Roboter in der Lebensmittelindustrie Wie Pick-and-Place-Roboter Produktionslinien in der Lebensmittelindustrie automatisieren

Ein Gastbeitrag von Andreas Schildknecht, Produktmanager Robotik bei Syntegon Technology

Lebensmittelhersteller haben in den letzten Jahren die Wettbewerbsvorteile der Robotertechnik erkannt und investieren zunehmend in Lösungen, wie zum Beispiel Pick-and-Place-Roboter. Die automatisierten Helfer versprechen mehr Flexibilität und Effizienz für die Fertigung sowie optimale Qualitätssicherung für das Lebensmittel. Und das ist nur ein Grund, warum sich die Zahl der Robotik-Lösungen in den nächsten zehn Jahren verdreifachen wird.

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Der Autor Andreas Schildknecht, Produktmanager Robotik bei Syntegon. Im Hintergrund ein Deltaroboter.
Der Autor Andreas Schildknecht, Produktmanager Robotik bei Syntegon. Im Hintergrund ein Deltaroboter.
(Bild: BOSCH PACB-MKT)

Der Megatrend Automatisierung prägt die Industrie seit Jahren und hat in Pandemiezeiten weiter an Fahrt aufgenommen. Roboter sind aus vielen Branchen nicht mehr wegzudenken. Laut der International Federation of Robotics (IFR) hat sich die Zahl der Industrieroboter im vergangenen Jahrzehnt weltweit mehr als verdreifacht. Zudem erobern sie stetig neue Märkte, nicht zuletzt die Lebensmittelindustrie. Dort haben sich beispielsweise Pick-and-Place-Roboter als eine wichtige Automatisierungslösung etabliert und sind mit 40 Prozent Marktanteil das am stärksten wachsende Robotik-Segment.

Markt für Pick-and-Place-Roboter wird sich verdreifachen

Experten gehen davon aus, dass sich der Markt für Pick-and-Place-Roboter innerhalb der kommenden zehn Jahre verdreifachen wird. Der Grund für diese rasante Entwicklung liegt auf der Hand: Die Integration von Robotik-Lösungen bringt Lebensmittelherstellern deutliche – und in dieser preissensitiven Branche dringend benötigte – Wettbewerbsvorteile. Das Ergebnis sind Lieferzuverlässigkeit, hohe Produktivität und Lebensmittelsicherheit. Diese Optimierungen gelingen, weil Robotik-Lösungen gleich drei Trends der Industrie aufgreifen: Flexibilität, Effizienz und Qualität.

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Mehr Flexibilität für wechselnde Marktanforderungen

Der Markt ist schnelllebiger geworden; die Produktzyklen werden immer kürzer. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Hersteller unterschiedlichste Produkte in immer kürzeren Abständen in neuen Packstilen und Packungsgrößen auf den Markt bringen. Diese kurzfristigen Änderungen erhöhen den Druck auf die Produktion.

Hier sind Pick-and-Place-Roboter ganz klar ein Gewinn für mehr Flexibilität: Häufig reicht es für einen Produkt- oder Formatwechsel auf der Verpackungslinie bereits aus, das End-of-Arm (EoA) Tool des Roboterarms zu wechseln. So lassen sich verschiedene Produkte auf einer Anlage in unterschiedliche Formate verpacken, ohne dass es zu langen Stillstandzeiten kommt.

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Mit dem richtigen EoA-Tool ausgestattet, lassen sich auch empfindliche Produkte wie Kekse, Chips, Riegel oder Backwaren verpacken. Kommen Roboter mit einem Kippmodul, welches die Kartons beim Beladen schräg stellt, zum Einsatz, wie etwa beim Sigpack TTMD Topload Kartonierer oder der neuen Robotik Pick-and-Place Plattform (RPP) von Syntegon, sind auch flache und stehende Produktpräsentationen möglich.

Roboter sind an höheres Produktionsvolumen skalierbar

Bei steigender Nachfrage bewährt sich ein weiterer Vorteil von Robotik-Lösungen: ihre Skalierbarkeit. Lebensmittelhersteller können sich von Beginn an für eine vollautomatisierte Verpackungslinie entscheiden und mithilfe von Robotern Zuführung, Handling und Beladung ihrer Produkte automatisieren. Alternativ lassen sich bestehende Anlagen schrittweise automatisieren und sukzessive einzelne Prozessschritte an Roboter delegieren.

Mit diesem Entscheidungsfreiraum sind gerade mittelständische Unternehmen auf der sicheren Seite. Sie können von der neuen Technologie profitieren. So ist es beispielsweise bei der Syntegon RPP dank Baukastenprinzip möglich, die Ausbringungsleistung der Verpackungslinie auch zu einem späteren Zeitpunkt durch die Implementierung von zusätzlichen Robotern Schritt für Schritt zu erweitern.

Höhere Effizienz durch Arbeitsteilung zwischen Mensch und Roboter

Sind Pick-and-Place-Roboter einmal in die Verpackungslinie integriert, arbeiten sie schnell, zuverlässig und ohne Unterbrechungen. Anders als Menschen zeigen sie auch nach vielen Stunden repetitiver Arbeit keine Ermüdungserscheinungen. Im Gegenteil: Roboter sind prädestiniert für monotone Arbeitsabläufe, die Zuverlässigkeit und Präzision bei gleichzeitig hoher Geschwindigkeit erfordern.

Die Integration von Pick-and-Place-Robotern macht es möglich, Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zum Beispiel beim Beladen von Kartonschachteln oder Produktzuführungen zu entlasten, sodass sie sich komplexeren Prozessen und Aufgaben wie Formatwechseln und Wartungsarbeiten widmen können.

Je besser es Herstellern gelingt, die Arbeitsteilung von Menschen und Maschinen in ihrer Produktion zu optimieren, desto größer sind die Vorteile. Unterstützt durch Vision Control Systeme erkennen Roboter bei laufender Produktion fehlerhafte Produkte und schleusen diese direkt aus. So verhindern sie, dass fehlerhafte Produkte in den Markt gelangen und den Herstellern wirtschaftlicher oder Imageschaden entsteht. Gleichzeitig verbessern Robotik-Lösungen die Planbarkeit, da sich Stillstände flexibel terminieren lassen. Insbesondere bei kleinen Chargengrößen lässt sich die Produktion auf diese Weise optimal auslasten.

Geringeres Kontaminationsrisiko und schnelle Reinigung

Gerade beim Thema Qualität bringen Robotik-Lösungen entscheidende Vorteile: Sie reduzieren die Anzahl an Kontakten zwischen Produktionspersonal und Produkt. So verringern sie das Kontaminationsrisiko. Dieses ist naturgemäß besonders hoch, wenn Lebensmittel noch nicht von der schützenden Erstverpackung umhüllt sind. Die Integration von Pick-and-Place-Robotern in den Bereichen Handling und Zuführung reduziert dieses Risiko deutlich: Bei der Herstellung von Sandwich-Keksen beispielsweise setzen die Roboterarme der Syntegon RPP die obere Kekshälfte auf die untere, heben die fertigen Sandwich-Kekse vom Band und setzen sie in ein Tray. Hierbei gibt es nur einen Berührungspunkt zum Produkt: den Vakuumgreifer, der sich leicht reinigen lässt.

Sollen Sortimentspackungen zusammengestellt werden, erkennt das Vision System die unterschiedlichen, unsortierten Produkte auf dem Band, so dass die Roboter diese entsprechend der Vorgaben in Schachteln oder Trays einlegen. Sind solche Prozesse einmal programmiert, laufen sie vollständig automatisiert ab. Zudem erkennen die Roboter bei laufender Produktion fehlerhafte Produkte und schleusen diese aus dem Prozess aus. Um das Kontaminationsrisiko weiter zu senken, werden die Roboterarme in Edelstahlzellen integriert, deren ebene Flächen sich besonders gut reinigen lassen. Im Gegensatz zu lackierten Zellen entfällt bei Edelstahl das Risiko, dass Lack abblättert und selbst zur Kontaminationsquelle wird. Gemäß der IP65 Schutzklasse sind die Zellen ohne Toträume und mit reinigungsmittelresistenten, ebenen Flächen konzipiert, die eine gute Reinigung ermöglichen.

Auf dem Weg in die Fabrik der Zukunft

In der heutigen Produktion, in der alle Zeichen auf Automatisierung stehen, nehmen Pick-and-Place-Roboter zurecht eine Schlüsselrolle ein. Gelingt eine effiziente Integration dieser automatisierten Helfer in neue oder bestehende Verpackungslinien, sind diese für die Anforderungen eines dynamischen Lebensmittelmarktes gut gerüstet.

In den kommenden Jahren werden weitere Robotik- und Automatisierungslösungen auf den Markt kommen, die Herstellern den nötigen Wettbewerbsvorsprung bringen. So folgen die Entwickler bei Syntegon einem ganzheitlichen, UX-basierten Ansatz und erarbeiten heute schon Lösungen für die automatisierte Zukunft.

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