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    Lasst Roboter agieren – Die Robotronic AG entwickelt High-Tech-Roboter für die Verpackungsindustrie

    Unternehmensprofile

    Ist es möglich, die Automatisierungstechnik so zu verbessern, dass sich Maschinenkonzepte den ständig wandelnden Anforderungen flexibel anpassen und Produktionsprozesse optimierter ablaufen?

    Diese Frage stellte sich Mike Weber, Gründer der Robotronic AG in Winterthur, vor zwölf Jahren. Inzwischen hat sich das Unternehmen durch die Entwicklung flexibler automatisierter Verpackungslösungen einen guten Namen und europaweit einen hohen Bekanntheitsgrad erarbeitet.

    Wenn sich eine Tür öffnet …

    Wie kam es zu dieser Entwicklung? 2001 gründete Weber eine Firma mit dem Ziel, neue flexible Verpackungslösungen für die pharmazeutische und medizinaltechnische Industrie zu entwickeln.

    Abb. 1: Mike Weber ist Geschäftsführer und Gründer der Robotronic AG. Seit mehr als 25 Jahren ist er in den Bereichen Automation, Robotik und Pharma Packaging tätig (Quelle: alle Abbildungen Robotronic AG).

    2007 suchte Mitsubishi Electric eine Vertretung für Industrieroboter in der Schweiz. Die Firma Robotronic AG wurde gegründet, um Mitsubishis Industrieroboter zu vertreiben und gleichzeitig mit der schon bestehenden Organisation in Kooperation roboterbasierte Verpackungsmaschinen herzustellen.

    Weber hatte die Zeichen der Zeit erkannt. Ein neuer Trend in der pharmazeutischen Verpackungsindustrie setzte sich durch. Es reichte nicht mehr aus, immer schnellere Verpackungsmaschinen aufzustellen. Die Anforderungen hatten sich mit den Jahren verändert. Immer häufiger tauchte der Wunsch nach Just-in-Time-Produktionen für kleine Losgrößen auf. Die pharmazeutische Industrie hatte aber oftmals an ihren Produktions- und Verpackungsstandorten einen Maschinenpark aufgebaut, der den neusten Trends nicht gerecht werden konnte.

    Die Herausforderung

    Selbst die Maschinen neuerer Generation sind den modernen Anforderungen oft nicht gewachsen. Formatsätze sind zu teuer, die Anpassung an veränderte Produktionswünsche nicht möglich oder zu aufwändig. Gefragt sind flexible Lösungen für automatisierte Verpackungsprozesse, die gleich mehrere Bedingungen neben den schon genannten berücksichtigen. Hier seien nur einige der zugrunde liegenden Probleme aufgezählt:

    • die zunehmende Vielfalt der Verpackungsaufmachungen

    • die abnehmende Stückzahl für einzelne Losgrößen

    • die Berücksichtigung länderspezifischer Vorschriften

    • veränderte Marketinganforderungen

    • der Kostenfaktor der Verpackung

    • neue Anforderungen in der Qualitätskontrolle

    • die Möglichkeit zur Rückverfolgung von Produkten.

    Modernes Management

    Robotronic begegnet den Herausforderungen auf verschiedenen Ebenen: in der Entwicklung, im Produktionsbereich, in Vertrieb, Support und Service.

    Alle Prozesse und Abteilungen wurden in einer skalierbaren Struktur aufgebaut. Verschiedene Partnerfirmen erlauben es, jederzeit auf veränderte Produktionsvolumen reagieren zu können. Im Bedarfsfall ist es so sogar möglich, in nur 3-4 Monaten komplette Verpackungsmaschinen individuell für einen Kunden aufzubauen. Die Kernkompetenz liegt ausschließlich bei firmeneigenen Mitarbeitern, alle anderen Prozesse übernehmen sorgfältig evaluierte Partnerfirmen. Die Auslagerung erfolgt nur an Firmen, die den hohen Qualitätsanforderungen des Unternehmens entsprechen, jeder Auftrag wird permanent kontrolliert. So hat das Unternehmen ein Netz von langjährigen bewährten Partnern aufgebaut.

    Das Team von Robotronic unterstützt und berät Kunden in ganz Europa bei anstehenden Verpackungsproblemen. Dazu gehören die Entwicklung von maschinengängigen Verpackungen, der Einsatz von moderner Robotertechnologie für Verpackungs- oder Montageprozesse oder die kamerabasierten Inspektionsprozesse, ein Bereich in dem Firmengründer Mike Weber spezielle Kenntnisse mitbringt. Inzwischen haben er und seine Mitarbeiter viele Handlingsaufgaben zusammen mit Kunden entwickelt und umgesetzt.

    Mit dem Roboter auf Erfolgskurs

    Die Spezialisierung auf roboterbasierte Verpackungslösungen brachte die Robotronic AG auf Erfolgskurs. Roboter mit bis zu 6 Achsen und Verfahrgeschwindigkeiten von über 10m/s ermöglichen den Bau von hochdynamischen Applikationen. Dank einer Wiederholgenauigkeit von bis zu ±5 µm und der Möglichkeit, durch ausgereifte Servotechnologie auch fragile Produkte wie Glasspritzen und ähnliches schonend zu transportieren, können sowohl einfache Pick&Place Prozesse wie auch komplexe Montageaufgaben mit Unterstützung von Kamerasystemen ausgeführt werden. Dabei werden die Aufgaben zunehmend anspruchsvoller, als Beispiel seien hier die Inspektionssysteme für die Qualitätskontrolle von Parenteralia genannt.

    Abb. 2: Mitsubishi Roboter mit bis zu 6 Achsen und Verfahrgeschwindigkeiten von über 10m/s.

    Abb. 3: Die Bewegungen des Roboters können in der Roboterzelle simuliert werden.

    Ein moderner Industrieroboter hat eine Lebensdauer von 15-20 Jahren und benötigt nur einen minimalen Service. Ein weiterer Vorteil ist der einfache, standardisierte Aufbau, der es z. B. ermöglicht, in wenigen Stunden einen kompletten Arm auszutauschen. Bei einem Stillstand kann die Produktion nach nur kurzer Ausfallzeit wieder anlaufen.

    Verändert sich der Produktionsprozess, kann der Roboter umgehend mit neuen Greifern und Programmvarianten ergänzt werden, um neue Produktionsanforderungen zu erfüllen. Dadurch sinken die Kosten und die Anpassung an neue Produkte geschieht flexibel und schnell. Dabei kann es sich sowohl um komplexe Automatisierungsaufgaben, um halbautomatische Prozesse oder um bisher manuelle Aufgaben handeln. Idealerweise lassen sich so stark ermüdende oder gesundheitsschädigende Aufgaben, die bisher von Menschen ausgeführt wurden, automatisieren.

    Bei geschickter Planung amortisiert sich die Investition in die Robotertechnologie binnen einer kurzen Zeitspanne.

    Die Kostenfrage

    Viele Projekte im Auftrag von internationalen Firmen im Verpackungsmaschinensektor haben gezeigt, dass oft die gleichen Fragen diskutiert werden. Sie betreffen einerseits produktionsbedingte Schwierigkeiten:

    • Die Stückzahlen in der Produktion verändern sich schneller als geplant.

    • Der Bedarf für eine neue Verpackungslinie wurde nicht rechtzeitig geplant.

    • Die Anforderungen an die Verpackung verändern sich.

    • Die Investition in eine teure Sondermaschine rechnet sich nicht.

    Andererseits geht es um maschinenherstellungsbedingte Erschwernisse:

    • Der Bau der gewünschten Maschine benötigt oftmals 9-12 Monate ab Bestellung.

    • Der Platz in der Produktion ist begrenzt.

    • Die Sonderlösung ist aufwändig und die Herstellungskosten sehr hoch.

    Die Kosten für die Anschaffung der Maschine können nur dann gerechtfertigt werden, wenn die Wirtschaftlichkeitsrechnung entsprechend positiv ausfällt. Die Maschine muss also kostengünstiger in der Herstellung und flexibler als das bisherige Verfahren sein, damit sich der Einkauf lohnt.

    Das Modulprinzip als Antwort

    Die notwendige Rentabilität lässt sich durch das Baukastenprinzip erreichen. Eine Maschine mit den stets gleichen Grundkomponenten wird mit einem oder mehreren neu entwickelten Applikationen ergänzt und so die benötigte Lösung erreicht.

    Diese Idee der modularen Robotertechnologie, kurz MRT genannt, verfolgten Mike Weber und sein Team so lange, bis sie es von der Konzeptstudie zur Serienreife schaffte. Aus der Vision wurde handfeste Realität.

    Innerhalb weniger Minuten kann im 3D-CAD eine Basiszelle mit Robotern und Komponenten wie Schaltschrank, Sicherheitsbausteinen und weiteren Stationen zusammengestellt werden. Es besteht sogar die Möglichkeit, die Roboter inklusive Greifer und Werkstück im CAD mit Hilfe eines Programmcodes zu simulieren. Anhand der Daten wird eine lauffähige Applikation erstellt und der Kunde kann „seine Lösung“ innerhalb weniger Stunden am Bildschirm einsehen.

    Das Umsetzen in eine reale Maschine kann dann in der Regel innerhalb einiger Wochen erfolgen, bis alle Komponenten verfügbar sind. Nach der kurzen Beschaffungszeit beginnt der Aufbau der Kundenapplikation und in knapp 2-3 Monaten kann die die komplette Maschine zur Inbetriebnahme bereit stehen. Dabei sind alle Teilprozesse konsequent modular angelegt – dies ist das Erfolgsrezept beim Bau der MRT Roboterzellen.

    Skalierung der Produktion

    Die modulare Bauweise erlaubt eine schrittweise Anpassung an das Produktionsvolumen. Ist die Basiszelle in der Größe einer Europalette in die Produktion erst einmal integriert – was in der Regel nur wenige Tage dauert – kann beliebig mit weiteren Basiszellen und Optionen erweitert werden.

    Konsequent modulare Systeme funktionieren wie das Bauen mit Legosteinen. Die Grundelemente bleiben immer die gleichen. Funktionen und Softwarebausteine werden genauso wie einzelne Stationen einfach ergänzt. Zeitaufwändige Entwicklungen und komplexe Konstruktionen entfallen.

    Ein Kundenbeispiel

    Einer der ersten Kunden der Robotronic AG stellte bereits unmittelbar nach dem Erstgespräch die Frage, ob es auch möglich sei, ein Denestermodul für Fertigspritzen in kurzer Zeit zu bauen. Der Kunde brauchte in nur wenigen Monaten eine Lösung. Ein guter Testfall für das Robotronic Entwicklungsteam.

    Abb. 4: MRT-PSD Denesting von bis zu 600 Spritzen pro Minute.

    Abb. 5: Drehturm Magazin mit einer Kapazität von bis zu 20 Tubs.

    Nach nur knapp 4 Monaten konnte Weber und sein Entwicklungsteam dem Kunden einen auf einer MRT Basiszelle aufgebauten Denester für Fertigspritzen liefern. Die als Prototyp und Übergangslösung gebaute Roboterzelle läuft seit fast drei Jahren in der Produktion im Dreischichtbetrieb. Sie funktioniert so zuverlässig, dass der Kunde keinen Bedarf für einen Ersatz sah.

    De-Renester für Fertigspritzen in Serie

    Die Weiterentwicklung dieser Denesterzelle führte zur ersten Serienmaschine auf der Basis des MRT Baukastens. Als Standardausführung bietet diese Maschine eine De- oder Renester-Funktion mit 400 Spritzen pro Minute oder mittels Zusatzachse bis zu 600 Spritzen pro Minute. Formate von 0,5 ml bis 10 ml Spritzen können ebenso wie Spritzennester in den handelsüblichen Formaten und sogenannte Spritzenkämme verarbeitet werden. Eine Umstellung auf ein komplett anderes Format dauert nur wenige Minuten. Zwei Roboter übernehmen das komplette Handling, weitere mechanische Elemente sind nicht nötig, was die Wartung der Anlage vereinfacht. Die Maschine ist dank der ausgereiften Robotertechnologie nur wenig störungsanfällig.

    Kompakter Drehturm ersetzt lange Zuführbänder

    Die herkömmliche Zuführung zum Denester besorgt ein Förderband. Robotronic hat ihn durch den Drehturm ersetzt. Eine Neuentwicklung, die ein komfortables Be- und Entladen der Anlage mit einer Autonomie von 10 bis zu optionalen 20 Tubs erlaubt. Der Drehturm, ein typisches Element aus dem MRT Konzeptbaukasten, benötigt nur 1/3 so viel Platz wie eine Förderstecke mit der gleichen Autonomie und ist komfortabel für das Bedienpersonal.

    Robotronic als Systemlieferant

    Als Systemlieferant unterstützt das Unternehmen seine Kunden mit dem Bau von kompletten Roboterapplikationen basierend auf dem MRT Konzept. Auf Basiskomponenten aufgebaut ist vom einzelnen Roboter bis hin zu komplexen Anlagen und deren Wartung vieles realisierbar. So hat Robotronic für einen Kunden eine Lösung entwickelt, mit der auf kleinstem Raum mit bis zu 60 Takten Vials verpackt werden. Es standen für die Maschine nur knapp 4 m2 zur Verfügung. Zwei Basiszellen, jeweils mit einem Knickarmroboter bestückt, ergaben eine passende Zuführung.

    Abb. 6: Verpackung von Vials in Blister und Schachteln mit bis zu 60 Takten pro Minute.

    Starke Partner

    Dank einem guten Backup durch Mitsubishi Electric ist die Robotronic AG ein kleiner, aber starker Partner für die pharmazeutische und medizinaltechnische Verpackungsindustrie in ganz Europa. Geringe Stückkosten, die in Zentraleuropa gegenüber anderen Ländern nur schwer zu erreichen sind, rücken durch den Einsatz von Industrierobotern wieder in greifbare Nähe. In der pharmazeutischen Verpackungsindustrie kann die Robotertechnologie als strategisch wichtiges Mittel der Wegweiser für eine moderne kosteneffiziente Produktion sein und Standorte langfristig sichern.

    Robotronic AG

    Schlachthofstr. 8
    8406 Winterthur (Switzerland)
    Telefon: + 41 (0)52 267 02 00
    Fax: + 41 (0)52 267 02 01
    e-mail: miw@robotronic.ch
    www.robotronic.ch

    Originaldokument