{"id":21634,"date":"2019-03-20T08:19:20","date_gmt":"2019-03-20T07:19:20","guid":{"rendered":"https:\/\/packaging-journal.de\/?p=21634"},"modified":"2019-03-18T13:10:09","modified_gmt":"2019-03-18T12:10:09","slug":"fraunhofer-igcv-integrates-sensors-in-grippers-for-packaging-machines","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/packaging-journal.de\/en\/fraunhofer-igcv-integriert-sensoren-in-greifer-fuer-verpackungsmaschinen\/","title":{"rendered":"Intelligent grippers provide all the data for optimised packing strategies"},"content":{"rendered":"

Sensoren k\u00f6nnen dank additiver Fertigung direkt in Greifer \u201egedruckt\u201c werden. Das Fraunhofer IGCV hat herausgefunden, wie man mit dieser Technologie intelligente Verpackungsmaschinen bauen kann.<\/p>\n

Eine Aufgabe heutiger Verpackungsmaschinen<\/strong> ist das wirtschaftliche Verpacken von Klein- und Kleinstchargen. Diese Anforderung ist mit herk\u00f6mmlichen Verpackungsmaschinen nur begrenzt zu leisten. Eine M\u00f6glichkeit der Gestaltung solcher Konzepte bietet die Digitalisierung. Sie erm\u00f6glicht mehr Individualit\u00e4t f\u00fcr die Verpackung, mehr Flexibilit\u00e4t bez\u00fcglich der Formate, eine h\u00f6here Verf\u00fcgbarkeit und weniger Platzbedarf der Maschinen.
\nSollen in der Verpackungstechnik<\/strong> Anwendungen aus dem Bereich Industrie 4.0 verwirklicht werden, spielen Sensoren besonders in der Produktionsebene eine wichtige Rolle. Ohne deren grundlegende F\u00e4higkeiten, Prozesse zu \u00fcberwachen und wirkstellennah wertvolle Daten zu sammeln, w\u00e4ren intelligente Verpackungsmaschinen undenkbar.<\/p>\n

Das war eine Erkenntnis des Projekts \u201eAutopack<\/strong>\u201c, das die Fraunhofer-Einrichtung f\u00fcr Gie\u00dferei-, Composite- und Verarbeitungstechnik (IGCV)<\/strong> mit verschiedenen industriellen Projektpartnern im Jahr 2018 abschloss. Im Projekt ging es darum, praxistaugliche L\u00f6sungen f\u00fcr das automatisierte Verpacken kundenindividueller Bestellungen im Versandhandel zu erarbeiten.<\/p>

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An einer Testanlage im Fraunhofer IGCV in Augsburg wurden physikbasierte Simulationen<\/strong> durchgef\u00fchrt, um einen optimalen Verpackungsalgorithmus f\u00fcr Packst\u00fccke zu finden, die unterschiedlich gro\u00df und schwer sind und aus verschiedenen Materialien bestehen. Reale Produkte wurden dabei von einem Lagerplatz entnommen und automatisiert vermessen, gehandhabt und mit einem robotergest\u00fctzten Sauggreifer schlie\u00dflich in einen Versandkarton gepackt.<\/p>\n

Anlagen werden flexibler, smarter und schneller<\/h2>\n

Im Verlauf des Projekts wurde deutlich, welch wichtige Rolle die Sensoren an den Greifern<\/strong> der Packmaschinen f\u00fcr die Datenerfassung spielen. Moderne Sensoren verwandeln Greifer in intelligente Ger\u00e4te, die zugleich greifen, messen, pr\u00fcfen, sortieren und damit den gesamten Prozess beschleunigen. Solche Greifsysteme k\u00f6nnen auch kleinste Chargen produktgerecht verpacken.<\/p>\n

Die eingebauten Funktionen, voll vernetzt \u00fcber IO-Link<\/strong>, unterst\u00fctzen zudem komplexe Aufgaben im Produktionsumfeld. Die smarten Sensoren verarbeiten die Prozessinformationen<\/strong> intern in Echtzeit, ohne sie wie fr\u00fcher \u00fcber lange Wege an ein zentrales Steuerungssystem weiterzuleiten.<\/p>\n

\"Ablauf
Im Projekt Autopack erarbeitete das Fraunhofer IGCV in Augsburg mit industriellen Kooperationspartnern praxistaugliche L\u00f6sungen f\u00fcr das automatisierte Verpacken kundenindividueller Bestellungen im Versandhandel. (Bild: Fraunhofer IGCV)<\/figcaption><\/figure>\n

Ein Beispiel sind universell einsetzbare Magnetschalter<\/strong> oder flexible Positionssensoren<\/strong> mit bis zu f\u00fcnf unabh\u00e4ngigen Schaltpunkten. Diese k\u00f6nnen nicht nur die Position des Greifers, sondern \u00fcber individuell einstellbare Schaltpunkte auch unterschiedlich gro\u00dfe Werkst\u00fccke unterscheiden. Durch ein Teach-Modul<\/strong> l\u00e4sst sich der Schaltpunkt so schnell einstellen, dass nur noch ein Zehntel der bisherigen Einrichtungszeit ben\u00f6tigt wird. Damit wird die gesamte Prozessstabilit\u00e4t deutlich optimiert. Zugleich senken immer g\u00fcnstiger werdende Sensoren den Preis f\u00fcr bislang noch teure kraftgeregelte Greifsysteme<\/strong>.<\/p>\n

M\u00f6glichst leichte Greifsysteme sind die Voraussetzung f\u00fcr eine intelligente Verpackungstechnik, um unterschiedlich gro\u00dfe und schwere Produkte in beliebiger Reihenfolge selbstst\u00e4ndig zu erfassen und zu verpacken. Sie erlauben schnellere Bewegungen, verk\u00fcrzen die Taktzeiten und reduzieren den Energieverbrauch. Zudem werden daf\u00fcr kleinere Roboter<\/strong> ben\u00f6tigt, die finanziell g\u00fcnstiger sind \u2013 bei gleichen Greifkr\u00e4ften.<\/p>\n

Intelligente Greiferbacken additiv fertigen<\/h2>\n

Je nach Anforderung werden dabei spezifische Greiferbacken<\/strong> ben\u00f6tigt. Diese lassen sich heutzutage leicht mit internetbasierten Designtools online bestellen und mit additiven Fertigungsverfahren<\/strong> herstellen. Additiv gefertigte Bauteile sind wegen ihrer spezifischen Gitternetzstrukturen oft bis zu 50 Prozent leichter als herk\u00f6mmlich gefertigte Komponenten. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen sie auch intelligent werden, wenn die Sensoren direkt integriert werden.<\/p>\n

Denn mit der Technologie des additiven Laserstrahlschmelzens<\/strong> ist es m\u00f6glich, thermisch empfindliche Sensoren stoffschl\u00fcssig zu integrieren, weil der thermische Energieeintrag zeitlich und \u00f6rtlich sehr begrenzt erfolgt und die Sensoren nicht besch\u00e4digt. Das resultierende System besteht aus einem Sensor, der vollst\u00e4ndig in einer ihn umgebenden metallischen, nahezu 100 Prozent dichten Struktur eingeschlossen ist.<\/p>\n

Daraus ergeben sich verschiedene Anwendungsvorteile. Je nach Umgebungsbedingungen k\u00f6nnen Energie und Daten drahtgebunden oder drahtlos \u00fcbertragen werden, sodass durch die Kapselung ein Einsatz auch in sehr widrigen Umgebungen m\u00f6glich ist. Durch die wirkstellennahe Platzierung<\/strong> im Bauteil ergeben sich neue Anwendungsfelder. \u00dcbertragungsverluste werden minimiert. So k\u00f6nnen moderne Magnetschalter komplett in einen Greifer integriert werden und von innen die Position des Kolbens abfragen.<\/p>\n

Eine drahtlose Daten\u00fcbertragung<\/strong> hat zudem den Vorteil, dass Abdichtungen, Kabelpanzerungen, Zugentlastungen und alle mechanischen Herausforderungen entfallen. Drahtlos integrierte Sensoren erlauben stattdessen eine schnelle Inbetriebnahme und erh\u00f6hen die Prozesssicherheit<\/strong> der Verpackungsmaschine.<\/p>\n

Steter Informationsaustausch mit dem Prozessumfeld<\/h2>\n

Greifer sch\u00f6pfen das Potenzial der Industrie 4.0<\/strong> erst dann voll aus, wenn sie in beide Richtungen mit ihrem Umfeld kommunizieren. Zum einen erfolgt die Regelung der Greifer \u00fcber die zentrale Steuerung. Zum anderen k\u00f6nnen die Sensorsysteme eines Greifers in umgekehrte Richtung Informationen zu Temperatur, \u00d6ffnungszustand der Greifbacken oder der Beschleunigung an die Steuerung oder in die Cloud senden.<\/p>\n

\"Martin
Martin Z\u00e4pfel M.Sc., Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich der flexiblen Anlagentechnik beim Fraunhofer IGCV (Bild: Fraunhofer IGCV)<\/figcaption><\/figure>\n

Auch im Bereich der kollaborativen Robotik<\/strong> m\u00fcssen die Sensoren des Greifsystems zuverl\u00e4ssig arbeiten, um Prozesseffizienz und Sicherheit zu gew\u00e4hrleisten. Nur so lassen sich Funktionen wie eine Art Airbag f\u00fcr Roboter oder die reversible Greifkraftbegrenzung sicher realisieren.<\/p>\n

Das Fraunhofer IGCV hat nach dem Autopack-Projekt nun das neue Forschungsprojekt \u201eMULTIPE\u201c<\/strong> gestartet, um Multimaterialgreifer<\/strong> f\u00fcr den Verpackungsmaschinenbau zu entwickeln. Das Ziel sind intelligente und bionisch designte Greifer, die selbst bei Losgr\u00f6\u00dfe 1 ressourcenschonend arbeiten.<\/p>\n[infotext icon]Autoren<\/strong>: Martin Z\u00e4pfel, Martin Brugger, Christoph Richter und Prof. Gunther Reinhart
\nFraunhofer-Einrichtung f\u00fcr Gie\u00dferei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, Augsburg[\/infotext]\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Sensors can be \u201eprinted\u201c directly into grippers thanks to additive manufacturing. The Fraunhofer IGCV has discovered how this technology can be used to build intelligent packaging machines.","protected":false},"author":1,"featured_media":21637,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"__cvm_playback_settings":[],"__cvm_video_id":"","rank_math_description":"","rank_math_focus_keyword":"","rank_math_title":"","csco_display_header_overlay":false,"csco_singular_sidebar":"","csco_page_header_type":"","csco_page_load_nextpost":"","csco_post_video_location":[],"csco_post_video_location_hash":"","csco_post_video_url":"","csco_post_video_bg_start_time":0,"csco_post_video_bg_end_time":0,"footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[28,21],"tags":[55,1022,39],"class_list":{"0":"post-21634","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-aus-dem-magazin","8":"category-verpackungstechnik","9":"tag-automatisieren-und-robotik","10":"tag-industrie-4-0","11":"tag-verpackungstechnik","12":"cs-entry","13":"cs-video-wrap"},"acf":[],"vimeo_video":null,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/packaging-journal.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/21634","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/packaging-journal.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/packaging-journal.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/packaging-journal.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/packaging-journal.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=21634"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/packaging-journal.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/21634\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/packaging-journal.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/21637"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/packaging-journal.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=21634"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/packaging-journal.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=21634"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/packaging-journal.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=21634"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}