Produkcja i pakowanie w pełni automatyczne 120 masek FFP2 na minutę

„Z włókniny do opakowania” - innowacyjna linia produkcyjna umożliwia automatyczne wyprodukowanie i zapakowanie 120 wysokiej jakości masek FFP2 na minutę. (Źródło obrazu: Schneider Technologies)

Standardowy konwerter używany do spawania konturowego został specjalnie opracowany dla trybu ciągłego spawania. Kontur wyrównujący na krawędzi pasa zapewnia stabilną amplitudę. (Źródło obrazu: Schneider Technologies)

Na linii produkcyjnej można wyprodukować maski z do pięciu warstw włókniny. (Źródło obrazu: Schneider Technologies)

Podczas spawania obręczy uszu specjalna konstrukcja stacji spawalniczych oraz układ drgających systemów i sonotrody zapewniają prawidłowe wykonanie każdego punktu spawalniczego. (Źródło obrazu: Schneider Technologies)

Do spawania linii L, które jest wykonywane ponownie w ciągłych procesach, maski są obracane. (Źródło obrazu: Schneider Technologies)

Od pomysłu do uruchomienia najbardziej nowoczesnego na świecie systemu produkcyjnego masek ochronnych FFP2 minęło zaledwie dziesięć miesięcy. Instalacja z ultradźwiękowymi rozwiązaniami do ciągłego i taktowanego zgrzewania ultradźwiękowego od Weber Ultrasonics umożliwia pełną automatyzację produkcji i pakowania 120 masek na minutę.

Jest Niedziela Wielkanocna 2020 roku, pierwsza fala koronawirusa opanowała świat, gdy Stephan Schneider czyta raport o chaosie związanym z maskami: maski ochronne i FFP2 są praktycznie niedostępne w Europie, a jeśli są, to tylko po zawyżonych cenach z Azji oraz w części wątpliwej jakości. Ten artykuł zainspirował inżyniera dyplomowanego i pasjonującego się maszynami do opracowania własnej maski FFP2 oraz technologii produkcji, aby na dłuższą metę zbudować bezpieczną i konkurencyjną produkcję masek „Made in Germany”. Firma Schneider Technologies GmbH + Co. KG założona w 1998 roku specjalizuje się w rozwoju, konstrukcji i budowie maszyn specjalnych oraz linii produkcyjnych dla szerokiego spektrum klientów, na przykład z przemysłu motoryzacyjnego, elektrycznego, sanitarnego i chemicznego. Kluczową kompetencją jest automatyzacja i racjonalizacja produkcji i montażu.

Maska i technologia instalacji rozwijane równolegle

Firma wkroczyła na nowy teren, produkując osobiste środki ochrony i zgrzewając ultradźwiękowo, co jest kluczowym etapem produkcji masek. „Aby w ogóle poczuć materiał termoplastyczny, tak zwane nonwovens, z którego składają się maski, ich obróbkę i co należy brać pod uwagę, wszyscy uczestnicy projektu przeszli szkolenie w Instytucie Techniki Tekstylnej (ITA) na RWTH Aachen. Wspólnie z ITA opracowano również projekt maski, dostosowany do europejskich głów” – relacjonuje Stephan Schneider.

Równie pragmatycznie podszedł do planowania linii produkcyjnej. Szczegółowe badania dostępnych na rynku maszyn dostarczyły wskazówek, od czego zacząć, aby uzyskać rozwiązanie znacznie lepsze pod względem jakości, wydajności i dostępności. W związku z tym technologia produkcji miała być wysoko zautomatyzowana i niemal bezobsługowa. Celem było wyprodukowanie 120 masek na minutę zamiast dotychczasowych maksymalnie 60. Wysoka dostępność urządzeń, stabilna konstrukcja i zintegrowane pakowanie również miały najwyższy priorytet. Te wymagania oraz doświadczenie z ponad 400 zrealizowanych maszyn specjalnych wpłynęły na koncepcję technologii produkcji. „Ponieważ procesy zgrzewania, a zwłaszcza zgrzewanie opasek na uszy, są procesami kluczowymi dla jakości, szukaliśmy partnera z doświadczeniem w zgrzewaniu masek” – wyjaśnia dyrektor.

Decydujące rozwiązanie techniczne, doradztwo i wsparcie

Stephan Schneider zdecydował się na sprzęt ultradźwiękowy Weber Ultrasonics AG, jednego z wiodących na świecie producentów komponentów ultradźwiękowych do zgrzewania, cięcia i czyszczenia, a także modułowych rozwiązań do zgrzewania opasek na uszy. Kluczowe były koncepcje technologiczne zgrzewania, bogate doświadczenie firmy w obróbce nonwovens. „Weber oferuje generatory, konwertery i boostery do procesów zgrzewania masek jako standardowe komponenty, tylko sonotrody są dostosowywane do potrzeb klienta. To pozwoliło nam szybko postępować w tym zakresie bez kosztownej i czasochłonnej pracy rozwojowej. Ten aspekt, a także solidne doradztwo i otwarta komunikacja, na przykład w zakresie rozwiązań do zgrzewania opasek na uszy i doboru wałków, już podczas pierwszego spotkania zrobiły na nas wrażenie. Dlatego spontanicznie zdecydowaliśmy się na Weber i nie rozmawialiśmy już z innymi producentami” – dodaje Stephan Schneider. Kompleksowe wsparcie zapewnił również producent komponentów podczas weryfikacji parametrów procesu. Odbywało się to poprzez próby zgrzewania w laboratorium Weber z użyciem oryginalnego materiału masek od Schneider. Składa się on z trzech różnych włóknin, przy czym środkowa warstwa to już połączony materiał kompozytowy. „Naszym celem jest nie tylko produkcja wysokiej jakości masek na linii, ale także sprzedaż technologii produkcji. Aby móc elastycznie reagować na specyficzne wymagania klientów, urządzenie jest przystosowane do obróbki do pięciu warstw włókniny” – zauważa Stephan Schneider.

W pełni automatyczna produkcja z ciągłym i taktowanym zgrzewaniem

Linia produkcyjna wyposażona jest w łącznie siedem ultradźwiękowych systemów zgrzewania. Generatory zgrzewania Sonic Digital HS3 o mocy 2000 watów, zgodne z koncepcją Industry 4.0, oferują pięć trybów zgrzewania, co pozwala na niezawodne realizowanie zarówno zgrzewania ciągłego, jak i taktowanego. Dodatkowo innowacyjne funkcje zapewniają najwyższy poziom bezpieczeństwa procesu. Należą do nich na przykład funkcja Teach-In, która automatycznie ustala optymalną częstotliwość startową i parametry regulacji podłączonych systemów drgających, oraz funkcja Sonoscan, identyfikująca właściwą częstotliwość roboczą. Funkcja śledzenia temperatury oblicza przesunięcia częstotliwości spowodowane zmianami temperatury i automatycznie je wyrównuje.

Po nałożeniu rolek włókniny na urządzenia do nawijania, rozpoczyna się w pełni automatyczny proces, w którym wkładane są noski do masek. Następnie kontury maski są zgrzewane w ciągłym procesie. Zgrzewarka wykonana ze stopu tytanu została specjalnie opracowana do nieprzerwanej pracy. Aby zapewnić płynne przejście od procesu ciągłego do taktowanego, zintegrowano bufor, z którego maski najpierw są drukowane w jednostce drukującej z oznaczeniami producenta, znakiem CE i numerem kontroli. Następnie w dwóch stanowiskach następuje zgrzewanie opasek na uszy. Specjalna konstrukcja stanowisk do zgrzewania opasek i dobór systemów drgających oraz sonotropów z tytanu zapewniają prawidłowe wykonanie każdego punktu zgrzewu. Kolejny bufor jest konieczny, ponieważ następnie maski są formowane i zgrzewane wzdłuż linii w ciągłych procesach. W kolejnym kroku maski są wycinane, automatycznie przekazywane do maszyny pakującej w worki typu „sleeve” i pojedynczo pakowane. Na końcu następuje automatyczna komisjonowanie, czyli pakowanie w opakowania sprzedażowe po dziesięć lub dwadzieścia masek, które następnie za pomocą robota są wkładane do kartonów transportowych. W ten sposób spełniono wymóg „Od włókniny do opakowania”.

Wszystkie etapy procesu są monitorowane przez czujniki i systemy kamer, a uzyskane wyniki są na bieżąco porównywane z zdefiniowanymi, zapisanymi w sterowniku wartościami docelowymi. Umożliwia to automatyczne wykluczanie z produkcji i pakowania masek, które nie spełniają jakościowych wymagań, w stacjach sortowania przed i po pakowaniu.

Innowacyjna linia produkcyjna pozwala na w Europie, w krajach o wysokich kosztach pracy, na hygieniczną i konkurencyjną cenowo produkcję do 100 milionów wysokiej jakości masek FFP2 rocznie. „Jesteśmy przekonani, że wiodąca technologia zgrzewania masek i nieustające wsparcie Weber Ultrasonics pomogły nam zrealizować ten projekt w wysokiej jakości i w mniej niż rok” – kończy Stephan Schneider.