Geschikt voor voedsel, farmacie, fotovoltaïek en meer

© Messe München GmbH

Robotoplossingen voor hygiëne- en cleanroomomgevingen staan hoog in het vaandel. Life Sciences, voedingsmiddelen, laboratoria, elektronica, halfgeleiders – de nichemarkten van weleer zijn de groeibrengers van het heden. Maar de toetredingsvoorwaarden voor robots in deze sectoren zijn zeer, zeer hoog.

Een van diegenen die het moet weten, is Peter Pühringer. Als algemeen directeur van Stäubli Robotics, een van de toonaangevende bedrijven voor robotoplossingen in hygiënegevoelige omgevingen, kent hij de branche-eisen in detail: „Het eisenprofiel aan robots in deze sectoren is zeer divers, maar in elk geval uiterst veeleisend. Bij halfgeleiderapplicaties speelt deeltjesemissie een cruciale rol, in de Life Sciences draait het om werken onder aseptische omstandigheden of bijvoorbeeld bij voedingsmiddelen om voedselveilige smeermiddelen en de weerstand van de robot tegen de gebruikelijke wash-down-reinigingsprocessen.“

In heldere taal betekent dit: standaardrobots zijn voor deze markten volledig ongeschikt. Er is vraag naar speciale uitvoeringen, hoogontwikkelde robots die onder aseptische omstandigheden kunnen werken, waterdichte zesassige robots die met een reinigingslans kunnen worden afgespoten, cleanroomrobots die zelfs de strengste cleanroomclassificatie kunnen naleven. Dergelijk hoogontwikkelde robots – dat is vooral duidelijk te zien op de automatica – onderscheiden zich al op het eerste gezicht door hun hygiëneontwerp van conventionele standaarduitvoeringen.

Dit wordt vooral duidelijk bij de Japanse leverancier Yaskawa. Terwijl de beproefde blauwe standaardrobots als betrouwbare werkmachines voor het grove werk eerder rustiek aandoen, lijken de volledig witte high-performance robots uit de Motoman HD-serie, ontwikkeld in samenwerking met het Fraunhofer-IPA, bijna uit een andere wereld te komen: hier maken ontworpen oppervlakken, interne media-leidingen, resistente materialen en talrijke hygiënische details de weg vrij voor gebruik in hygiëne- en cleanroomomgevingen.

Bijna alle gerenommeerde fabrikanten leveren inmiddels robots in hygiëneontwerp. Echter: de inspanning die de aanbieders leveren om bijvoorbeeld te voldoen aan de hygiënevoorschriften van de EHEDG (European Hygienic Engineering and Design Group), varieert sterk. De automatica biedt hier de ideale gelegenheid om robots, grijpsystemen, energieleidingen en dergelijke onder deze aspecten nader te bekijken.

Halfgeleiderfabricage: hoge drempels voor automatisering

Waarom fabrikanten deze inspanning moeten leveren, blijkt uit een sector waar bijzonder strenge cleanroom-eisen gelden: de halfgeleiderproductie. De reden: op de chips van de nieuwste generatie hebben de transistors (waarvan er op elke chip miljarden zijn) een structuurgrootte van 3 tot 10 nanometer. Ter vergelijking: een mensenhaar is 40.000 tot 60.000 nanometer dik. Het is dus duidelijk dat elk klein deeltje schadelijk kan zijn en een volledige chip onbruikbaar kan maken. Dit betekent: automatisering in supercleanroom-uitvoering is hier de norm.

Hetzelfde geldt voor andere gebieden binnen de elektronica, zoals displays, touchscreens, LED's, OLEDs…

Pharma Factory of the Future

Welke dimensies mogelijk zijn wanneer niet alleen robots, maar ook AGV's en mobiele robots geschikt worden gemaakt voor de cleanroom, wordt onderstreept door een interessant project van de machinebouwer Harro Höfliger, dat zich momenteel in de realisatiefase bevindt. Het gaat om de onbemande farmaceutische productie onder cleanroomcondities met hoge autonomieperiodes. Om dit te bereiken, moeten diverse machineonderdelen gekoppeld worden met cleanroomgeschikte mobiele robots en AGV's.

Met de Pharma Factory of the Future slaagt Harro Höfliger in deze stap. Deze sprong wordt mede mogelijk gemaakt door de oplossingscompetentie van Stäubli. Het bedrijf kon zowel cleanroomrobots als geschikte AGV's en mobiele robots leveren. Met de „Pharma Factory of the Future“ zet Harro Höfliger een geheel nieuw hoofdstuk in en levert de farmaceutische industrie kant-en-klare, volledig geautomatiseerde complete systemen die qua autonomie en efficiëntie maatstaven zullen zetten.

Groei markt voedingsmiddelenindustrie

Ook de voedingsmiddelenproductie behoort tot de grote groeimarkten voor automatisering. Daarbij maken robots zich niet meer alleen populair in secundaire verpakkingen, maar ook steeds meer in primaire processen, waarbij ze direct in contact komen met voedingsmiddelen. Hier is het gebruik van voedselveilige smeermiddelen verplicht, die bij lekkage geen gezondheidsrisico's kunnen veroorzaken. Dieter Rothenfüßer, Key Technology Manager Consumergoods/Food bij KUKA, zegt hierover: „We nemen deze eisen zeer serieus, temeer omdat onze robots steeds vaker in deze sectoren worden ingezet. Alle assen van onze HO-robots zijn daarom uitgerust met voedselveilige smeermiddelen, evenals de energievoorziening naar het robotgereedschap.“

Belangrijk voor de gebruikers: de geschiktheid van de robots voor de in de sector meerdere keren per dag voorkomende wash-down-reinigingsprocessen met soms agressieve reinigingsmiddelen. Om hiertegen bestand te zijn, moeten de robots grotendeels waterdicht zijn en de juiste beschermingsgraad bezitten. Het aanbod van geschikte machines blijft hier nog vrij beperkt.

Ook Fanuc ziet in de „Primary Food“-sector een belangrijke toekomstige markt. Hier zal het aankomen op hoe fabrikanten, integrators en machinebouwers uit de voedingsmiddelenindustrie gezamenlijk oplossingen ontwikkelen, zegt Nils Tersteegen, Marketingmanager FANUC Deutschland, en vervolgt: „De automatica is hiervoor een heel belangrijk platform.“

Wat voor Fanuc ook belangrijk is, is eenvoudige, grafische programmering via tablet – dat verhoogt de acceptatie niet alleen in de industrie die al bekend is met robotica. Bijvoorbeeld zorgt de inzet van robots bij het Bakisto-systeem dat vorige jaar op de automatica werd gepresenteerd, voor een merkbare verlichting van de bakkerijmedewerkers of personeel in de bakkerijafdelingen van discounters. Zo adresseert robotica het tekort aan vakbekwame krachten, ook in de ambachtelijke en detailhandel.

„Beyond meat and milk“

Dat de voedingsmiddelenindustrie in transitie is, blijkt uit elke oplettende supermarktbezoek. En een blik op de demografische ontwikkeling – in 2050 zullen 9,7 miljard mensen op aarde leven – onderstreept: nieuwe eiwitbronnen moeten worden ontsloten. De ENORM Biofactory in Denemarken doet precies dat – met behulp van KUKA-robots.

In de grootste commerciële insectenkwekerij van Scandinavië bedienen robots duizenden containers met zwarte soldaatvliegen. Van 25 kilo eieren van deze vlieg worden binnen twaalf dagen 100 ton larven. Omdat de larven zich ook voeden met afvalstoffen uit de „normale“ voedselproductie, lossen ze tegelijkertijd een afvalverwerkingsprobleem op en groeien ze met een zeer lage CO2-voetafdruk. De robots in hygienic oil-uitvoering vullen, legen en stapelen de kisten, die tot 60 kg wegen – een nieuwe en veelbelovende markt voor automatisering, die hier bijdraagt aan de productie van duurzame voeding.

Conclusie: de consequente verdere ontwikkeling van robotica en alle belangrijke machineonderdelen zorgt ervoor dat de grenzen voor automatisering in hygiënegevoelige of aseptische gebieden steeds verder worden opgeschoven. Wat gisteren nog als niet te automatiseren werd beschouwd, kan morgen al standaard zijn in de automatisering.