Snellere productie van recycleerbare kartonnen fles

De samenwerking tussen Festo en PCE Automation heeft Frugalpac Limited, experts in recycleerbare verpakkingen, geholpen om de hoge verwerkingscapaciteit en precisie-assemblage te verwezenlijken die nodig zijn om te voldoen aan de toegenomen vraag naar hun innovatieve kartonnen Frugal Bottle.

Frugal Bottle is de eerste papieren fles voor wijn en sterkedrank ter wereld. De buitenkant van dit innovatieve ontwerp bestaat voor 94% uit gerecycleerd karton en heeft een binnenzak van voedingsmiddelenkwaliteit. Frugal Bottle is volledig recycleerbaar, is vijf keer lichter dan glas en heeft een veel kleinere CO2-voetafdruk dan traditionele wijnflessen. Verder biedt het 360° branding voor een grotere impact in het schap. 

Na de introductie in juni 2020 bleek Frugal Bottle zeer populair. En daarom zocht Frugalpac naar een manier om sneller en zonder kwaliteitsverlies meer flessen te produceren. PCE Automation en Festo werkten nauw samen bij het ontwikkelen van een volledig geautomatiseerde lijm- en bevochtigingslijn waarmee kan worden voldaan aan de krappe toleranties en complexe lijmpatronen die nodig zijn om 630 flessen per uur te verwerken. 

Ronan Quinn, projectmanager bij PCE, vertelt: “Het lijmproces was complexer dan wat we tot dan toe hadden meegemaakt. Krappe toleranties in combinatie met een korte cyclustijd en kritische druppeldikte zorgden voor een grote uitdaging. Festo leverde hiervoor volledig geassembleerde verwerkingsbruggen, wat echt meerwaarde gaf wat compatibiliteit van onderdelen en inbedrijfstelling betreft.”

Frugal Bottles worden geproduceerd uit twee kartonnen vellen die met precisie worden gesneden, gelijmd en aan de voor- en achterkant bevochtigd, waarna ze worden gestapeld en klaar zijn voor invoer in de flesvormmachine. De lijmbaan is complex en moet worden aangepast aan het profiel van de fles. Daarnaast moet de juiste hoeveelheid lijm worden aangebracht om misvorming of lelijke lijmresten te voorkomen. Frugalpac had contact opgenomen met Festo om te kijken of zij met hun combinatie van expertise in automatisering en pneumatische producten van voedingsmiddelenkwaliteit aan hun complexe eisen konden voldoen. Als machinebouwer beval Festo samenwerking aan met PCE Automation, een bedrijf waarmee ze al lange tijd een relatie hebben. Frugalpac ging akkoord en de drie bedrijven – eindgebruiker, machinebouwer en automatiseringsspecialist – werkten samen aan de optimale oplossing. 

Voor de door PCE Automation geleverde automatiseringscel is minimale menselijke tussenkomst vereist. Aan de voorkant laadt een operator de vellen voor de voor- en achterzijde van de flessen. De machine pickt, laadt, transporteert, lijmt, transporteert en bevochtigt, en brengt de geprepareerde vellen aan het eind van het proces over naar een container. De geprepareerde vellen worden vervolgens getransporteerd naar de flesvormmachine. Voor het ontwerp van de automatiseringscel heeft PCE Automation optimaal gebruik gemaakt van de Festo Handling Guide Online (HGO). Dit gratis online hulpmiddel verkort de tijd voor ontwerpen, assembleren en leveren aanzienlijk, en biedt klanten de mogelijkheid om een kant-en-klaar handlingsysteem te maken. Met slechts een paar klikken levert de HGO het juiste standaardhandlingsysteem, inclusief CAD-model, animatie en volledige EPLAN schemadocumentatie. De afzonderlijke stappen die voorheen 10 tot 15 dagen in beslag namen, kunnen in een mum van tijd worden voltooid. Door de kortere tijd voor ontwerp en documentatie kon PCE voldoen aan de leveringsverwachtingen van Frugalpac.

Om te bewijzen dat de gewenste cyclustijden konden worden gehaald, werd de unieke lijm- en bevochtingsoplossing getest en gekalibreerd in het Britse Application Centre van Festo. Het gebruikt de CPX-E-CEC Controller van Festo als de PLC voor geïnterpoleerde zachte bewegingen, waarbij meerdere assen tegelijk worden bediend om de complexe rondingen op de lijmbanen te realiseren. De Festo CMMT servocontrollers zijn een belangrijk onderdeel van de drie handlingsystemen voor nauwkeurig en herhaalbaar laden, lijmen en afladen. Ook de pneumatische kernproducten, ventielterminals en procesventielen van Festo worden volop gebruikt in het gehele lijm- en bevochtigingssysteem. 

Andrew Colling, hoofdontwerper PCE bij het project: “’De volledig uitgewerkte handlingoplossing van Festo past naadloos in de automatiseringscel. Het heeft ons tijd bespaard en het team ruimte gegeven om zich te richten op andere aspecten. Hierdoor konden we een complete oplossing leveren die voldoet aan de eisen die Frugalpac stelt aan de productie van recycleerbare flessen.”