Die Effizienz von Verarbeitungs- und Verpackungsmaschinen hängt ganz wesentlich vom Erfahrungs- und Prozesswissen der Bediener ab. Unerfahrenen Bedienern ist nur selten möglich, Störungen im Prozess mit einer fundierten Ursachenanalyse nachhaltig zu beseitigen. Die Folge sind sich häufig wiederholende Mikrostörungen und eine geringe Anlageneffizienz. Um den Bediener bei der Ursachenfindung zu unterstützten setzt das Fraunhofer IVV Dresden auf ein selbstlernendes Bedienerassistenzsystem. Dieses erfasst die aktuelle Situation aus vorhandener Sensorik, anhand kooperativer Dialoge mit dem Bediener und über Kamerasysteme. In Verbindung mit einer wachsenden Datenbank zu möglichen Störungen und Ursachen wird dem Bediener ein virtueller Kollege zur Seite gestellt, welcher mit Erfahrungswissen aller Mitarbeiter in der richtigen Situation unterstützen kann.

Aktuell gibt es unterschiedliche Trends in der pharmazeutischen Industrie. Die Herstellung von API´s wird zunehmend bei den Herstellern der finalen Produkte vorgenommen. BIG Pharma integriert die API Herstellung in House. Die Batchproduktion geht tendenziell zu immer kleinen Volumen mit speziellen Anwendungsbereichen. Produkte mit größerem Volumen werden vom Batchvolumen in eine kontinuierliche Produktion überführt und speziell auch auf diese neue Herstellungstechnologie entwickelt. Die Anforderungen für diese unterschiedlichen Applikationen sind völlig unterschiedlich.

Der zentrale Antrieb von Maschinen erfolgt häufig über einen Riementrieb, da eine Drehzahlanpassung einfach und kostengünstig zu realisieren ist. Für Maschinen mit hohen verarbeitungstechnischen Forderungen hinsichtlich der Qualität, z.B. zerspanende Werkzeugmaschinen oder Druckmaschinen, ist oftmals die Übertragungsgüte des Riementriebes der begrenzende Faktor für Leistungssteigerungen oder Qualitätsverbesserungen. Aus der Übertragungsgüte des Riementriebes resultieren dynamische Kräfte/ Momente, die als dynamischer Erreger in der Maschine wirken. Um den Einfluss der Übertragungsgüte eines Riementriebes zu verstehen, ist das dynamische Verhalten der gesamten Maschine notwendig zu betrachten. Dies wird kurz am Beispiel einer Druckmaschine erläutert. Grundvoraussetzung zur Verbesserung der Übertragungsgüte eines Riementriebes ist eine wiederholbare messtechnische Bestimmung der Übertragungsgüte. Die in der KBA genutzte und dazu entwickelte Methodik wird vorgestellt. Aus der messtechnischen Untersuchung zur Übertragungsgüte werden Frequenzbereichssowie Zeitbereichsergebnisse für die untersuchten Poly-V-Riemen präsentiert und interpretiert. Die ermittelten Abhängigkeiten, die vom Riemen selbst resultieren, sowie aus dem Zusammenwirken aller Bauteile eines Riementriebes beruhen, werden diskutiert. Die vorgestellte Methodik zur Bestimmung der Riemengüte ist nicht auf die Untersuchung von Poly-V-Riemen oder Riementrieben beschränkt und kann für alle gleichförmig übersetzenden Getriebe genutzt werden. Die Methodik ermöglicht nachfolgend eine extrem präzise Bestimmung der Übertragungsgüte. / The main drive of a machine is usually transferred through a belt drive as adjustments to speed can be carried out easily and cost effectively. The transmission quality of a belt drive is often a limiting factor when improving performance or quality for machines with technologically high finishing demands regarding quality, e.g. drilling and milling machines or printing presses. Dynamic forces/moments, which work as dynamic exciters in a machine, result from the transmission quality. In order to understand the influence of a belt drive’s transmission quality it is necessary to look at the dynamic behavior of an entire machine. This will be briefly explained using a printing press as an example. A repeatable metrological determination of the transmission quality is key to improving a belt drive’s transmission quality. The method developed and used at KBA will be presented in this article. The frequency range and time range results for the tested poly-V-belts from this metrological study on transmission quality will be presented and interpreted. Identified dependencies which result from the belts as well as the collective effect of all the components in a belt drive will be discussed in this article. The frequency range and time range results for the tested poly-V-belts from this metrological study on transmission quality will be presented and interpreted. Identified dependencies which result from the belts as well as the collective effect of all the components in a belt drive will be discussed in this article. The method presented for determining belt quality is not just limited to inspecting poly-V-belts or belt drives, it can be used for all uniform transmission gears. It allows transmission quality to be determined extremely precisely.

Die MAJA-Maschinenfabrik Hermann Schill GmbH & Co. KG wurde im Jahre 1955 von Hermann Schill sen., dem Großvater der heutigen Eigentümer, in der Gemeinde Goldscheuer bei Kehl am Rhein gegründet und zählt heute zu den Marktführern der Branche. Seit 60 Jahren entwickelt, produziert und vertreibt MAJA Entschwartungs-, Entfettungs und Entvliesmaschinen, Enthäutungsmaschinen für Fisch und Geflügel, Fleischschneidesysteme und Automatisierungslösungen für die Lebensmittelbranche, außerdem Eiserzeuger zur Herstellung und Kühlung von Lebensmitteln. Lebensmittelvergiftungen, Verunreinigungen und Rückrufaktionen sind meist die Folgen von nicht konsequent durchgeführten Hygienestandards. Die Hygienerichtlinien werden zunehmend verschärft und müssen neben den Mitarbeitern vor Ort auch von den Anlagen- und Maschinenbauern eingehalten werden. MAJA hat sich die Entwicklung und Produktion einer Robotermechanik nach den höchsten Hygienestandards zur Aufgabe gemacht, da diese nach unserer Auffassung das Herzstück einer flexiblen Automatisierung darstellt und ein Maximum an Robustheit und Zuverlässigkeit auch hier unabdingbar ist.

Viele Prozesse in der Verarbeitungs- und Verpackungstechnik sind durch eine komplexe Wechselwirkung der Wirkpaarung Verarbeitungsgut, i.d.R. Packstoff und/oder Füllgut sowie dem Arbeitsorganen gekennzeichnet. In den überwiegenden Fällen können die Vorgänge und Prozessgrößen im Prozess selbst nicht erfasst werden und einzig das Endergebnis des Vorgangs bewertet werden, worüber ein empirischer Zusammenhang zu dem Prozesseingangsgrößen hergestellt werden. Der Prozess selbst stellt sich dabei als „Black-Box“ dar, bei dem die orts- und zeitaufgelösten Prozessgrößen der Verarbeitungsgüter in der Regel unbekannt und auch messtechnisch nur schwer zu erfassen sind. Physikalische Prozesssimulationen erlauben die Zusammenhänge zwischen Prozessparametern (Stellgrößen des Prozesses) und den Prozessgrößen, wie beispielsweise vorherrschenden Temperaturen und deren Verteilung oder lokal wirkende Prozesskräfte und daraus resultierende Beanspruchungen der Verarbeitungsgüter unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften der Verarbeitungsgüter abzubilden. Vor diesem Hintergrund werden nachfolgend am Beispiel von Siegel- und Thermoformprozessen die Potenziale in Hinblick auf die Prozessanalyse und daraus abgeleiteter Prozessverbesserungen in der Kunststoffverarbeitung diskutiert.

Das durchgängige Engineering über den gesamten Lebenszyklus ist neben der horizontalen und vertikalen Vernetzung die dritte Säule von Industrie 4.0. Durchgängigkeit im Engineering bedeutet dabei insbesondere Wiederverwendung von Modellen aus vorherigen Entwicklungsphasen. Beispiele hierfür sind die virtuelle Inbetriebnahme sowie die Codegenerierung. Dieser Beitrag stellt dar, wie diese modernen Engineering-Methoden bei der Verwendung von Rexroth Komponenten angewendet werden können. Die Kosten für die Inbetriebnahme neuer technischer Systeme beanspruchen heute einen erheblichen Anteil des Projektbudgets. Insbesondere die Optimierung des Steuerungscodes der Anlage erfordert einen hohen Zeitaufwand. So werden bis zu 70% der Zeit, die für die Inbetriebnahme der Steuerungstechnik benötigt wird, für das Finden und Beheben von Softwarefehlern aufgewendet. Um die Anzahl der Prozessdurchläufe beim Kunden zu reduzieren, kann heute ein großer Anteil dieser Aufgaben virtuell gelöst werden. In diesem Beitrag wird ein Software-Framework für die virtuelle Inbetriebnahme vorgestellt. Dieses Framework kann für mechatronische Systeme, die von Rexroth Komponenten angetrieben werden, eingesetzt werden. Exemplarisch wird dies am Beispiel eines Deltaroboters aus dem Packaging-Bereich präsentiert. Dafür wird die reale SPS-Steuerung der Anlage mit einem Simulationsmodell des Deltaroboters gekoppelt. Zur einfacheren Interpretation der Simulationsergebnisse werden diese mittels einer 3D-Visualisierung graphisch dargestellt. Die Modellierung des Deltaroboters erfolgt in der Modellierungssprache Modelica. Diese eignet sich besonders für domänenübergreifende Systeme. Außerdem erlaubt der objektorientierte Ansatz eine hohe Wiederverwendbarkeit der verwendeten Modelle. Die Kopplung von Rexroth Industriesteuergeräten und der Simulation wurde mit Hilfe des OpenCore-Interfaces realisiert. Die entwickelten Modelle wurden durch Messungen mit verschiedenen Bewegungsabläufen des Deltaroboters bestätigt. Somit ist es möglich, zukünftige Anlagen dieses Typs virtuell in Betrieb zu nehmen und die Anzahl der Iterationen, während der Inbetriebnahme, deutlich zu reduzieren. Dies setzt voraus, dass das imulationsmodell das dynamische Verhalten der Anlage ausreichend genau abbildet. Neben der virtuellen Inbetriebnahme ist die Codegenerierung eine wichtige Technologie, um vorhandene Modelle in weitere Entwicklungsphasen zu übernehmen. Insbesondere erlaubt die Codegenerierung die Übernahme von Modellen in die Betriebsphase des Systems. Der wohl bekannteste Anwendungsfall der Codegenerierung ist das Rapid Control Prototyping. Neben der Möglichkeit zur Generierung von Steuerungscode gibt es jedoch auch Use-Cases, die die Simulation eines physikalischen Systems auf dem Steuergerät voraussetzen. Hierzu zählt beispielsweise die modellbasierte Diagnose, die modellbasierte Regelung oder die virtuelle Inbetriebnahme auf Basis einer Simulation auf dem Steuergerät. In diesem Beitrag wird eine Toolchain zur Generierung von Code aus Modelica, der auf Rexroth Steuergeräten ausgeführt werden kann, vorgestellt.

In der Mechatronikentwicklung treffen zahlreiche Probleme aufeinander: Das Top-Down-Prinzip in der Entwicklung trifft im üblichen Vorgehen nach V-Modell auf das Bottum-Up-Prinzip der Inbetriebnahme und führt häufig zu Qualitäts- und Zeitverlusten. Aber auch die getrennt voneinander stattfindenden Entwicklungsprozesse von Mechanik, Elektrik und Elektronik bürgen beim Zusammentreffen in der Inbetriebnahme eine Vielzahl von Fehlern, die meist nur durch kostenintensive Änderungsschleifen behoben werden. Der Grund sind die nicht ausreichend geprüften Ergebnisse aus den Fachbereichen. Beschrieben wird der Umgang mit dem V-Modell.

Im Rahmen eines Kooperationsprojektes wurde eine Form-, Füll- und Verschließanlage zum effizienten Verpacken von Nutzinsekten entwickelt. Diese Anlage ist die welterste industrielle Anwendung der an der TU Dresden weiterentwickelten Tiefziehtechnologie von Karton. Gegenüber des Laborumformversuchsstandes ist die Anlage mit den Stationen „Füllen“ und „Verschließen“ gekoppelt, sodass sich das Verhalten des Tiefziehverfahrens im Gesamtprozess untersuchen lässt. Weiterhin leistet die Anlage sehr viel höhere Taktzahlen als am Versuchsstand möglich, wodurch sich neue Anforderungen für Material und Prozess ergeben. Eine wesentliche Innovation ist die Umformung direkt aus der Kartonbahn, sodass die befüllten und verschlossenen Verpackungen erst am Ende der Prozesskette aus der Bahn getrennt werden müssen. Dies ist durch das gezielte Einbringen von Entlastungsstanzungen möglich und bedarf einer genauen Kenntnis und Kontrolle des Materialflusses. Vorteile sind das vereinfachte Handling und die so erhöhte Ausbringung. Anhand des Projektes wird zudem die Bedeutung und Innovationskraft der Kooperation von KMUs mit Forschungseinrichtungen dargestellt.

Wissenschaftliche Untersuchungen von Verpackungsprozessen sind im Gegensatz zu anderen Bereichen in der akademischen Welt noch recht jung. Solide wissenschaftliche Untersuchungen sind erst ab etwa 1920 bekannt. An der Technischen Hochschule Dresden beschäftigt sich zu dieser Zeit E. Sachsenberg mit der Funktion, Gestaltung, Standardisierung und Wirtschaftlichkeit von Verpackungen. Von da an werden viele wissenschaftliche Untersuchungen hinsichtlich neuer Verpackungsmethoden und –prozesse angestoßen, welche einer Vielzahl an neu entwickelten Maschinen eine Grundlage bieten. Heutzutage sind viele Verpackungsprozesse mit mehr oder weniger Aufwand technisch problemlos beherrschbar. Zur Kostenreduktion in Verarbeitungsmaschinen ist es zwingend erforderlich den Automatisierungsgrad zu erhöhen, sodass Formatumstellungen oder Anpassungen der Maschine an veränderte Prozessbedingungen autonom bzw. semiautonom geschehen. Diese Arbeit stellt einen Modellierungsansatz des lateralen Bahnverhaltens einer Packmittelbahn innerhalb einer vertikalen Schlauchbeutel Form-, Füll- und Verschließmaschine dar. Dieser besitzt gegenüber dem Stand der Wissenschaft eine reduzierte Komplexität und benötigt einen geringeren Rechenaufwand zur Simulation des Bahnverhaltens.

In diesem Vortrag geht es um Lebensmittelsicherheit, Sicherheitskonzepte und die Vermeidung von Kontaminationen.