgietmachine, gereedschap, etiketcategorie en optische controle, worden productiviteit en toegevoegde waarde verhoogd. Het gebruik van lichte materialen op de hoofdmotorarm en de inzet van high-performance lineaire motoren maken snelle, dynamische bewegingen mogelijk. De hoofdas beschikt over twee aandrijfmotoren. Dit verbetert de dynamiek en verlengt de levensduur van de riemen en motoren. Schuin geplaatste etikettenmagazines, waarbij het etiket met het drukbeeld naar beneden is gericht, minimaliseren de etikettavertraging. Daarom wordt een geoptimaliseerde, nauwkeurige positionering van de etiketten gegarandeerd. De etiketten worden ook bij zeer snelle cycli probleemloos gescheiden en op de kern overgedragen. De verwijdering, overdracht en het plaatsen en stapelen van de producten overtuigen door een opvallende autonomie. Nieuw in de besturing/HMI is het aangepaste logboek met gebruikersbeheer, parameterbewaking, vereenvoudigde foutanalyse en een onderhoudsinterval. Daarnaast is de IML-installatie uitgerust met een 10-camera vision-systeem van Intravis. Dit controleert de bekers 360° van buiten en voert tegelijkertijd ook een controle uit op de binnenkant van de beker.

Bovendien worden etiketten van de leverancier Verstraete gebruikt, voorzien van een digitaal watermerk. Deze nieuwe technologie maakt een efficiënte sortering mogelijk bij geschikte recyclinginstallaties. Daarnaast kunnen de digitale watermerken, die met het blote oog niet zichtbaar zijn, ook als codes worden gebruikt. Dit is al bekend van eenvoudige streep- of QR-codes.

De MES PiSolutions van het bedrijf bfa solutions ltd vormt in deze veeleisende en toekomstgerichte toepassing de interface tussen de productielijn en de ERP-laag. Het heeft de taak om de gegevens van de spuitgietmachine, handling en het kwaliteitsborgingssysteem samen te brengen, te analyseren en beschikbaar te stellen aan de verschillende gebruikers. De verschillende functies van het MES helpen om stilstandtijden, afval, productievorderingen en meer in realtime zichtbaar te maken. Zo kan snel op problemen worden gereageerd of kan een gereedschapswissel met een voorverwarmd gereedschap op het juiste moment worden voorbereid (Just-In-Time). De benutting en efficiëntie van de productiemachines en -lijnen kunnen zo aanzienlijk worden verhoogd. Dit maakt het mogelijk om nog meer energie, tijd en daarmee ook geld te besparen en bewijst opnieuw het gedachtegoed van efficiënt en duurzaam grondstofgebruik van kunststof.

Gezien de veranderende eisen van consumenten biedt de industrie vandaag de dag de mogelijkheid om een win-winsituatie voor het milieu en haar belanghebbenden te creëren. De getoonde productielijn staat met de duidelijke vermindering van slijtage en verbruik van materiaal, energie, arbeid en de installatie zelf, terwijl de output wordt verhoogd, volledig in het teken van een nog efficiëntere toekomst. De stand van de techniek van morgen presenteren wij op de K-Messe 2019 in hal 12 op stand A51-03 (Swiss Pavilion).

2. De partners: Drie succesverhalen

GLAROFORM AG

GLAROFORM is wereldwijd gevestigd als toonaangevende leverancier van high-performance spuitgietgereedschappen voor dunwandige toepassingen. Met de unieke consequente specialisatie in artikelen zoals voedings- en medische verpakkingen, bloemenknoppen en bekers, zet het bedrijf maatstaven op het gebied van productie-efficiëntie en continuïteit. Kortere cyclustijden, hogere beschikbaarheid, langere levensduur en eenvoudigere handling zijn de kernpunten bij de productontwikkeling.

In het kader van een veelbelovende samenwerking zijn de behoeften van klanten van onschatbare waarde. De persoonlijke service is even betrouwbaar, vakkundig en snel als flexibel. Het servicepakket van GLAROFORM omvat zowel uitgebreide verkoopadvies en levenslange productondersteuning als ondersteuning bij productontwikkeling - van advies over artikelontwerp ten gunste van stabiele productieprocessen tot langetermijnontwikkelingsprojecten voor nieuwe producten of modules.

Door gebruik te maken van het uitgebreide netwerk, in actieve samenwerking met toonaangevende bedrijven uit haar vakgebied en een nauwlettende observatie van de technologische vooruitgang, neemt GLAROFORM actief deel aan de verdere ontwikkeling van de spuitgiettechnologie en speelt zo altijd in op de actuele marktbehoeften. Het meest recente voorbeeld is de marktintroductie van high-performance spuitgietgereedschappen (ICM-technologie) tijdens de K-Messe 2019. In het kader van de voortdurende discussie over het juiste gebruik van kunststof heeft ICM het potentieel om een echte en duurzame oplossing te bieden voor het verminderen van het kunststofverbruik. Het proces kenmerkt zich vooral door het verminderde materiaal- en energieverbruik en biedt de industrie vele andere economische voordelen. GLAROFORM wil zich in de komende jaren positioneren als specialist in de nog relatief onontdekte niche van de ICM-technologie.

Sinds de oprichting in 1986 ontwikkelt en produceert het familiebedrijf alle gereedschappen in Zwitserland. De altijd gevolgde strategie van solide en kwalitatief groeien heeft geleid tot de structuren die nodig zijn om de markt continu te bedienen met de nieuwste technologische stand van zaken op het hoogste niveau. De medewerkers vormen een samenstelling die zeer langdurige ervaring combineert met toekomstgerichte dynamiek. De productiefaciliteit behoort tot de modernste en best onderhouden in de branche. Meer dan ooit geniet GLAROFORM vandaag het vertrouwen van gerenommeerde bedrijven uit de voedings-, medische- of agrarische industrie. Sinds 2015 is men als wereldwijde leverancier genoteerd van een toonaangevende merkhouder.

Beck Automation AG

De Beck Automation AG uit Oberengstringen (Zwitserland) behoort wereldwijd tot de toonaangevende aanbieders van automatiseringsoplossingen voor IML-etiketten (In-Mould-Labelling) in de spuitgiettechniek. Als trendsetter, pionier en “Hidden Champion” richt Beck Automation zich consequent op het decoreren en etiketteren van deksels, bekers, schaaltjes en emmers voor verschillende industrieën in de sectoren Food en Non-Food.

Georiënteerd op veeleisende klantwensen ontstaan procesechte en economische IML-robotersystemen die wereldwijd worden ingezet. De consequente focus op het toepassingsgebied IML garandeert gebruikers de beste stand van de techniek op het gebied van kwaliteit, economische efficiëntie, effectiviteit en duurzaamheid.

Het niveau van procesontwerp en de kwaliteit van de etiketten bepalen in grote mate de procesveiligheid, reproduceerbaarheid, onderdelenkwaliteit en kosteneffectiviteit. Een hoogwaardig automatiseringssysteem dat zowel op het gebied van beschikbaarheid, procesveiligheid, stabiliteit als duurzaamheid overtuigt, is cruciaal voor de return-on-investment (ROI) en het niveau van toegevoegde waarde.

Het opbouwen en onderhouden van langdurige relaties met marktpartners door een toekomstgerichte, voorspelbare bedrijfsstrategie bepaalt het handelen van de tweede en derde generatie van de familie. Deze strategie verzekert de werkgelegenheid van toegewijde en ervaren medewerkers. Het behoud van traditionele structuren, een bewezen netwerk van partners en een verantwoorde aanpassing aan veranderingen vormen, in het belang van partners, klanten en medewerkers, de basis voor een voortdurende ontwikkeling en inspiratie van het bedrijf.

Beck Automation bestaat als bedrijf sinds 1934 en vierde in 2014 haar 80-jarig jubileum. Meer dan 700 referentie-installaties onderstrepen de wereldwijde betekenis van het bedrijf. In 2017 werd in Braga/Portugal het bedrijf Robobeck opgericht. Daar wordt onder Zwitserse leiding uitsluitend de nieuwe gestandaardiseerde BASIC-IML-installatie gemonteerd.

Vanuit het Zwitserse hoofdkantoor in Oberengstringen bij Zürich worden ongeveer 50 systemen per jaar geleverd. Het bedrijf Beck Automation behaalde in 2018 met 60 medewerkers een omzet van 16 miljoen Zwitserse frank (CHF).

bfa solutions ltd

bfa solutions ltd uit Fällanden (Zwitserland) is een wereldwijd gevestigde en betrouwbare leverancier van oplossingen in automation engineering en MES-oplossingen in de spuitgiet- en assemblagebranche. Sinds de oprichting in 1981 heeft bfa een brede basis opgebouwd aan ervaring en competenties op het gebied van industriële automatisering en MES (Manufacturing Execution System, productie- en procesbeheersysteem).

Klanten profiteren hierdoor van gebundeld, praktijkgericht knowhow. De onderwerpen variëren van projectmanagement, analyse en ontwerp tot onderhoud en beheer van systemen. Thema's zoals Smart Factory, IoT of digitalisering maken al sinds jaar en dag deel uit van de kerncompetenties van bfa solutions ltd.

Door betrouwbaarheid, kwaliteit en verantwoordelijkheidsbewustzijn worden de gebieden van de klassieke automatisering en softwareontwikkeling nauw met elkaar verbonden en kunnen doorlopende oplossingen worden gerealiseerd.

Met uitgebreide competenties op het gebied van automation engineering spreekt bfa dezelfde taal als de machinebouwers en onderscheidt zich van de klassieke MES-aanbieder. Als ervaren partner begeleidt bfa haar klanten om de machines slimmer, efficiënter en daarmee toekomstbestendig te maken. Klantspecifieke programmering van PLC’s (Programmable Logic Controllers) van verschillende fabrikanten behoort net zo tot het portfolio als het onderhoud en beheer van bestaande besturingssystemen.

Het competente MES-team van bfa implementeert oplossingen voor haar klanten in alle gebieden van automatisering en digitalisering. Voor een succesvolle implementatie wordt daarbij het zelf ontwikkelde MES PiSolutions ingezet. MES PiSolutions is een modulair en schaalbaar productiebeheersysteem en dataverzamelsysteem voor alle gebieden van het spuitgieten. In tegenstelling tot veel andere MES-oplossingen ondersteunt het niet alleen de koppelingen van spuitgietmachines, maar ook van assemblage-installaties, kwaliteitsborgingsystemen, lifecycle-managementsystemen, ERP’s en andere systemen. Zo wordt niet alleen het spuitgietproces weergegeven, maar de hele procesketen. Daarmee staat het product van de klant centraal.

bfa solutions ltd begeleidt en ondersteunt haar klanten al meer dan 38 jaar. Graag begeleidt bfa ook u op weg naar Industrie 4.0 en de digitale toekomst.

3. De techniek: Moderne Verfahren

Injection Compression Moulding (ICM)

De Injection Compression Moulding (ICM) methode is een combinatie van spuitgieten en prägen. Concreet betekent dit een dynamisch inspritzproces in een gereedschap dat, in tegenstelling tot traditioneel spuitgieten, niet volledig gesloten is. Als gevolg hiervan wordt de sluitkracht daarna gebruikt om het ingespoten materiaal in het hele vormnest te verdelen. De onderstaande afbeelding illustreert het principe van de ICM.

Vooral tegenwoordig is ICM veelgebruikt bij de productie van technische onderdelen zoals bijvoorbeeld DVD’s of lenzen. In deze context biedt de ICM-technologie onmisbare voordelen op het gebied van maatvastheid en het afdrukken van structuren op het oppervlak. In de ontwikkelingsfase ligt de markt voor spuitgietinstallaties in de sector van dunwandige verpakkingen. Zowel aan de zijde van toeleveranciers als aan die van gebruikers verschijnen al eerste pioniers die de uitdagingen van deze methode aangaan en zo ecologische en economische voordelen voor het milieu, de samenleving en henzelf creëren. De volgende punten geven een samenvatting van de belangrijkste voordelen van injection compression moulding voor dunwandige verpakkingen:

- Materiaalbesparing tot 25%
Sterk verbeterd vulgedrag bij een hoge verhouding van vloeiwegwanddikte maakt aanzienlijke wanddikte-reducties mogelijk.
- Uitgebreide mogelijkheden voor grondstoffen
Door het prägen kunnen bijvoorbeeld kunststoffen worden verwerkt die vanwege hun lage smeltdoorstromingsgraad ("sterkte") niet geschikt zijn voor dunwandig spuitgieten.
- Verhoging van de output tot 5%
Door de kleinere wanddikte dalen de koel- en dus ook de productcyclus.
- Lager inspritzdruk- en sluitkrachtbehoefte tot 40%
Door de sluitkracht te gebruiken voor de materiaaldeling kan de inspritzdruk aanzienlijk worden verminderd, wat leidt tot een lagere behoefte aan sluitkracht die als tegenkracht dient voor de inspritzdruk.
- Energiebesparing tot 20%
Door de lagere behoefte aan sluitkracht en inspritzdruk.
- Lager onderhouds- en servicekosten
Door de verminderde krachten wordt de belasting van de productiemachine verminderd, wat naar verwachting leidt tot minder onderhoud.
- Vermindering van het productieoppervlak tot 15%
Omdat doorgaans kleinere spuitgietmachines met minder sluitkracht kunnen worden gebruikt, ontstaat er een besparing op het productieoppervlak.

In Mould Labeling (IML)

Aangezien de IML-technologie een zeer dynamisch proces is, wordt de kosteneffectiviteit bepaald door het niveau van alle machinecomponenten.

Allereerst worden de etiketten uit het etikettenmagazijn gezogen. In de tweede stap worden de etiketten op de kernen gelegd en met vacuüm vastgehouden. Voor de overdracht van de etiketten bewegen de kernen van het automatiseringssysteem naar de holtes. In deze fase worden de etiketten tegen het vacuüm geblazen, elektrostatisch geladen en zo in de holte “nabij de contour” aangebracht en vastgehouden.

Het niveau van procesontwerp en de kwaliteit van de etiketten bepalen in grote mate de procesveiligheid, reproduceerbaarheid, onderdelenkwaliteit en kosteneffectiviteit. Een hoogwaardig automatiseringssysteem dat zowel op het gebied van beschikbaarheid, procesveiligheid, stabiliteit als duurzaamheid overtuigt, is cruciaal voor de return-on-investment (ROI) en het niveau van toegevoegde waarde.

Digitale watermerken

Het baanbrekende project HolyGrail, geleid door Procter & Gamble en ondersteund door de Ellen MacArthur Foundation, eindigde officieel op 23 mei. Daaraan gingen drie jaar innovatie vooraf in het verbeteren van post-consumer recycling met behulp van chemische tracers en digitale watermerken, met als doel een circulaire economie dichterbij te brengen.

Deze digitale watermerken openen nieuwe mogelijkheden die momenteel niet haalbaar zijn met bestaande sorteertechnologieën, waaronder:

- Onderscheid tussen voedsel- en niet-voedselverpakkingen
- Correcte identificatie van flessen met volledige krimpetiketten
- ODR-verpakkingen (ondoorzichtig en moeilijk te recyclen, inclusief zwarte verpakkingen)
- Eenduidige een- en meerlaagse flexibele verpakkingen
- Correcte identificatie van vaste meerlaagse verpakkingsmaterialen (thermoforming, flessen, etc.)
- Veilige introductie van nieuwe materialen die de bestaande recyclingstromen niet verstoren en correcte identificatie van recycleerbare versus biologisch afbreekbare verpakkingen
- Mogelijkheid tot gesloten recyclingkringloop.

Gedurende het project is aanzienlijke vooruitgang geboekt op het gebied van digitale watermerktechnologie, met ‘onzichtbare codes’ die zowel in drukmaterialen (etiketten, sleeves, in-mould labels) als direct in vormen (PET-flessen, HDPE-flessen, thermoformbakjes, injectiegereedschappen, etc.) worden geïntegreerd.

Hierdoor wordt de verpakking intelligent, een kenmerk dat vervolgens in de gehele waardeketen kan worden gebruikt: QA en voorraadbeheer bij verwerkers; namaakcontrole in winkels, snelle controle bij detailhandelaren (2D-streepjescodes en QR-codes worden overbodig), consumentbetrokkenheid en uiteindelijk, om de cirkel te sluiten, verbeterde sortering en terugwinning.

Het aspect van consumentbetrokkenheid is bijzonder interessant, omdat de onzichtbare codes gemakkelijk door mobiele telefoons kunnen worden gelezen, wat nieuwe eigenschappen biedt – transparantie van ingrediënten, coupons/loyaliteitspunten, informatie over productgebruik/dosering en hoe de verpakking aan het einde van de levensduur moet worden behandeld – alles met één klik. In een volgende stap moet de bestaande testlijn worden doorontwikkeld tot een (half)industriële lijn, voordat de technologie later op grotere schaal kan worden geïmplementeerd.

Samenvattend heeft HolyGrail bewezen dat de digitale watermerktechnologie de aanpak van de sector voor sorteren kan revolutioneren, waarbij de efficiëntie wordt verhoogd en de kwaliteit en kwantiteit van het gerecyclede materiaal worden verbeterd.