Die Nachfrage nach intelligenten und effizienten Fördersystemen

Kundenspezifische moderne automatisierte Hochgeschwindigkeits-Verpackungslinien-Förderdesigns, wie dieses von NCC Automated Systems entwickelte, verfügen über Spurwechsel und -zusammenführung, um den Produktfluss zu beschleunigen und Produktgröße und SKUs einfach wechseln zu können.Bild mit freundlicher Genehmigung von NCC Automated Systems

Ob Upgrades, Nachrüstungen oder Neuinstallationen: Fördersysteme müssen sich in bestehende Automatisierungssysteme einfügen, weniger Energie verbrauchen und noch intelligenter als je zuvor sein – mit der Fähigkeit, sich ändernde Produkt- oder Verpackungsgrößen in einer einzigen Schicht zu bewältigen. Gleichzeitig ist die Einhaltung der FDA-, USDA- und Molkerei-3-A-Hygienestandards ein Muss. Viele Förderprojekte sind anwendungsspezifisch und erfordern häufig Konstruktionsarbeit. Leider können Lieferketten- und Arbeitsprobleme maßgeschneiderte Projekte erheblich verzögern, sodass eine angemessene Planung und Terminierung erforderlich ist.

Laut einer aktuellen Umfrage „Conveyor System Market by Industry“ von Research and Markets wird die globale Marktgröße für Fördersysteme bis 2027 voraussichtlich 12,7 Milliarden US-Dollar erreichen, ausgehend von einem geschätzten Wert von 9,4 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 6 % entspricht. Die wichtigsten treibenden Faktoren sind die zunehmende Akzeptanz maßgeschneiderter automatisierter Materialtransportlösungen auf der Grundlage von Nischenspezifikationen in verschiedenen Endverbrauchsbranchen und die steigende Nachfrage nach der Handhabung größerer Warenmengen, insbesondere in den Verbraucher-/Einzelhandels-, Lebensmittel- und Getränkemärkten.

Dem Bericht zufolge befeuern die ständigen Investitionen der Hersteller von Fördersystemen in Forschung und Entwicklung sowie wachsende Lieferkettennetzwerke die Nachfrage nach Förderlösungen im Prognosezeitraum. Nach Angaben der UN-Organisation für industrielle Entwicklung wird der Güterverbrauch in den Industrieländern bis 2025 voraussichtlich auf etwa 30 Billionen US-Dollar steigen. Dieser Anstieg dürfte die Durchdringung der industriellen Automatisierung und den Bedarf an effizienten Materialtransportsystemen erhöhen.

Während bei bestimmten Spezialanwendungen in der Lebensmittelindustrie – etwa bei Massen- und Trockenprodukten – häufig geschlossene Rohrfördersysteme zum Einsatz kommen (z. B. Vakuum, Widerstand usw.), zeigt die Studie, dass der Bandförderer je nach Typ voraussichtlich der größte ist und einer der am schnellsten wachsenden Märkte. Bandförderer können höhere Kapazitäten bei deutlich geringeren Kosten pro Tonnenkilometer bewältigen und längere Strecken einfacher und wirtschaftlicher zurücklegen als andere Förderer. Obwohl viele Lebensmittel- und Getränkeanwendungen speziell auf versiegelte Rohrförderer angewiesen sind, um Staub zu minimieren und die Sauberkeit zu gewährleisten, heißt es in der Studie, dass Bandförderer neben speziellen Fördersystemen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie arbeiten, insbesondere in Verpackungs- und Lager-/Verteilungssystemen.

Unabhängig von der Art des Förderers ist Sauberkeit in unserer Branche ein wichtiger Faktor. „Die sich ständig ändernden Hygieneanforderungen bleiben das zentrale Diskussionsthema für Lebensmittel- und Getränkehersteller“, sagt Cheryl Miller, Marketingdirektorin von Multi-Conveyor. Dies bedeutet eine größere Nachfrage nach aus Edelstahl gefertigten Systemen, die nach strengen Hygienerichtlinien gebaut sind, wie sie von der FDA, dem USDA oder Molkereibehörden – um nur einige zu nennen – vorgeschrieben sind. Für die Einhaltung sind möglicherweise Washdown-Schraubkonstruktionen, Verschleißstreifen und durchgehende Schweißnähte, Sanitärstützen, Musterreinigungslöcher, Edelstahlrahmen und speziell bewertete Kraftübertragungskomponenten erforderlich – und 3-A-Hygienestandards erfordern eine tatsächliche Zertifizierung.

ASGCO Complete Conveyor Solutions bietet Förderbänder, Umlenkrollen, primäre und sekundäre Bandreiniger, Staubkontroll- und Schürzenprodukte und mehr, außerdem bietet es Wartungs- und Reparaturdienste, Bandspleißen und Laserscannen. Laut Ryan Chatman, Marketingmanager, benötigen Kunden aus der Lebensmittelverarbeitung antimikrobielle Förderbänder und Förderbänder mit Kantenschutz, um eine Lebensmittelkontamination zu verhindern.

Bei herkömmlichen Bandförderern kann ein kantenangetriebenes Band aus mehreren Gründen sinnvoll sein. (Siehe FE's Engineering R&D, 9. Juni 2021.) FE hatte Kevin Mauger, Präsident der SideDrive Conveyor Company, interviewt. Auf die Frage, warum sich ein Unternehmen für einen kantengetriebenen Förderer entscheiden würde, schlug Mauger vor, dass der Förderer an mehreren Punkten angetrieben werden könne, wodurch die Bandspannung durchgehend gleichmäßig gehalten werde. Darüber hinaus lässt sich der Förderer ohne rotierende Trommel oder Käfig leichter reinigen, was dazu beiträgt, das Risiko einer Lebensmittelverunreinigung zu verringern.

Allerdings hat ein eigenständiger Trommelwalzen-/Motorantrieb für einen Förderband mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Getriebegehäusen und Motoren, insbesondere im Sanitärbereich. Alexander Kanaris, Präsident von Van der Graaf, wies vor einigen Jahren in einem Interview mit FE Engineering R&D auf einige davon hin. Da kein Getriebe und kein externer Motor vorhanden sind, können sich keine Bakterien ansiedeln, da der Motor und die Zahnräder im Inneren der Walzentrommel untergebracht und abgedichtet sind. Durch Änderungen im Laufe der Zeit wurde auch die Einstufung dieser Baugruppen auf IP69K verbessert, was das Abwaschen mit aggressiven Chemikalien ermöglicht. Trommelbaugruppen können Standardbänder und thermoplastische Bänder mit einem Kettenradsystem aufnehmen, das eine Indexierung zur Positionskontrolle ermöglicht.

Die 5 wichtigsten Tipps zur Optimierung des Produktflusses in einer Verpackungslinie

— Kevin Mauger, Präsident NCC Automated Systems

Das lebensmitteltaugliche Bandreinigungssystem Excalibur von ASGCO kratzt klebrigen Teig von diesem Förderband, bevor er sich noch weiter bewegen kann, wodurch das Band schief läuft oder in Lager oder andere Teile eindringt. Das Gerät kann auch mit anderen klebrigen Substanzen wie Schokolade oder Proteinen verwendet werden.Foto mit freundlicher Genehmigung von ASGCO

Heutzutage ist die Reinigung und die Minimierung von Ausfallzeiten eine große Sache, und Clean-in-Place (CIP) ist eher eine Notwendigkeit als ein nettes Extra. Rick Leroux, Vizepräsident und Geschäftsführer von Luxme International, Ltd. (Hersteller von Rohrkettenförderern), sieht ein zunehmendes Interesse an Förderern, die mit CIP-Funktionen ausgestattet sind. Darüber hinaus sind Förderbänder häufig mit Reinigungskomponenten für produktberührende Teile ausgestattet, um die Intervalle zwischen den Reinigungszyklen zu verlängern. Dadurch läuft das Gerät sauberer und länger. Die Schlussfolgerung ist, dass die längere Zeit zwischen mehreren Trockenreinigungen vor einer Nasswäsche zu einer Erhöhung der Betriebszeit/Produktivität der Produktionslinie führt, sagt Leroux.

Ein Beispiel für ein Bandreinigungsgerät ist das lebensmitteltaugliche Bandreinigungssystem Excalibur von ASGCO, das in einer Bäckerei im Mittleren Westen installiert wurde. Bei der Montage auf einem Förderband verhindert das Gerät aus Edelstahl (SS), dass der Teig zurückgetragen wird. In der Bäckerei löste sich der rückgeführte Teig ohne die installierte Vorrichtung nicht vom Band, sammelte sich auf der Bandoberfläche und gelangte in die Rücklaufrollen, was zu einer Fehlführung des Bandes und zu Kantenschäden führte.

Laut Clint Hudson, Leiter der Vertriebstechnik, verzeichnet Cablevey, Hersteller von Rohrschleppförderern, ein zunehmendes Interesse von Lebensmittel- und Getränkeverarbeitern am Transport von Massenzutaten und Tiefkühlkost. Der Vorteil des Einsatzes von Rohrförderern für trockene Schüttgüter besteht darin, dass die Staubentwicklung auf ein Minimum reduziert wird und auch der Raum um sie herum sauber bleibt. Laut Hudson besteht ein erhöhtes Interesse an den Clearview-Schläuchen des Unternehmens, da die Verarbeiter das Verhalten des Produkts im Inneren sehen und die Sauberkeit ihres Förderbands visuell überprüfen können.

In Verpackungsbereichen seien Hygienebedenken genauso wichtig wie in den Produktionsbereichen, sagt Leroux. Beispielsweise listet er einige Kernpunkte auf:

Leroux weist außerdem darauf hin, dass es den Verarbeitern um Energie geht. Sie würden lieber Systeme mit 20 PS statt 200 PS sehen. Lebensmittelhersteller sind außerdem auf der Suche nach Systemen und Geräten mit geringem mechanischen Geräuschpegel, die den Anforderungen ihrer Anlage an saubere Luft entsprechen.

Für neue Anlagen kann es einfach sein, modulare Förderanlagen zu spezifizieren und zu einem System zusammenzustellen. Wenn es jedoch an der Zeit ist, bestehende Maschinen aufzurüsten oder zu ersetzen, sind möglicherweise kundenspezifische Konstruktionen erforderlich, und die meisten Förderunternehmen können „maßgeschneiderte“ Systeme anbieten. Ein potenzielles Problem bei kundenspezifischer Ausrüstung ist natürlich die Verfügbarkeit von Materialien und Arbeitskräften, die von einigen Lieferanten immer noch als Probleme bei der Planung realistischer Projektabschlusstermine gemeldet werden.

„Beim Großteil unserer Produkte handelt es sich um modulare Komponenten, die auf ein breites Spektrum an Kundenbedürfnissen zugeschnitten sind“, sagt Hudson von Cablevey. „Es gibt jedoch Kunden mit sehr speziellen Anforderungen, die unsere Komponenten nicht erfüllen können. Unsere technische Abteilung bietet Designdienstleistungen an, um diese spezifischen Anforderungen zu erfüllen. Es dauert etwas länger, bis kundenspezifische Komponenten beim Kunden ankommen als bei unseren Standardartikeln, aber die Lieferzeiten sind im Allgemeinen akzeptabel.“

Die meisten Anforderungen an Förderbänder werden durch maßgeschneiderte Systeme erfüllt, die speziell auf ein Werk oder eine Fabrik zugeschnitten sind. ASGCO bietet ein umfassendes Spektrum an Design- und Ingenieurdienstleistungen“, sagt Chatman. Mit seinem umfangreichen Partnerangebot konnte ASGCO die Probleme in der Lieferkette erheblich reduzieren und Produkte und Dienstleistungen pünktlich liefern.

„Unvorhergesehene Herausforderungen in allen Märkten – nicht nur in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie – sind die Auswirkungen des Zusammenbruchs der Lieferkette und des pandemiebedingten Arbeitskräftemangels“, sagt Miller von Multi-Conveyor. „Diese beiden Anomalien haben zu einem Anstieg der Nachfrage nach Fertigwaren geführt – was übersetzt bedeutet: ‚Wir brauchen etwas und wir brauchen es gestern‘.“ Die Verpackungsindustrie bestellt seit Jahren Geräte mit einer Bauzeit von etwa zwei Monaten. Der aktuelle globale Stand der Produktion wird nicht so schnell außer Gefahr sein. Bei allen CPGs muss es im Vordergrund stehen, die Anlagenerweiterungsausrüstung weit im Voraus zu planen und zu wissen, dass die Lieferungen weit über der Norm liegen werden.

„Wir bieten jedoch auch zwei vorgefertigte Standardförderer für eine schnellere Lieferung an“, fügt Miller hinzu. Die Success-Linie bietet standardmäßige, einfache, gerade laufende Ketten ohne Washdown. Der Verarbeiter wählt aus vorgegebenen Breiten und Kurven – mit Längenoptionen. Multi-Conveyor bietet seine Slim-Fit-Sanitär-Waschbeckensysteme mit niedrigem Profil auch in vorgefertigten Längen und Breiten an. Obwohl sie stärker nachgefragt werden, sind sie im Vergleich zu einer kundenspezifischen Förderbandlösung immer noch leichter verfügbar, sagt Miller.

Der Over-Under-Transpositor vereint drei Abpacker zu zwei Kartonpackern.

Über-Unter-Transpositor-Zusammenführung der Produktablage – drei Verpackungsmaschinen zu zwei Sammelpackern.

Fotos mit freundlicher Genehmigung von Multi-Conveyor

Herausforderungen bei Förderband-Pakethandhabungssystemen

Multi-Conveyor hat kürzlich ein System zur Handhabung von verpacktem, gefrorenem Hähnchen installiert. Wie bei den meisten modernen Designs ist Flexibilität der Schlüssel, um das Produkt in Bewegung zu halten. Zu den Herausforderungen bei dieser Anwendung gehörten:

Für einige Produkte sind nur zwei Verpackungsmaschinen erforderlich, und das Produkt wird auf zwei Bahnen transportiert, die direkt zu den Röntgensystemen führen. Wenn eine Verpackungsmaschine ausfällt, wird das Produkt an die dritte Verpackungsmaschine übergeben und an den Transpositor geliefert, der dann so positioniert wird, dass er die Beutel an den alternativen Förderweg für die jetzt leere Spur der unteren Verpackungsmaschine liefert.

Bei einigen Produktmengen sind drei Verpackungsmaschinen erforderlich, um den erforderlichen Durchsatz zu erreichen. Die dritte Verpackungsmaschine liefert das Produkt an den Transpositor, der die Beutel gleichmäßig auf die beiden oberen Förderbänder der alternativen Verpackungsmaschine verteilt. Der dritte Verpackungsstrom geht dann zu seiner jeweiligen Über-/Unter-Servozusammenführung auf jeder Spur. Die Servobänder auf der unteren Ebene positionieren das Produkt so, dass die Beutel von der oberen Ebene in eine von den Servobändern geschaffene Öffnung fallen können.

Die Multi-Conveyor-Steuerungen und -Förderer für die Beutelhandhabung sind Teil des größeren Gesamtsystems, das auch die Indexierung der gesamten Kartons und die Zusammenführung von den beiden Kartonverpackungsbahnen zu einem einzigen Austragsfluss zu einem Metalldetektor, einem Hängerollenförderer und dann zum ... umfasst Palettierlinie des Verarbeiters. Das Taschen- und Koffersystem ist SPS-gesteuert und umfasst mehr als drei Dutzend VFDs und eine Vielzahl von Servos.

Bei der Planung großer Materialtransportsysteme geht es oft um mehr als nur die Positionierung oder den kraftschlüssigen Einbau von Förderbändern in ein Layout. Ein Förderer muss nicht nur die physikalischen Spezifikationen einer Anlage erfüllen, sondern auch elektrische Vorschriften erfüllen, über kompatible Materialien verfügen und hinsichtlich Korrosion, Betriebseinsatz, Abrieb, Hygiene und Materialübertragungsintegrität spezifiziert sein, sagt Leroux. Ein kundenspezifisch konstruierter Förderer ist in der Regel ein besseres Produkt und so konzipiert, dass er den Verarbeitern langfristig einen höheren Wert bietet, da er speziell für die Anwendungsanforderungen entwickelt wurde.

Die Anwendung von „intelligenten Förderern“ hängt wirklich davon ab, was Lebensmittelverarbeiter bei einer bestimmten Anwendung erwarten. Um einen Supersack mit einem Pulver oder einer körnigen Substanz in einen Behälter zu entleeren, ist möglicherweise nicht mehr als die Ein-/Aus-Funktion einer Waage erforderlich. Allerdings ist die Automatisierung ein wichtiger Faktor zur Steigerung der Effizienz von Fördersystemen, sagt Chatman. Der Treiber für die Automatisierung ist letztendlich die Steigerung der Qualität der Fertigwaren und der Geschwindigkeit der Anlage.

Multi-Conveyor nutzt technologiegesteuerte Kommunikation zwischen Bedienern und Bedienelementen, die funktionale technische Designs umfasst. „Wir verwenden HMI-Schnittstellen und Servos, die schnellere und effizientere Umstellungen ermöglichen, um verschiedene Linienverpackungs-, Kartonverpackungs- und Palettenformkonfigurationen zu beschicken“, sagt Miller. „Die Flexibilität bei Produktformen, -gewichten und -größen sorgt für einen höheren Durchsatz und zukünftige Erweiterungen.“ Sie erinnert uns jedoch daran, dass die Automatisierung in Förderanlagen nur so gut ist wie die Steuerungen, die es den OEM-Systemen in der Produktionslinie ermöglichen, über Standardkommunikationssysteme miteinander zu „sprechen“.

Obwohl intelligente Förderbänder von mehreren Anbietern erhältlich sind, haben sie aufgrund der höheren Kapitalkosten für die Einführung intelligenter Komponenten und der zugehörigen Steuerungspakete, die für die Nutzung der vom Förderband erfassten Daten erforderlich sind, noch keinen hohen Akzeptanzgrad erreicht, sagt Leroux.

Er sagt jedoch, dass die Notwendigkeit einer Rückverfolgbarkeit und Validierung des Reinigungsprozesses mit sanitären CIP-Anwendungen am Post-Kill-Point, RTE oder Transfers zur Verpackung die wichtigsten Treiber in der Lebensmittelindustrie für intelligentere Förderer sind.

Als Teil des Reinigungsprogramms müssen intelligente Förderer die Chargen-SKU registrieren und diese SKU mit den Wassertemperaturen, Einweichzeiten, dem Sprühstrahldruck, der Wassertemperatur und der Leitfähigkeit der Reinigungslösung für jedes ätzende, saure und desinfizierende Nass des Sanitärreinigungszyklus verknüpfen Reinigungsstufen. Sensoren überwachen auch die Lufttemperatur und die Trocknungszeit der Heißlufttrocknungsstufe, sagt Leroux.

Durch die Validierung eines sich ständig wiederholenden und sorgfältig ausgeführten Sanitärreinigungszyklus kann die Abwesenheit von Schwankungen in einem bewährten Sanitärreinigungsprozess bestätigt werden. Die intelligente CIP-Überwachung warnt Bediener und kann einen Reinigungszyklus abbrechen/unterbrechen, wenn ein Reinigungsparameter nicht innerhalb der vom Lebensmittelhersteller festgelegten Parameter und Protokolle liegt. Diese Kontrolle kann Lebensmittelhersteller davon abhalten, minderwertige Chargen zu verarbeiten, die aussortiert werden müssen. Es verringert das Risiko von Produktrückrufen, indem verhindert wird, dass unsachgemäß gereinigte Geräte vor dem Verpacken Bakterien oder Allergene in das Endprodukt freisetzen.

Ressourcen:

„Intelligente Förderbänder ermöglichen eine schonende Handhabung und einen hohen Durchsatz in der Fertiggerichtproduktion“, FE, 12. Oktober 2021

„Sanitärförderer steigern die Lebensmittelsicherheit und OEE für den Hersteller von Ernährungsriegeln“, FE, 11. August 2022