Verpackungsautomatisierung mit Low Cost Automation von Igus
Masken und Matratzen aus Mitteldeutschland
Bis Anfang 2020 hat Breckle in Weida noch ausschließlich Matratzen und Artikel für den Schlafkomfort hergestellt. Innerhalb weniger Wochen wurde dann ein Teil der Produktion auf Atemschutzmasken umgestellt. Heute werden dort rund eine Million Masken pro Woche produziert. Den großen Ausstoß erreicht das Thüringer Unternehmen durch einen hohen Automatisierungsgrad und den Einsatz von zwei Igus-Linearportalen für die Verpackung.
 Das Breckle Matratzenwerk Weida stellt über eine Million Atemschutzmasken wöchentlich her. Zur Verpackung der Masken werden zwei Maschinen eingesetzt, die auf Basis des Low-Cost-Automation-Portalsystems von Igus entwickelt und aufgebaut sind.
Das Breckle Matratzenwerk Weida stellt über eine Million Atemschutzmasken wöchentlich her. Zur Verpackung der Masken werden zwei Maschinen eingesetzt, die auf Basis des Low-Cost-Automation-Portalsystems von Igus entwickelt und aufgebaut sind. Bild: igus GmbH

Ein kurzer Blick genügt. „Das ist sicher keine von uns“, lacht Corina Breckle bezüglich der Maske des Besuchers. Die kurz zuvor in der nahen Apotheke gekaufte Maske trägt erkennbar das Zeichen KN95. Das steht für den chinesischen Prüfstandard, während FFP2 den europäischen kennzeichnet. Die vorgeschriebenen Filterleistungen von rund 95 Prozent sind bei den Prüfverfahren vergleichbar. „FFP2-Atemschutzmasken und vergleichbare Standards sind so aufgebaut, dass sie am Gesicht des Trägers abdichten“, erklärt Corina Breckle. Sie ist verantwortlich für Design & Entwicklung bei Breckle Matratzenwerk Weida. Im Unterschied dazu schützen medizinische Masken (MNS Typ 2R) vor allem den Gegenüber vor infektiösen Tröpfchen des Mundschutzträgers.

 In den Verpackungsanlagen werden die Schachteln jeweils mit 50 Masken befüllt.
In den Verpackungsanlagen werden die Schachteln jeweils mit 50 Masken befüllt. Bild: igus GmbH

Von der Matratze zur Maske

Corina Breckle hat sich mit ihrem Team seit einem Jahr intensiv in die Thematik eingearbeitet: Das Unternehmen aus Weida in Thüringen produziert beide Maskentypen. „Und wir beschaffen auch alle Materialien aus Deutschland“, erklärt sie. „Denn es bringt ja nichts, Material in China einzukaufen und dann als deutsche Maske zertifizieren zu lassen. Um dennoch kostenseitig mit ausländischen Herstellern mithalten zu können, haben wir eine hochautomatisierte Fertigung aufgebaut, unter anderem mit Hilfe von Igus-Linearportalen.“

Und das innerhalb kürzester Zeit, denn Breckle ist eigentlich in einer anderen Branche zuhause: Das Familienunternehmen mit insgesamt rund 300 Mitarbeitern ist einer der größten Matratzenhersteller Deutschlands und bietet zudem alles rund um das Thema Schlafkomfort. Doch die entsprechende Nachfrage hält sich seit Anfang 2020 in Grenzen. „Im Februar 2020 sind wir in die Produktion von Masken eingestiegen, als von unseren Partnern aus der Gesundheitsbranche Bedarf signalisiert wurde“, erinnert sich Corina Breckle: „Wir sind mit handgenähten Masken gestartet und haben kurz darauf auf die MNS Typ 2R, also die OP-Masken, erweitert. Jede Maske wurde anfangs von Hand zugeschnitten und genäht, die Ohrgummis manuell eingesetzt. Das war wirklich ein riesiger Aufwand, aber wir waren froh, dass wir unsere Mitarbeiter beschäftigen konnten. Da die Nachfrage aber groß war, haben wir uns das Knowhow angeeignet und die Produktion stufenweise automatisiert.“

In einer der Hallen des weitläufigen Breckle-Geländes ist die neue Maskenproduktion aufgebaut: Im Sekundentakt stellen hier vier Maschinen OP- und FFP2-Masken her. Sie werden seit Herbst 2020 ergänzt durch ein Qualitätssicherungssystem sowie zwei vollautomatische Verpackungsanlagen. Die Verpackungsanlagen hat Breckle vom Anlagenbauer Ximaj aus dem hessischen Weitefeld bezogen, der sie auf Basis des Igus-Portalsystems Drylin entwickelt und aufgebaut hat.

 Drylin-Rundwellen mit Drylin-RJMP-Lagern pressen die Masken in die Kartonagen.
Drylin-Rundwellen mit Drylin-RJMP-Lagern pressen die Masken in die Kartonagen.Bild: igus GmbH

Eine Million Masken pro Woche

Der Kunststoffspezialist Igus bietet das Raumportal als Low-Cost-Automation-Lösung an, das kleinen und mittelständischen Firmen hilft, manuelle monotone und oftmals fehleranfällige Arbeitsschritte zu automatisieren – in diesem Fall das Verpacken von Masken in Schachteln. Angetrieben von einem flachen Zahnriemenantrieb verfahren die Drylin-Portale absolut schmiermittelfrei und erfüllen dadurch hohe hygienische Standards. Als Komplettsysteme werden die kartesischen Roboter mit Motoren, Zahnriemen, Zahnstangenachsen, Kupplungen und weiterem Zubehör angeboten. Low Cost Automation nennt Igus die Lösung deshalb, weil sie sich auf Grund des günstigen Preises innerhalb eines kurzen Zeitraums – spätestens nach einem Jahr – amortisiert.

„Insgesamt belaufen sich unsere Investitionen in die Maskenproduktion im Moment auf etwa 1,6 Millionen Euro“, so Corina Breckle. „Mit den Verpackungsanlagen und dem QS-System gelang es uns aber, kostenseitig nochmals deutlich wettbewerbsfähiger zu werden, denn bis dahin wurde alles händisch kontrolliert und verpackt.“ Die fertige Maske läuft nun aus der Produktionsmaschine über ein Förderband zur Verpackungsmaschine und wird dort optisch kontrolliert: Wird ein Fehler erkannt, wird die Maske aussortiert. Beliefert werden unter anderem das DRK, das Bundesgesundheitsministerium, Apotheken sowie auch Unternehmen. „Pro Woche stellen wir etwa eine Million OP-Masken und rund 100.000 FFP2-Masken mit rund 20 Mitarbeitern in zwei Schichten her“, sagt Breckle. „Bis zur Einführung des QS-Systems und der Verpackungsautomaten haben wir dafür drei Schichten benötigt.“

 Der Drylin-Portalroboter ist der Kern der Verpackungseinheit und stellt die Kartonagen bereit. Das Portalsystem hat drei Freiheitsgrade und besteht aus ZLW-Zahnriemen- und GRW-Zahnstangen-achsen mit Kunststoff-Gleitelementen.
Der Drylin-Portalroboter ist der Kern der Verpackungseinheit und stellt die Kartonagen bereit. Das Portalsystem hat drei Freiheitsgrade und besteht aus ZLW-Zahnriemen- und GRW-Zahnstangen-achsen mit Kunststoff-Gleitelementen.Bild: igus GmbH

Portale sind schmiermittel- und wartungsfrei

Die Roboterportale wurden von Igus für die spezielle Anwendung zur Verpackung von Masken leicht angepasst. Sie haben drei Freiheitsgrade und verfügen über einen Arbeitsraum von je 800x800x250mm. Drylin-ZLW-Zahnriemen- und GRW-Zahnstangenachsen sorgen dabei für eine präzise Führung durch Kunststoff-Gleitelemente. Für die gesamte Roboter-Kinematik nutzt Anlagenbauer Ximaj eine B&R-Steuerung, die wiederum zur Ansteuerung der Motoren des Systems mit einer Dryve-D1-Steuerung von Igus kommuniziert. Die Vorteile der Dryve D1 liegen in der schnellen Inbetriebnahme, der hohen Benutzerfreundlichkeit und in der einfachen Vernetzungsfähigkeit mit übergeordneten Steuerungen. Die D1 ist konzipiert für die Steuerung für Schrittmotoren, DC- und EC/BLDC-Motoren. Die Motorsteuerung ist intuitiv über einen Web-Browser bedienbar, die Fahrprofile live änderbar. So kann eine zeitsparende Automatisierung ohne Übertragungs- und Ladevorgänge sehr schnell umgesetzt werden, um auch komplexe Aufgaben ohne Programmierung zu automatisieren. Corina Breckle: „Ein weiterer Vorteil der Portale ist, dass sie kostengünstig sind.“ Der Preisvorteil ergibt sich, da die Anzahl metallischer Komponenten von Igus reduziert wurde. Viele Teile, die sich bewegen, bestehen aus Polymeren, sind langlebig, leicht und schmiermittelfrei und benötigen somit keine Wartung.

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