Warum Modularisierung im Maschinenbau so wichtig ist

Jörg Dahlhoff, Strategic Market Manager Packaging bei SMC Deutschland und damit quasi auch Gastgeber der Veranstaltung, eröffnete die Vortragsreihe mit einem umfassenden Beitrag über „Neue Ansätze und Technologien für modulare Maschinen“ im Verpackungsmaschinenbau. Er erläuterte, wie SMC Deutschland Lösungen für modulare Maschinen entwickelt und sich dabei auf Effizienzsteigerung und Flexibilität fokussiert.

Dahlhoff verglich die Modularität im Maschinenbau mit der Funktionsweise einer Weltraumstation, in der einzelne Module austauschbar und unabhängig voneinander funktionsfähig sind. „Die Herausforderungen, vor denen wir stehen, ähneln denen einer Raumstation: Enge, lebensfeindliche Bedingungen, die höchste Effizienz und perfekte Abstimmung aller Module erfordern“, kommentierte Dahlhoff.

Ein Schwerpunkt des Vortrags war die Vorstellung des „Easy Electrical Actuator“ (EEA), einer modularen Lösung für den Aktuatorbereich, die pneumatische Achsen durch elektrische ersetzt. „Unser Ziel war es, eine Achse zu entwickeln, die so einfach zu handhaben ist wie eine pneumatische Lösung und dabei flexibel anpassbar bleibt“, so Dahlhoff. Der EEA ermögliche durch ein modulares Baukastenprinzip eine erhebliche Reduktion der Teilevielfalt und sei zudem kosteneffizient in der Herstellung und im Betrieb. Ein weiterer Aspekt in Dahlhoffs Vortrag war die dezentrale Drucklufterzeugung, die ebenfalls zur Erhöhung der Modularität beitragen soll. Hierbei wird die Druckluft direkt in den Maschinenmodulen erzeugt, was längere Leitungslängen überflüssig macht und die Effizienz steigert.

Ein Ökosystem aus Modulen

Ben Bessert, CEO des Start-ups Zebra Engineering, gab Einblicke in die Innovationsansätze seines Unternehmens, das sich auf modulare Lösungen für flexible Produktionssysteme spezialisiert hat. Zebra Engineering, das ursprünglich aus dem Bereich Automatisierung kam und dann zum Verpackungsmaschinenbauer entwickelte, verfolgt dabei einen stark endkundenorientierten Ansatz und bietet modulare Maschinenkonzepte, die speziell für kleine und mittelständische Unternehmen entwickelt wurden. Bessert erläuterte die Herausforderungen der Skalierbarkeit und Flexibilität: „Viele unserer Kunden stehen vor der Aufgabe, schnell auf Marktveränderungen zu reagieren, und benötigen Maschinen, die flexibel an neue Anforderungen angepasst werden können.“ Diese Anforderungen setzten neue Maßstäbe an die Modularität, da die Maschinen im Idealfall unterschiedliche Produkttypen und Verpackungsgrößen verarbeiten sollten.

Zebra Engineering entwickelt daher modulare Systeme, die nicht nur auf den jeweiligen Produktionsprozess zugeschnitten, sondern auch individuell erweiterbar sind. Bessert stellte hierzu ein „Ökosystem“ vor, das aus standardisierten Modulen besteht, die miteinander kombiniert werden können. Dies verkürze die Time-to-Market erheblich und ermögliche es, neue Technologien schneller in bestehende Anlagen zu integrieren. Spannend war auch die Demonstration des flexiblen Rundtaktmoduls, das durch einen innovativen Rundtisch bis zu zehn Positionen in einem 360-Grad-Radius bedienen kann. Bessert betonte die Vorteile: „Damit schaffen wir eine dynamische Grundlage, die den Maschinenbauer und den Endkunden entlastet und gleichzeitig höchste Flexibilität bietet.“ Seine abschließende Aufforderung zur engeren Kooperation zwischen Maschinenbauern und Start-ups fand großen Zuspruch.

Timo Graf, Abteilungsleiter für Mechatronische Standardisierung bei Harro Höfliger Verpackungsmaschinen, beleuchtete die Chancen und Herausforderungen des modularen Maschinenbaus. Er betonte, dass die steigende Nachfrage nach flexiblen Produktionslösungen in der Pharmaindustrie den Sondermaschinenbau vor neue Aufgaben stellt. Graf erläuterte, wie modulare Konzepte es ermöglichen, Maschinen schnell an wechselnde Produktionsanforderungen anzupassen, was sowohl Herausforderungen als auch neue Möglichkeiten für innovative Herstellungsverfahren mit sich bringe.

Simon Müller, Entwicklungsleiter bei Uhlmann Pac-Systeme, präsentierte Ansätze zum Varianten- und Komplexitätsmanagement im Maschinen- und Anlagenbau. Er stellte die Modularisierungsstrategie von Uhlmann vor und zeigte auf, wie durch gezieltes Komplexitätsmanagement Flexibilität, Know-how-Verteilung und Innovationen besser beherrscht und umgesetzt werden können. Müller betonte, dass die Modularisierung eine große Chance bietet, um den diversifizierten Anforderungen des Pharmamarktes gerecht zu werden und gleichzeitig die interne Komplexität zu reduzieren.

Ingo Hammel, Chief Technology Officer von Rovema, sprach in seinem Vortrag über die Modularisierung in der Verpackungstechnik und speziell in Schlauchbeutelmaschinen. Hammel betonte, dass Modularität für Rovema ein essenzieller Bestandteil des Produktspektrums sei. Er führte aus, dass Modularisierung einerseits zur internen Effizienzsteigerung beitrage und andererseits den Kunden erhebliche Vorteile biete. „Unsere Maschinen sind so aufgebaut, dass sie durch Austausch von Modulen problemlos an unterschiedliche Produkttypen und Verpackungsarten angepasst werden können“, erklärte Hammel.

Er stellte die Schlauchbeutelmaschine als ein Beispiel vor, das flexibel auf die Verarbeitung unterschiedlicher Packstoffe (von Monoverbund-Folien bis hin zu Papiermaterialien) angepasst werden kann. Diese Modularität erleichtere zudem die Wartung und die Erweiterung der Maschinen, was speziell für Kunden in dynamischen Märkten von Bedeutung sei. Hammel zeigte auf, wie Rovema standardisierte Komponenten verwendet, die den Umbau oder die Erweiterung der Maschinen ermöglichen, ohne aufwändige Änderungen an der Grundstruktur vornehmen zu müssen. Als Beispiel nannte er den Blockpack, eine Art standardisierter Verpackungsblock, der in verschiedenen Maschinenmodellen integriert und ausgetauscht werden kann. Hammel betonte die Flexibilität dieses Moduls: „Unsere Kunden können auf dieser Grundlage neue Produktideen entwickeln und gleichzeitig auf bestehende Module zurückgreifen.“

KI-gestützte Fehlerbehebung

Matthias Markus von der Bayer AG rundete den Vormittag mit einem praxisorientierten Vortrag ab, in dem er die Herausforderungen der Digitalisierung und Modularisierung aus Sicht eines Anwenders darstellte. Markus beschrieb die hohe Komplexität und die Herausforderungen, denen sich die Bayer AG im Verpackungsbetrieb gegenübersieht: „Wir verpacken pro Jahr über 160 Millionen Blister in über 2.700 Artikelvarianten. Das stellt enorme Anforderungen an Flexibilität und Standardisierung unserer Maschinen.“ Die Digitalisierung und Modularisierung seien Schlüssel, um diesen Anforderungen gerecht zu werden.

Markus ging auf das Projekt „Maddox“ ein, das eine KI-gestützte Wissensdatenbank zur Fehlerdiagnose nutzt. Bei einem Maschinenfehler kann der Algorithmus den Fehler basierend auf Sensor- und Maschinendaten identifizieren und automatisch Vorschläge zur Fehlerbehebung anzeigen. „Mit Maddox können unsere Bediener auf eine umfassende Wissensdatenbank zugreifen, ohne dass sie vorher die exakten Fachbegriffe kennen müssen,“ erklärte Markus. Diese Lösung unterstütze vor allem neue Mitarbeiter in der schnellen Fehlerbehebung und reduziere die Stillstandzeiten erheblich.

Markus hob hervor, dass die Zusammenarbeit mit Maschinenherstellern entscheidend für den Erfolg solcher Projekte sei. Nur durch einheitliche Standards und eine enge Abstimmung könnten Digitalisierungslösungen wie Maddox effektiv implementiert werden.