Die Zukunft der Lebensmittelindustrie
Voll automatisiert vom Feld auf den Teller
Die Lebensmittelindustrie befindet sich im Umbruch und steht durch die zunehmende Automatisierung vor einem Wandel. Die Zimmer Group beobachtet seit Jahren, vor welchen Herausforderungen die Branche steht und wie automatisierte Prozesse den Markt verändern. Das Unternehmen reagiert darauf mit Komponenten, Systemen und kompletten Anlagen, die helfen, Lebensmittel sicher und zuverlässig zu verarbeiten, zu verpacken und zu transportieren.
Für verschiedene Kunden aus der Lebensmittelindustrie hat die Zimmer Group bereits eine Vielzahl von Einzelkomponenten und Systemlösungen entwickelt und realisiert. Die Einsatzgebiete sind vielfältig. So wurde beispielsweise ein Standard-Winkelgreifer der Serie GK auf Kundenwunsch so modifiziert, dass er einen Muffin greifen und in flüssige Schokolade tauchen kann. Voraussetzung für diese Anwendung war, dass die Greiferbacken aus Edelstahl gefertigt sind und als Schmiermittel lebensmittelechtes Fett verwendet wird.
Für einen anderen Kunden wurde die Produktion von Joghurtbechern verbessert. Roboter entnehmen die Becher aus den Tiefziehmaschinen und verpacken die weißen Becher in Kartons. Dabei müssen zwei unterschiedliche Bechergrößen berücksichtigt werden. Die Lösung war ein Hohlraumgreifer, der einen Becherblock aus der Tiefziehmaschine entnimmt. Ein weiterer Endeffektor entnimmt diese Becher dann reihenweise und setzt sie in Kartons. Anschließend werden die Becher aus dem Karton entnommen und bedruckt. Insgesamt umfasst die Systemlösung 16 Robotergreifer.
Auch für die Logistik der Getränkekästen gibt es eine Lösung. Das speziell entwickelte System ermöglicht das Greifen von Kästen und Flaschen, um Paletten schnell und effizient zu be- und entladen. Der Greiferabstand bzw. die Greiferbahn kann individuell eingestellt werden, eine Z-Kompensation dient als Kollisionsschutz.
Hygienisches Design ist das A und O
Wenn es um die Automatisierung in der Lebensmittelindustrie geht, ist Hygiene ein besonders wichtiger Faktor. Um höchste Hygienestandards zu erfüllen, müssen Greifer, Roboter und Zubehör spezielle Anforderungen erfüllen. Stichwort: Hygienic Design. Das bedeutet, dass alle Komponenten so konstruiert sein müssen, dass sie leicht zu reinigen sind und sich kein Schmutz oder Bakterien ansammeln können. Spezielle Materialien wie Edelstahl, PEEK oder PET sind hier besonders gefragt. Auch die Greifer müssen so konstruiert sein, dass keine Hohlräume entstehen, in denen sich Schmutz ansammeln kann.
Darüber hinaus ist die Verwendung von H1-Fetten als lebensmittelverträgliche Schmiermittel entscheidend für die Sicherheit und Qualität im F&B-Markt. Diese Art von Schmierfett wurde von der Food and Drug Administration (FDA) speziell für diese Branche klassifiziert. Die Zimmer Group hat auf diese erhöhten Anforderungen beispielsweise mit einer Protector-Variante der Serie GEP2000 reagiert. Die elektrischen Kleinteilegreifer sind mit lebensmittelechtem H1-Fett geschmiert, gegen Korrosion geschützt und mit abgedichteten Führungen ausgestattet, so dass sie für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie geeignet sind.
Neben den hygienischen Anforderungen müssen die Endeffektoren auch den Ansprüchen an Flexibilität, Robustheit und Sicherheit genügen. Unterschiedliche Formen, Größen, Oberflächen und Produktionsumgebungen erfordern intelligente, anpassungsfähige Komponenten und Greifsysteme. Um unterschiedliche Produkte zuverlässig erkennen und sicher greifen zu können, verfügt die Serie GEP2000 über eine integrierte Lageerkennung, die eine zusätzliche Qualitätssicherung im Prozess ermöglicht.
Standardwerte für Werkstücke einschließlich Toleranzen können im Greifer gespeichert werden. Abweichungen im Produkt werden dann vom Greifer sofort erkannt. Der Kleinteilegreifer ist in den Ausführungen Digital I/O und IO-Link erhältlich. Letztere ermöglicht eine besonders komfortable Steuerung und Einbindung in die Anlage. Die serienmäßige mechanische Selbsthemmung sorgt zudem für sicheren Halt auch bei Stromausfall oder Not-Aus.
Vom Erdbeerfeld auf den Tisch
Nicht nur im Lager und in der Produktion können Roboter Lebensmittelunternehmen helfen, hygienische, sichere und effiziente Prozesse zu gewährleisten. Auch auf dem Feld hat die Automatisierung Einzug gehalten: Das Start-up-Unternehmen Organifarms verwendet für seinen speziell für die Erdbeerernte entwickelten Roboter einen GEP2000-Greifer der Zimmer Group. Das Pflücken der reifen Beeren übernimmt der elektrische Greifer. Dank einer präzisen und intelligenten Positionserkennung öffnet er sich erst kurz vor der Frucht. So werden Schäden an der Frucht oder der Pflanze vermieden. Die speziell von Organifarms entwickelten Greiferfinger ermöglichen das gleichzeitige Schneiden und Halten. Der obere Teil des Stiels wird abgeschnitten und der untere Teil geklemmt, so dass die Frucht sicher gehalten wird. Der große Vorteil: Die Erdbeere wird nicht berührt und es entstehen keine Druckstellen. Stattdessen legt der Roboter die Frucht schonend in eine Schale.
Automationslösungen, die Früchte tragen
Der Kleinteilegreifer kommt auch beim vollautomatischen Barista-Roboter MyAppCafé zum Einsatz. In Zusammenarbeit zwischen dem Gastronom Michael Stille, der Firma IBS und der Zimmer Group wurde eine Roboterlösung entwickelt, die frisch zubereitete Kaffeespezialitäten serviert. Eine Herausforderung ist das Greifen unterschiedlicher Tassengrößen, wofür der elektrische Zweibacken-Parallelgreifer GEP2013IO-00-A ausgewählt wurde. Ein weiterer Knackpunkt ist, dass die Tassen in der Roboterzelle gedreht gestapelt werden. Um sie zu entnehmen, muss ein Widerstand in Form eines Gummirings am Becherrand überwunden werden. Das Greifen kann also nur durch reinen Kraftschluss erfolgen. Nach der Auswahl eines geeigneten Greifers entwickelte IBS die entsprechenden Greifbacken. Nachdem diese mittels 3D-Druck hergestellt und in mehreren Validierungsschleifen getestet worden waren, wurde eine Ausgabeeinheit entwickelt, eine eigene Software zur Kommunikation und Steuerung aller beteiligten Komponenten geschrieben und schließlich der Roboter programmiert.
Fazit: Zeit, Geld und Ressourcen sparen
Die Automatisierungstechnik bietet in der Lebensmittelindustrie durch intelligente und hygienische End-of-Arm-Tools viele Vorteile. Prozesse werden beschleunigt, die Produktivität gesteigert und die Qualität verbessert. Kosteneinsparungen und weniger Fehler sind weitere Vorteile. Wie in anderen Branchen wird auch in der Lebensmittelindustrie die Automatisierung und Roboterunterstützung weiter zunehmen. Die Zimmer Group gestaltet diese Entwicklung mit Komponenten, Systemen und kompletten Anlagen für die Lebensmittelindustrie aktiv mit.
