Automatisering past zich aan duurzame verpakking aan

Hebt u ooit online iets kleins besteld en was u verontwaardigd toen het aankwam in een te grote doos vol noppenfolie, met lucht gevulde folie of papier? Consumenten (en ik maak me daar net zo schuldig aan als ieder ander) klagen snel – vooral als het gaat om over verpakking. Ze beseffen niet dat de e-commercehandelaar wellicht niet in staat is de hogere kosten te dragen van het opslaan van tien verschillende formaten dozen of geen automatiseringssysteem heeft dat met verschillende formaten kan omgaan. Consumenten geven niets om de belemmeringen die bedrijven moeten overwinnen om hun verpakking duurzamer te maken. Kleinere en lichtere dozen met dunnere wanden en minder nieuw plastic. Dat is toch makkelijk genoeg?

Nou, nee. Of het nu gaat om de overstap van rigide naar flexibele verpakking, het lichter maken van de verpakking, dunnere wanden, de integratie van gerecycled materiaal, de keuze voor enkellaags in plaats van meerlaags materiaal of de migratie van kunststof naar papier – het heroverwegen van verpakking om deze duurzamer te maken, is een zeer complex proces.

‘Black box’-technologieën zijn het antwoord

Een van de grootste uitdagingen waarmee FMCG-fabrikanten tijdens projecten voor het herontwerpen van verpakking worden geconfronteerd, is hoe zij hun productie- en verpakkingslijnen kunnen aanpassen aan nieuwe materialen, formaten en ontwerpen. De sleutel tot een pijnloze overgang naar duurzame verpakking ligt hier in de technologie. De ‘black box’-technologieën die men niet eens kan zien. Algoritmes. Motion control. Programmeren. Sensoren. Artificial intelligence. Het gaat erom dat deze worden ingezet om flexibele en toekomstbestendige productie automatiseringsoplossingen te ontwikkelen die intelligent en dynamisch genoeg zijn om alles aan te kunnen.

Neem bijvoorbeeld de flexibele folies die worden gebruikt voor vormen, vullen en sealen, flow wrapping en het maken van zakken. Deze vormen een enorm aandachtsgebied voor innovatie, want er is niet alleen een gestage stroom van merken die willen overstappen van harde naar flexibele formaten, maar ook een grote bestaande basis van gebruikers die de voorkeur geven aan milieuvriendelijkere folies. Zij stappen over op dunnere folies of recyclebare monolaagfolies, biologisch afbreekbare folies, papierfolies of folies met een gerecycled aandeel.

Nieuwe materialen en oude machines…

De meeste verpakkingsmachines die vandaag de dag in gebruik zijn, zijn ongeschikt voor deze ‘nieuwe’ folies. Ze zijn ontworpen om zeer consistente folies van een bepaalde dikte te gebruiken, die gemaakt zijn van nieuwe kunststof. De ‘knelpunten’ die moeten worden aangepakt bij het aanpassen van apparatuur om nieuwe materialen te gebruiken, zijn de regeling van de spanning van de folie en sealing; dunne folies branden en verdraaien makkelijker, papierfolies scheuren en folies met een hoog gerecycled aandeel zijn inherent variabel van batch tot batch.

Zelfs kleine veranderingen in de dikte van de folie leiden tot ongelijkmatig op- en afrollen en verhogen de spanning op de folie. Een ongelijke spanning veroorzaakt op haar beurt defecten tijdens het vormen of sealen van de zakken, zoals opkrullen, scheuren, vouwen of verkeerde uitlijning.

Door deze kwesties kan er niet met deze folies worden gewerkt. Ook impliceren zij dat afval wordt geproduceerd, wat het doel van de overgang naar een ‘groenere’ folie tenietdoet.

OMRON heeft dit probleem aangepakt met de ontwikkeling van het Film Tension Control System, dat zorgt voor een gesynchroniseerde regeling van spanning, aanvoer en snijden. Dit systeem maakt deel uit van een reeks ‘functieblokken’ voor het optimaliseren van de verwerking van folie in vorm-, vul- en sealmachines. Onze technici hebben in wezen een algoritme ontwikkeld en in ons motion control-platform geprogrammeerd, waardoor OEM’s en systeemintegratoren deze functionaliteit eenvoudig in een machine kunnen bouwen.

Slimme temperatuurregeling

Bij het sealen vormt temperatuurregeling de uitdaging. Dunnere folies zijn zeer gevoelig voor verbranding en de variabiliteit van gerecyclede folies betekent dat het gebruik van het sealingsysteem bij een constante temperatuur zal leiden tot defecten. Een van de oplossingen is het gebruik van AI om dynamische temperatuurregeling mogelijk te maken. Een sensor op de sealbalk maakt verbinding met een adaptief algoritme in het regelsysteem dat automatisch de sealtemperatuur aanpast wanneer het materiaal varieert.

AI-gestuurde dynamische temperatuurregeling heeft niet alleen potentiële waarde op flexibele-folielijnen, maar in elke verpakkingstoepassing waarbij warmte en variabele materialen een rol spelen. We zien een enorme kans in blaasgieten. Veel merkeigenaren kiezen ervoor dit uit te besteden omdat het lastig is lichtere flessen met een gerecycled aandeel te produceren – een kleine variatie in de harssamenstelling kan ertoe leiden dat er enorm veel producten worden afgekeurd. Temperatuurregeling met een gesloten regelkring kan dit probleem oplossen.

Niet alleen bij primaire verpakkingsactiviteiten stappen fabrikanten over op duurzamere verpakkingsstrategieën. Ook secundaire activiteiten, zoals kartonneren en palletiseren, transformeren.

Flexibele pallets verwarren robotica-controllers

Nu kleinere orders van meerdere SKU’s de norm worden in de toeleveringsketen van de detailhandel, is een van de meest voor de hand liggende manieren voor FMCG-fabrikanten om duurzaamheidswinst te boeken het optimaliseren van de pallets die zij verzenden. Vanuit het oogpunt van palletisering kan dit echter een gedoe zijn. Fabrikanten zullen er gewoonlijk voor kiezen twee pallets te verzenden in plaats van te proberen twee verschillende producten op één pallet te rationaliseren. Dit komt doordat de algoritmes van de meeste robotpalletisers die vandaag de dag in gebruik zijn, geschreven zijn voor het programmeren van palletpatronen met identieke dozen. Deze stand-aloneprogramma’s zijn geïntegreerd in de robotarmcontroller zelf, wat de mogelijkheden beperkt om met meerdere palletiseerlay-outs te werken.

De ontwikkeling van een oplossing die het mogelijk maakt meerdere lagen in een pallet te ordenen en die meerdere palletiseerstations kan besturen, is een grote uitdaging. Onze technici werken er echter aan en hebben het palletiseerproces verbeterd, waarbij een gebruiksvriendelijk ‘functieblok’ in ons automatiseringssysteem is geïntegreerd dat het mogelijk maakt verschillende lagen in te stellen en meerdere stations te besturen met één controller. Dankzij deze palletiseeroplossing kunnen systeemintegratoren eenvoudig flexibele palletiseersystemen bouwen zonder uitgebreide herprogrammering, wat engineering-, implementatie- en uiteindelijk integratiekosten bespaart.

De cirkel is rond

Circulariteit is een belangrijk thema in duurzaam verpakken. Het is dus toepasselijk dat dit artikel teruggaat naar waar het begon. Door slimme regeling en automatisering behoren te grote dozen en verspillende vullingen binnenkort wellicht tot het verleden. Onze technologie heeft onze partnermachinebouwers geholpen een kartonneerplatform te ontwikkelen dat is gebaseerd op ons geavanceerde motion control-platform, waarmee kartonnen dozen ‘op maat’ worden gemaakt. Zo kunnen uw producten in de juiste maat doos worden geleverd.

De overstap naar verpakkingen met een geringere impact is zelden eenvoudig, maar haalbaar dankzij geavanceerde automatiserings- en regelingstechnologieën die flexibiliteit ondersteunen.

Auteur: Patricia Torres, Industry Marketing Manager Food and Commodities Solutions bij Omron Industrial Automation Europe.

Meer informatie bij OMRON