L’esperienza e le competenze tecniche maturate in ciascuna fase del food & beverage packaging che le aziende dello Smart Packaging Hub mettono a fattor comune in una logica di partnership per fornire soluzioni integrate e customizzate, convincono anche gli end user di settore nel mercato giapponese, notoriamente abituati a livelli qualitativi e tecnologici elevati.
Un importante produttore giapponese di acque minerali ha scelto la soluzione italiana maturata dalla sinergia tra Baumer, Clevertech e Tosa, aziende dello Smart Packaging Hub, per sviluppare una linea su misura fortemente automatizzata e totalmente integrata per il packaging secondario e terziario.
L’applicazione congiunta di Baumer Clevertech e Tosa per lo sviluppo della linea integrata di confezionamento e pallettizzazione del produttore giapponese di acque minerali, è un esempio di collaborazione vincente nata dallo Smart Packaging Hub.
Le necessità espresse del cliente giapponese per la linea di confezionamento
Il cliente giapponese ha la necessità di realizzare una linea su misura per il packaging secondario e terziario con un altissimo livello di automazione e fortemente orientata all’efficienza e alla qualità, con una riduzione dei consumi energetici e dei costi di produzione.
È richiesta una linea per confezionare in scatole di cartone e in vassoi fardellati con film termoretraibile, bottiglie in plastica sottile di acqua minerale da 0,5 litri e da 2 litri in diverse configurazioni, che devono essere successivamente pallettizzate realizzando pallets avvolti in film plastico per ottenere una protezione e una tenuta del carico affidabile per garantire la qualità del prodotto.
La linea di confezionamento deve essere fortemente automatizzata in quanto, considerando il costo elevato della manodopera, favorisce un rapido ritorno dell’investimento e una riduzione dei costi di produzione.
Inoltre, la documentazione tecnica a corredo, i manuali e l’interfaccia utente sui pannelli a bordo macchina, deve essere in lingua giapponese.
La richiesta di una linea di confezionamento flessibile e per una elevata produttività
È richiesta una produttività fino a 55 confezioni al minuto, quindi una velocità di confezionamento e di pallettizzazione alta per movimentare delicate bottiglie di acqua minerale in plastica sottile, perciò facilmente danneggiabili (circa 30.000 bottiglie/ora da 0,5 litri e 19.000 bottiglie/ora da 2 litri).
Le bottiglie da gestire hanno forma quadrata, cilindrica e rettangolare. I formati delle confezioni, sia in scatola di cartone che in vassoio con film termoretratto, sono di 6×4 e 6×6 bottiglie da 0,5 litri e di 3×2 e 3×3 bottiglie da 2 litri.
Per soddisfare queste necessità il cliente richiede una linea flessibile con cambi formato rapidi, dotata di tecnologie e sistemi di automazione innovativi, sviluppata in modo integrato da un solo fornitore e con soluzioni personalizzate.
I vantaggi della soluzione unica e fortemente integrata sviluppata dal team Baumer-Clevertech-Tosa dello Smart Packaging Hub
Nonostante Baumer Clevertech e Tosa siano aziende con competenze specializzate in diversi ambiti del food & beverage packaging, all’interno dell’Hub hanno sviluppato una sinergia caratterizzata da standard qualitativi e tecnologici univoci, condividendo gli stessi approcci progettuali e principi di costruzione.
Nell’applicazione congiunta il team delle tre aziende dello Smart Packaging Hub ha potuto quindi presentarsi come se fosse un solo fornitore, proponendo una linea automatizzata e totalmente integrata in un’unica soluzione.
Questo approccio è stato valutato positivamente dal cliente giapponese, il quale richiedeva di relazionarsi con un solo fornitore per soddisfare le proprie necessità di confezionamento, valorizzando i vantaggi di un’unica soluzione integrata.
Infatti, una linea con macchine automatiche che condividono gli stessi principi di funzionamento e sistemi d’interfaccia utente, apporta un significativo vantaggio per gli operatori, sia nella fase di apprendimento delle funzionalità dell’impianto che successivamente durante la produzione, le manutenzioni e la risoluzione delle problematiche, diminuendo i fermi macchina a favore dell’efficienza produttiva.
Una linea studiata per maneggiare con delicatezza bottiglie in plastica assottigliata
La linea progettata dal team delle tre aziende dello Smart Packaging Hub, riceve a monte bottiglie di acqua minerale convogliate dall’impianto di packaging primario del cliente, quindi perfettamente riempite, sigillate ed etichettate.
Per minimizzare l’uso della plastica, il produttore giapponese lavora con bottiglie in PET a spessore ridotto, quindi strutturalmente delicate. Le bottiglie da confezionare hanno forma quadrata, cilindrica e rettangolare. Sono in plastica alleggerita con riempimento senza azoto, che rende tutto l’handling molto delicato.
Per soddisfare gli standard di qualità del cliente, i sistemi di movimentazione e di confezionamento della linea sono quindi sviluppati con tecnologie adatte per movimentare alle velocità richieste bottiglie delicate e facilmente danneggiabili, in particolare quelle di forma quadrata che sono strutturalmente meno stabili e poco resistenti alle pressioni di schiacciamento rispetto ai modelli con sezione rotonda.
Per questo motivo è stata dedicata un’adeguata attenzione anche al progetto del sistema dei nastri di accumulo e del divisore all’ingresso della macchina confezionatrice, in modo da ottenere file che spingono un numero controllato di bottiglie quadrate tra loro a contatto, per limitare le pressioni di schiacciamento.
Il progetto di una linea flessibile e predisposta per rispondere a esigenze future di confezionamento
La linea progettata dalla tre aziende dello Smart Packaging Hub è fortemente orientata all’efficienza produttiva, all’automazione e alla flessibilità.
In particolare, la flessibilità di questa linea è pensata per realizzare un duplice vantaggio.
Il primo vantaggio consiste nel poter gestire rapidamente, con automatismi e celle robotizzate, il packaging secondario e terziario delle diverse soluzioni prodotte attualmente con frequenti cambi formato.
Il secondo vantaggio offerto dalla flessibilità di questa linea consiste nella sua predisposizione ad essere aggiornata per mettere nelle condizioni il cliente di gestire nuove configurazioni e tipologie di confezioni future di questo prodotto.
Un layout che si sviluppa su tre capannoni
La linea di confezionamento progettata dal team Baumer-Clevertech-Tosa ha un layout particolare che si sviluppa in modo integrato su tre differenti capannoni, che il cliente giapponese sta ampliando ex-novo.
Una ulteriore sfida affrontata con successo dalle tre aziende dello Smart Packaging Hub, che stanno lavorando in sinergia con l’impresa di progettazione edile per le parti strutturali e l’impiantistica della linea integrata di confezionamento.
I vantaggi di una macchina confezionatrice combinata per il packaging secondario
Per confezionare in scatole di cartone e in vassoi avvolti in film termoretraibile le bottiglie d’acqua minerale convogliate dall’impianto di packaging primario del cliente, occorre una incartonatrice wrap around ed una fardellatrice.
Nell’applicazione congiunta con Clevertech e Tosa, i tecnici di Baumer hanno sviluppato una soluzione su misura in grado di gestire con un solo macchinario sia il confezionamento delle bottiglie in scatole chiuse di cartone che in vassoi avvolti con film termoretraibile.
Baumer ha quindi realizzato una sola macchina automatica che combina una incartonatrice wrap around con una fardellatrice, puntando sulla flessibilità e sull’efficienza produttiva.
I principali punti di forza di questa macchina combinata si possono riassumere nella sua compattezza, quindi una riduzione del footprint, nella flessibilità con rapidi cambi formato ad azionamento automatico e nella possibilità di passare agevolmente dal confezionamento in cartone wrap around alla soluzione con vassoio avvolto in film termoretraibile della fardellatrice.
Inoltre, la struttura della macchina è predisposta per poter avvolgere le bottiglie in solo film termoretraibile senza vassoio, per eventuali applicazioni future.
Un altro punto di forza di questa macchina combinata riguarda l’efficientamento energetico, in particolare del tunnel di termoretrazione della fardellatrice, studiato con una coibentazione che minimizza le dispersioni di calore con un significativo risparmio di energia elettrica.
Una cella robotizzata per automatizzare il sistema di alimentazione dei cartoni fustellati della incartonatrice
Per rispettare gli standard di velocità fino a 55 confezioni al minuto, il cliente ha richiesto di equipaggiare la macchina combinata con un sistema di alimentazione automatico per i fogli di cartone fustellato.
È stata quindi sviluppata una cella robotizzata, con un robot articolato a 4 assi, per prelevare in autonomia dal magazzino i fogli di cartone fustellato da caricare in macchina.
Un pallettizzatore automatico e versatile
A valle della confezionatrice il pallettizzatore sviluppato da Clevertech per la linea del cliente giapponese è composto da moduli automatici disposti su due livelli.
Il primo livello si trova a terra e riguarda la gestione del magazzino dei bancali con il sistema di movimentazione e stoccaggio dei pallet vuoti attraverso moduli automatici di impilamento e deimpilamento.
La soluzione sviluppata al primo livello è totalmente customizzata per i formati dei pallet giapponesi, che sono diversi da quelli utilizzati nel mercato occidentale. I formati in uso dal produttore nipponico sono infatti di 1100×1100 e 1100×900 millimetri.
Nel secondo livello sviluppato al piano superiore, il pallettizzatore progettato da Clevertech riceve e gestisce lotti di bottiglie a forma quadrata o rotonda, confezionate in scatole di cartone o in vassoi avvolti in film termoretratto.
Per sostenere i ritmi produttivi fino 55 confezioni al minuto, sono utilizzati due robot articolati a 4 assi per gestire in autonomia la formazione dello strato da pallettizzare.
Trattandosi di un prodotto delicato, gli organi meccanici di presa dei robot sono progettati con accorgimenti “soft touch” per manipolare con delicatezza le confezioni con le bottiglie d’acqua, senza compromettere i ritmi e le velocità richieste.
L’utilizzo dei robot per formare lo strato da pallettizzare, oltre a mantenere velocità sostenute di movimentazione delle confezioni, permette di gestire con la massima flessibilità le differenti configurazioni dei lotti di produzione attuali e le eventuali nuove soluzioni future del cliente.
Lo scambio dei dati relativi ai flussi produttivi attraverso l’interconnessione con le macchine automatiche a monte della filiera consente al pallettizzatore di programmarsi in autonomia per gestire la velocità e le tipologie dei formati dei lotti di confezioni in arrivo dalla confezionatrice.
La matrice dello strato di prodotto formato dai robot è successivamente compattata e traslata sul pallet per mezzo di uno spintore meccanico. Strato dopo strato viene ultimato il pallet che è pronto per essere inviato all’avvolgitrice.
Una sola macchina per avvolgere ad hoc ogni formato di carico pallettizzato
Nell’applicazione congiunta con Baumer e Clevertech, Tosa ha progettato nel fine linea, a valle del pallettizzatore, la soluzione per avvolgere il carico con un sistema mirato alla flessibilità e alla qualità, in grado di gestire con un solo macchinario i diversi formati e dimensioni dei carichi pallettizzati, mantenendo l’apertura agli upgrade per configurazioni future.
Il cliente ha la necessità di avvolgere con una sola macchina i pallet inviati dal pallettizzatore, con una soluzione che adatta autonomamente i programmi dei cicli di avvolgimento alle diverse tipologie di carico e alle differenti dimensioni, senza interruzioni per i cambi formato. La velocità richiesta è di 60 pallet per ora.
Per ottenere la massima stabilità e tenuta del carico senza danneggiare le confezioni di bottiglie, il cliente ha la necessità di poter variare il tensionamento del film sulle differenze altezze del pallet. Ha inoltre richiesto l’unità di prestiro per ottimizzare la quantità di film utilizzato per ciascun ciclo di avvolgimento.
Per soddisfare queste necessità produttive i tecnici di Tosa hanno sviluppato una macchina automatica ad anello rotante, con sistemi di trasporto customizzati per i formati dei pallet giapponesi e per un’altezza massima del carico pallettizzato di 2 metri. È inoltre equipaggiata con un’unità di prestiro con due motori brushless per un rapporto variabile da pannello operativo fino al 400%.
E’ utilizzato un film estensibile in polietilene HDPE autocollante e prestirabile. L’avvolgitrice progettata da Tosa ha inoltre la funzione “roping” di restringimento del film a cordonatura, che consente di aumentare la forza di tenuta del film dove è necessario. Nel ciclo d’avvolgimento il “roping” è infatti molto importante per fissare il carico sulla base del pallet, aumentandone la tenuta e la stabilità.
Un efficace condivisione dei dati per l’automazione del fine linea
L’avvolgitrice è totalmente integrata con la linea di confezionamento attraverso un continuo scambio di dati sui flussi produttivi, sui cambi formato e sullo stato delle macchine automatiche della filiera. In particolare l’ “handshake” con il pallettizzatore perfeziona i processi di automazione del fine linea.
Il software dell’avvolgitrice si interfaccia con quello del pallettizzatore, con il quale condivide la stessa interfaccia utente sui pannelli a bordo macchina, apportando un significativo vantaggio per gli operatori nelle diverse fasi operative, di monitoraggio e diagnostica.
In questo modo, ancor prima di ricevere il pallet da avvolgere, la macchina di Tosa conosce le informazioni digitali “ID pallet” trasmesse dal pallettizzatore, tra cui i dati relativi al tipo di confezioni che compongono il carico, alle dimensioni e al formato del pallet.
Ricevute le informazioni del carico pallettizzato in ingresso, l’avvolgitrice carica autonomamente dal database il programma del ciclo d’avvolgimento stabilito per quella tipologia di prodotto, condividendo con la filiera tutti i dati relativi al processo, compreso eventuali anomalie.
Al termine dell’avvolgimento, il pallet è rilasciato a valle per le successive fasi di etichettatura e stoccaggio, insieme alle informazioni digitali “ID pallet” per il suo tracciamento e per eventuali operazioni automatizzate del magazzino.
L’archiviazione statistica dei dati raccolti durante i processi di confezionamento e sullo stato delle macchine automatiche della linea integrata progettata dal team Baumer-Clevertech-Tosa, possono essere condivisi con i software del cliente che supportano e ottimizzano l’attività e la gestione produttiva, apportando un ulteriore vantaggio per il produttore giapponese.