Füllvollautomat für Puder

Produktionsflächen im Hygienebereich und insbesondere in Reinräumen sind teuer und somit knapp. Sie sollten immer optimal genutzt sein. Die Herausforderung ist, vorhandene Flächen bestmöglich zu nutzen, und dazu kann der Maschinenhersteller mit cleveren Konzepten einen wesentlichen Beitrag leisten. Gleichzeitig sind die Anforderungen durch die laufende Produktion vielfältig. Am Handarbeitsplatz hängt die Qualität des Produkts wesentlich von der Arbeitsweise, der Gründlichkeit, dem Geschick und den einschlägigen Erfahrungen der ausführenden Person ab. Nicht nur einseitige Belastungen durch die immer gleichen Handgriffe bei größeren Losgrößen können Herstellungsfehler mit allen bekannten Folgen und Folgekosten verursachen. Eine Automatisierung ist daher oft lohnend.

Hier nun zwei unterschiedliche Ansätze des Maschinen-Gesamtkonzepts, die auch bei sehr komplexen und individuellen Anforderungen des Füllguts, der Verpackung und der Gegebenheiten beim Kunden zum gewünschten Ziel führen.

Bei dieser Variante bietet der Maschinenhersteller praxiserprobte Module für die einzelnen Sortier-, Füll- und Verpackungsschritte als Verkettung an. Je komplexer die Aufgabenstellung ist, desto länger wird die Modulkette. Die Schnittstellen sind klar definiert und flexibel. Sie garantieren einen sicheren Produktionsablauf. Ein Modul könnte ein Reihenfüller sein, ein weiteres ein Kappenaufsetzer mit Verschrauber, beispielsweise in Karussellausführung. Zusätzliche vor- oder nachgeschaltete Module für die Reinigung der Gebinde, zur Inspektion der Primärverpackung oder für die Serialisierung können integriert werden.

Vorteile dieses Konzepts sind in der Regel optimierte Ausbringungsleistung sowie der durch die Standardisierung erleichterte Service der verwendeten Standardkomponenten. Dem stehen das vergleichsweise große Investitionsvolumen in die Summe der einzeln versetzbaren Module und der resultierende höhere Flächenverbrauch im Reinraum entgegen. Bleiben nach der Investition die Verkaufszahlen hinter den Erwartungen zurück, kann sich das deutlich negativ auf Renditekennzahlen der Investition auswirken.

Der zweite Ansatz zielt darauf ab, einzelne Funktionsbausteine in einem Maschinengestell zu vereinen. Im Ergebnis entstehen kompakte Füll- und Verschließanlagen, die gemeinsame Elemente zusammen nutzen. Jede Maschine wird zu einem Unikat, da die Funktionsbausteine bestmöglich an die Kundenanforderungen angepasst werden. Die Maschine kann in ihrer äußeren Form zusätzlich an den räumlichen Gegebenheiten beim Kunden ausgerichtet werden. So können die Position des Bedieners oder die Richtung des zu- und ablaufenden Produktstroms individuell gewählt werden. Kunde und Konstrukteur selektieren auf der Grundlage des gemeinsam erstellten Pflichtenhefts aus verschiedenen Konzepten für den Gebindetransport das Beste, um bei dem Beispiel zu bleiben.  

Für kompakte Maschinen sind der Rundtakttisch beziehungsweise die Revolveranordnung weit verbreitet, aber auch lineare Lösungen mittels eines Transportbands oder Rechenförderers sind umsetzbar. Zwar ist dieser Ansatz meist mit einem größerem Beratungsbedarf und aufwändigeren Individualisierungen verbunden, ein besonderer Vorteil der vereinten Funktionsbausteine ist jedoch, dass eine Maschine mit geringem Platzverbrauch entsteht. Außerdem können Sonderfunktionen leicht eingeplant oder für die spätere Nachrüstung vorgesehen werden, da es bei diesem Lösungsansatz keinen engen Lösungsraum gibt. Alles, was denkbar ist, kann auch umgesetzt werden, um den Anforderungen gerecht zu werden.

Für einen Kunden aus der Pharmabranche wurde von der Gustav Obermeyer GmbH & Co. KG in Plauen, Sachsen, der zweite Ansatz verwendet, um eine besonders kompakte Anlage zu konzipieren. Im Reinraum standen nur knapp 12 m² Gesamtfläche zur Verfügung. Es galt, auf dieser geringen Fläche eine Flaschenfüll- und Verschließmaschine für Puder unterzubringen. Den Vollautomaten auf die Breite des Raums zu begrenzen, war eine große Herausforderung. Alle Elemente, die vom Bediener überwacht und befüllt werden müssen, wurden nach einer Seite ausgerichtet. Die vom Bediener abgewandte Seite der Maschine musste direkt an einer Wand stehen. Zur Wand hin dürfen folglich ausschließlich Komponenten verbaut werden, die nur äußert selten zugänglich gemacht werden müssen. Hinter der Wand befindet sich der Raum mit der Sekundärverpackung. IO-/Gut-Flaschen können nur durch die Maschine hindurch in diesen Nachbarraum gelangen; Schlecht-Flaschen bzw. NIO-Flaschen werden mittels eines Transportbands an der Reinraumwand entlang, um die Maschine herum, in die Reichweite des Bedieners befördert.

Der Kunde konnte mit dieser individuell an die vorherrschenden räumlichen Gegebenheiten und die Besonderheiten des Verpackungsprozesses angepassten Anlage die Ausbringung von maximal acht Flaschen pro Minute an einem Handarbeitsplatz auf 35 Flaschen pro Minute durch den Vollautomaten steigern. Der Bediener erfährt so eine notwendige Entlastung, und die Maschine überwacht nun zuverlässig und ohne Ermüdungsfahr die Qualität jeder einzelnen Flasche. Der Mitarbeiter muss nur mehr bei Störungen und zur Reinigung in die Maschine eingreifen.

Dadurch, dass nun die vierfache Produktionsleistung zur Verfügung steht, sind deutlich höhere Verkaufszahlen möglich und eine größere Charge kann deutlich schneller produziert und auf den Markt gebraucht werden. Die gut ausgebildeten Mitarbeiter der einstigen Handabfüllung stehen nun für höherwertige Aufgaben zur Verfügung. Sie sind prädestiniert dafür, die anspruchsvolleren Tätigkeiten der Ein- und Umrüstung der Maschine zu übernehmen. Mitarbeiter, die mit unternehmensinternen Besonderheiten noch zu wenig vertraut sind, können die Bedienung der Maschine durch das große Touch-HMI mit Symbolen und Abbildungen leicht erlernen. Kontrollstationen unterschiedlicher Art überwachen die Füll- und Verpackungsprozesse. Eine Benutzerverwaltung mit verschiedenen Berechtigungsebenen sowie ein integriertes Audit-Trail unterstützen bei der sicheren Qualitätsproduktion.

Eigens für diesen Kunden wurde von der Firma Gustav Obermeyer eine an die besonderen Anforderungen angepasste Puderdosierung mittels Schneckenförderer entwickelt. Diese aus hochwertigem Edelstahl (V4A) gefertigte Dosierung wurde für die produktberührenden Teile mit einer Rauheit von besser als Ra = 0,8 μm ausgelegt. Viel F+E-Aufwand aus Konstruktion und Fertigung wurde investiert, um deren Funktionen zu optimieren. Somit sind die im Pharmabereich geltenden technischen Regeln umgesetzt. Das Produkt wird innerhalb eines geschlossen Rohr- und Trichtersystems gefördert und Kontamination der Primärverpackung vermieden.

Der Druckausgleich zur Umgebung wird durch ausgeklügelte Filter gewährleistet. Das Besondere an diesem Funktionsbaustein (Abbildung 2) ist, dass alle mit dem Produkt in Berührung kommenden Bauteile als eine Einheit (rot) aus der Maschine (grün) heraus geschwenkt und entnommen werden können. Die Einheit, bestehend aus Trichter, Rührwerk und Dosierschnecke, kann nun zur Reinigung und weiteren Demontage aus dem Reinraum zu einem entsprechenden Reinigungsarbeitsplatz gebracht werden. Hiermit wurden bei der Konzeptionierung der Maschine bereits nachgelagerte Produktionsschritte in die Überlegungen zum gesamten Produktionsprozess mit einbezogen.

Fachpack 2024:
Halle 2, Stand 212