Flexibilität von oben

So viel ist unstrittig: Erstverpackte Produkte müssen zwangsläufig in eine Zweit- und Drittverpackung, um sicher im Handel und beim Endverbraucher anzukommen. Wie sie in die Schachteln und Transportkisten kommen, steht jedoch selten unmittelbar fest. Schließlich gibt es beim Befüllen mehrere Optionen:

• Beim Toploading gelangen Produkte von oben in Packmittel, die zum Teil im Prozess selbst aufgerichtet und verklebt werden.

• Beim Sideloading kommen in der Regel an der Längsnaht vorgeklebte Zuschnitte zum Einsatz, die seitlich beladen werden; beim Endloading – einer Spielart des Sideloadings – erfolgt die Beladung stirnseitig. Die offenen Enden der befüllten Schachtel werden entweder über Einstecklaschen verschlossen oder verklebt.

• Das technisch eng mit dem Sideloading verwandte Verpacken in Wrap-around-Schachteln umfasst flache Schachtel- oder Kistenzuschnitte, auf die die Produkte zunächst seitlich geschoben werden. Die eigentliche Verpackung wird anschließend durch Hochfalten der Seitenwände um das Produkt herumgeformt.

Sämtliche Varianten müssen Hersteller sorgsam gegeneinander abwägen: Produktportfolien, Flexibilitäts- und Leistungsziele entscheiden mit darüber, welche Methode sich für die eigene Produktion eignet. Formstabile Produkte mit einheitlicher Größe eignen sich besonders für das Side- oder Endloading: Sie behalten ihre Geometrie und lassen sich als geschlossene Einheit reibungslos in die bereits aufgerichtete Schachtel oder auf den bereitliegenden Zuschnitt schieben. Dieser kompakte Block sorgt mit für reibungslose Prozesse: Wären die Produkte ungleich groß, entstünden Lücken oder Überstände innerhalb der Gruppe – und könnten beim Einschieben verkanten oder kippen. Eine formstabile Wrap-around-Verpackung wäre so nicht mehr möglich.

Blockweise in die Schachtel

Die feste Formation hat einen weiteren Grund: Die Führungsschienen, der Schieber und die Formstationen der Sideloading-Maschine sind in der Regel auf ein festes Produktmaß eingestellt. Die Maschine lässt sich deswegen nicht unmittelbar an unterschiedliche Produktgrößen anpassen oder von mehreren Seiten beladen. Die offene Seite des Packmittels gibt vor, von wo die seitliche Beladung erfolgt. Aus gutem Grund: Die überwiegend auf hohen Durchsatz ausgelegten Side- oder Endloading-Systeme sind bewusst einfach konzipiert. Dabei überwiegen rein mechanische, standardisierte Bewegungen, die nur dann reproduzierbar funktionieren, wenn alle Produkte pro Charge die gleiche Größe, gleiche Steifigkeit und gleiche Standfestigkeit haben – und aus einer Richtung zugeführt werden.

Anders sieht es beim Toploading aus: Nicht nur die Beladerichtung ändert sich, sondern auch die Prozesstechnik. Robotergestützte Systeme ermöglichen ein flexibles, bei Bedarf hochindividuelles Handling, mit dem sich einzelne Produkte in unterschiedlichen Mustern ablegen lassen. Weil Riegel, Flaschen und weitere Konsumgüter von oben in die Packmittel kommen, lassen sie sich von unterschiedlichen Seiten zuführen; wo sich die Produktbänder im Verhältnis zum Packmittel befinden, ist zweitrangig. Somit bietet das Toploading ideale Bedingungen für Mischpackungen: Die innerhalb der Linie gemischten Produkte werden zunächst sortenrein über mehrere Bänder zugeführt, die sich an unterschiedlichen Seiten der Linie befinden können. Dynamische Pick-and-Place-Roboter mit großem Bewegungsradius nehmen diese Produkte auf und legen sie einzeln oder vorab gruppiert von oben in Trays, Schachteln und Kisten ab, statt sie als kompakte Einheit in eine Verpackung zu schieben. Packmittel wie Schachteln und Transportkisten hat die Maschine zuvor über eigene Aggregate aufgerichtet und verklebt.

Robotik ebnet Toploading den Weg

„Toploading ist vor allem bei sehr variablen Portfolien das Mittel der Wahl, um gleichermaßen flexibel und effizient zu verpacken“, erläutert Helmut Fohrer, ehemaliger technischer Leiter und aktuell Berater in der TOG-Entwicklung bei der Gerhard Schubert GmbH.

Dabei geht es nicht zwingend nur um Mischpackungen: Überall dort, wo häufig wechselnde Produkte und Packmuster die Produktion bestimmen, empfiehlt sich das robotisierte Verpacken von oben, das seinen Ursprung in Crailsheim hat. Den Grundstein dafür legte eine Maschine, die Schachteln erstmals in einem Prozess aufrichtete und mit Heißleim verklebte. Der Schubert-Karton-Aufrichter (SKA) von 1966 deckte damit bereits zwei wichtige Schritte des Toploadings ab, das Schubert über die folgenden Jahrzehnte ausbaute. Das gelang nicht zuletzt aufgrund innovativer Verpackungsroboter, die Packmittel immer schneller und vor allem flexibler von oben durch die in der Regel größere Öffnung des Packmittels befüllen konnten.

Die Numeric-Control-Technologie brachte in den 1980er-Jahren einen Entwicklungssprung: Sie ermöglichte es erstmals, numerisch programmierte, nicht rein mechanisch gesteuerte Aggregate einzusetzen – und so neue Effizienzspielräume zu eröffnen. Statt einer festen Kurvensteuerung sorgten Positionsdaten für einen flexibleren und zeitsparenden Einsatz von Robotern, die Schubert ab den 1980er-Jahren konsequent entwickelte. „Pick-and-Place-Roboter mit frei programmierbaren Bahnen gaben den Ausschlag für das vielseitige Toploading, wie es heute branchenweit Standard ist“, hebt Fohrer hervor.

Diese Vielfalt zeigt sich auf mehrere Ebenen, von den Produkten zu den Packmitteln und Formatwechseln. Durch eine Vielzahl an Greifern und Saugern können Pick-and-Place-Roboter unterschiedliche Produkte aufnehmen und von oben ablegen; Flaschen, empfindliche Kekse, Pralinen und viele andere Produkte handhaben die Roboter allesamt schonend. Die Produkte legen sie in Trays, Schachteln oder Transportkisten ab, bei Bedarf mehrlagig und mit weiteren Komponenten wie Beipackzetteln oder Zwischenlagen.

Steht ein Formatwechsel an, lässt er sich schnell und werkzeuggestützt durchführen: Statt die gesamte Linie konstruktiv anzupassen, genügt bisweilen der Austausch eines einzigen Saug- oder Greifwerkzeugs. Auch hier hat Schubert über die Jahre Akzente gesetzt: Produktspezifische Werkzeuge, die durch eine zunehmend schlankere Bauweise immer leichter wurden, ermöglichen ein zeitsparendes Umrüsten.

Beim Side- oder Endloading wären je nach Maschinenkonzept umfassendere Anpassungen nötig, um das gleiche Maß an Flexibilität zu erreichen: Für bestimmte Packmuster oder Packstile wie Mischpackungen müsste die Vorgruppierung jeweils angepasst werden – ein aufwändiges Vorgehen, das sich mit Pick-and-Place-Robotern und Toploading-Linien umgehen lässt. Die Roboter selbst übernehmen jegliche Gruppierung und lassen sich – zusammen mit leistungsstarker Bildverarbeitung – für wechselnde Anforderungen jeweils schneller einsetzen, als dies mit einer Sideloading-Maschine möglich wäre.

Letztere hat im Portfolio von Schubert dennoch ihre Daseinsberechtigung: Für das Case-Packing mit Wrap-around-Schachteln beispielsweise kommt auch in ausgewählten Crailsheimer Maschinen das Sideloading zum Einsatz: „Einbahniges Sideloading für Standardanwendungen, mehrbahniges Toploading für höhere Leistungsanforderungen werden sich stets ergänzen – und aufgrund unterschiedlicher Kundenanforderungen langfristig gefragt sein“, resümiert Fohrer.