Flexodruck, Automatisierung

 

Pier-Luigi Sassanelli

Die Existenzgrundlagen jedes Unternehmens sind seine Kunden. Deshalb liegt der Fokus einerseits auf Neukundengewinnung, anderseits ist es aber fast noch wichtiger, Bestandskunden zu halten und gemeinsam mit ihnen zu wachsen.

Anlässlich einer unserer Umfragen (www.empowerims.com) zum Thema Kundenzufriedenheit gaben 75–85% der Befragten an, ihren Kunden einen sehr guten Service anzubieten. Aus Sichtweise der Kunden zeichnet sich jedoch ein gänzlich anderes Bild: lediglich 10–15% sind mit den Leistungen zufrieden (Abbildung 1).

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Abb. 1: Marktstudie September 2016 – © empowerims.com

Dieses Ergebnis überrascht. Die meisten befragten Unternehmen bemühen sich sehr um eine verbesserte Kundenbetreuung. Wieso ist die Umsetzung so schwer? Die Gründe sind vielfältig.

Ein Grund liegt im Personalmangel – gute Kundenbetreuung ist sehr zeitintensiv. Die Bemühungen sind zwar da, die Mitarbeiter zeigen einen hohen, zeitlichen Einsatz – und sind dabei auch stets freundlich. Doch leider genügt das nicht. Ein guter Kundenservice orientiert sich einzig an den angebotenen Lösungsansätzen. Der Kunde ist nur dann zufrieden, wenn der Lösungsansatz seinen Erwartungen entspricht.

Hier geht es um Effizienz. Überlassen Sie Routinearbeiten in der Produktion moderner Technologie. Dies verschafft Ihnen viel Zeit und reduziert auch noch die Fehlerquote. Nutzen Sie die Zeit, sich um die Anliegen Ihrer Kunden zu kümmern und bieten Sie adäquate Lösungen an.

Unabhängig davon, ob Händler oder Drucker ihre Produktivität steigern oder die Markteinführung verkürzen wollen, der Erfolg ist abhängig vom richtigen Einsatz geeigneter Automationstechnologie.

Bei Kundenanfragen jeglicher Art zählt eine schnelle Reaktion. Die Industrie 4.0 ist bei der Druckplattenproduktion im Flexodruck angekommen. Lassen Sie uns einen Blick auf die Möglichkeiten der Automatisierung werfen.

Technologien und Lösungen verschiedener Hersteller wurden analysiert. Diese Lösungen werden aktuell weltweit in der Flexodruckplattenindustrie eingesetzt. Eine effiziente, automatisierte Herstellung von Flexodruckplatten kann in fünf aufeinander abgestimmte Bereiche eingeteilt werden:

  1. Prozesssteuerung Plattform
  2. HMI (Human Machine Interface = Benutzerschnittstelle)
  3. Sensoren, Antriebe und Infrastruktur zur Kommunikation
  4. Produktionsdaten und Auftragshistorien
  5. Ferndiagnose und Zugriffssicherheit
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Abb. 2: Die Abbildung zeigt ein typisches Beispiel einer automatisierten Plattenherstellung unter Anwendung der aktuellen Hard- und Software. – © empowerims.com

Das Herzstück
Herz eines jeden Automatisierungssystems ist die Prozesskontrollplattform, basierend auf einem programmierbaren Prozessleitsystem (PLS), welches häufig als Steuerungssystem verwendet wird. Es handelt sich um ein computergesteuertes System, bei dem die Steuerelemente in der gesamten Anlage verteilt sind. Eine übergeordnete Kontrollstelle ist durch Kommunikationsnetze verbunden und dient sowohl zur übergeordneten Kontrolle, als auch zur lokalen Überwachung und Steuerung. Im Gegensatz zu normalen Desktopcomputern sind Prozessleitsysteme für mehrere Ein- und Ausgänge, erweiterte Temperaturbereiche, Störfestigkeit und Vibrations- und Stoßfestigkeit ausgelegt.

Für Systementwickler ist es keine leichte Aufgabe, das passende Steuerungssystem zu entwickeln. Steuerungssysteme  oder besser gesagt Micro-Steuerungssysteme entsprechen heute der Größe eines Relais. Unterdimensionierte Systeme können die Systemleistung beeinträchtigen und langfristig zu teuren Upgrades führen. Überdimensionierte Systeme blähen das System mit unnötigen Features auf und verursachen zu hohe Kosten.

Unternehmen, die sich für ein Automatisierungssystem interessieren müssen lernen, die Grundlagen wie Systemgröße, Funktionalität, Flexibilität, Leistung, Konnektivität und Sicherheit verstehen.

Mensch oder HMI?
Die Benutzeroberfläche eines Systems zur automatisierten Druckplattenherstellung ist das HMI (Human Machine Interface) bestehend aus Hardware und Software. Hier befindet sich sozusagen die Kommandozentrale. Ein Touchscreen mit grafischer Visualisierung der Prozesssteuerung ist quasi die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Ein gutes HMI-System muss auf die individuellen Bedürfnisse abgestimmt werden. Es unterstützt den Anwender beim Lernprozess und trägt wesentlich zur Effizienzsteigerung bei. Es entsteht eine Wechselwirkung zwischen Mensch und System. Weniger Fehlerquellen, erhöhte Wirtschaftlichkeit, geringerer Schulungsaufwand und weniger physischer und psychischer Stress bei den Anwendern.

Produktion und Echtzeitüberwachung
Einige der neuen automatisierten Produktionssysteme werden mit Simulatoren »trainiert«, die 1:1 das Verhalten von Flexodruckplatten darstellen. Intelligente Sensoren, Aktoren und Kommunikationsoberfläche machen es möglich und sind Grundlage eines jeden roboterbasierten Systems zur Herstellung von Druckplatten. Die Kriterien sind hohe Störfestigkeit, Leistungsfähigkeit, hohe Dynamik, hohe Referenzgenauigkeit, einfache Schnittstelle, einfache Integration und einfache Programmierung. Intelligente Sensoren und Aktoren werden über Schnittstellen gekoppelt und können unabhängig voneinander über eine Hardware angesteuert werden.

Prozessparameter und Ereignisverlauf
Herkömmliche Methoden zur Aufzeichnung von Prozessparametern zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften basierten auf elektromechanischen Geräten wie Motoren, Ventilatoren, Heizgeräten etc. Die Störanfälligkeit war hoch und genügten nicht den gesetzlichen Anforderungen. Hersteller moderner, automatisierter Systeme setzen auf innovative Technologie; die Steuerung erfolgt über das Prozessleitsystem. Im Fall von Verschleiß einzelner Teile wird sofort eingegriffen oder es erscheint eine Fehlermeldung.

Ferndiagnose und Zugriffssicherheit
In Zeiten der Globalisierung wird die räumliche Distanz zum Kunden immer größer. Die Kosten für den Kundenservice und die Reduzierung von Ausfallzeiten geraten zwangsweise stärker in den Fokus. Bei automatisierten Plattenverarbeitungssystemen arbeitet man mit Ferndiagnose; Daten werden direkt vom System zu einer Steuerzentrale übertragen und umgekehrt. Innovative Systeme sind mit verschiedenen Inspektionskameras ausgestattet. Kameras bieten direkten Einblick in die Maschine, selbst für Vor-Ort-Techniker schwer einsehbare Bereiche werden visuell erfasst.

Ausgestattet mit einer hochauflösenden, gegen Lösemittel und Kratzer resistenten Kamera können speziell ausgebildete Ingenieure problemlos direkt von der Fernwartungszentrale des Lieferanten alle kritischen Herstellungsprozesse einsehen, Fehler analysieren und Diagnosen erstellen.

Die heutigen Anforderungen an Vernetzbarkeit, Kommunikation und sicheren Zugang erfordern besonderes Augenmerk auf die Konfiguration des Netzwerks. Notwendig ist der Einsatz von industriellen Netzwerkgeräten. Herkömmliche Endverbrauchersysteme wie beispielsweise WLAN und Router verfügen nicht über die notwendige Reichweite, bieten nicht genügend Leistung und genügen mitnichten den Sicherheitsanforderungen.

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Abb. 3: Analyse und Fernwartung aus unterschiedlichen Standorten für eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Automatisierungssystemen. – © empowerims.com

Das sagen Fachleute
Die Einschätzung von Branchenexperten war uns wichtig und wir erhielten die unterschiedlichsten Meinungen aus verschiedenen, sehr interessanten Perspektiven.

Für Prof. Dr. Martin Dreher, wissenschaftlicher Leiter des DFTA Technologiezentrums und Professor an der Hochschule der Medien (HdM) in Stuttgart, Verfasser umfangreicher Beiträge zur Zukunft des Flexodrucks im Bereich Verpackungsdruck, ist das Thema Automatisierung eines der Kernthemen. »Produktionskosten werden zum immer größer werdenden Kriterium. Druckplattenherstellung ist – neben  Bedruckstoffen und Druckfarben – der größte Kostenfaktor im konventionellen Druck. Ich persönlich stehe für weitere Verbesserung der Druckqualität sowie technische Weiterentwicklungen. Marktvorteile eines automatisierten Produktionsprozesses sind neben gleichbleibender Druckqualität Senkung der Produktionskosten. Die Möglichkeiten der Automatisierung beim Flexodruck sind vielfältig.«.

Laut Ryan Vest, Entwicklungsleiter bei MacDermid Graphics Solutions, gibt es viele Anfragen nach Druckplattenherstellung der Zukunft. Die Kunden planen ihr Investitionsvolumen der kommenden 3–5 Jahre. Auch er teilt die Meinung, dass in Zukunft nicht mehr die Qualität an erster Stelle steht, sondern Wiederholgenauigkeit und Standardisierung. »Kunden sehen die Zukunft der Plattenherstellung eher als Wissenschaft und nicht als Kunst – Automatisierung führt zu diesem Ziel. Automatisierung sollte als Verzahnung von Mensch und Technologie betrachtet werden. Sie ist keineswegs der Feind menschlicher Arbeitskraft. Die Vielzahl manueller Abläufe beschränkt die Möglichkeiten des Flexodrucks. Der Fokus liegt leider an falscher Stelle.«

Ryan Vest glaubt an einen allmählichen Wandel. Dies liege nicht an der verfügbaren Technologie sondern an der Akzeptanz derselben. »Automatisierung wird den Flexodruck weiter vorantreiben. Daten werden mehr und mehr automatisiert und auch automatisch ausgewertet. Anpassungen sind jederzeit möglich und sorgen für gleichbleibende Qualität. Aber es geht um mehr als Technologie. Es ist der Mensch, der ein Unternehmen ausmacht, seine Erfahrungen und das menschliche Miteinander. Hierin sieht der Endverbraucher einen Mehrwert.«

Dipl.-Ing. Stephan Riechert, Global Product Manager bei DuPont Advanced Printing betonte, dass die Prozessautomatisierung in allen Bereichen des Flexodrucks – von der Druckvorstufe bis zum Druck und der Weiterverarbeitung – notwendig ist. Bei der Herstellung von Druckformen gibt es sehr anspruchsvolle Abläufe. Kritische Parameter bedürfen einer engmaschigen Kontrolle. Hier stößt die Automatisierung – selbst bei hochtechnologischen Anlagen – seiner Ansicht nach an ihre Grenzen.

Riechert gab ein paar interessante Beispiele. Zum einen das stark begrenzte Angebot an Belichtern mit steuerbaren UV-Ausgangsparametern, zum andern der Trocknungsprozess. Während der Trocknung wird die endgültige Plattenstärke definiert – ein sensibler Produktionsschritt. »So lange es keine wirklichen Kontrollmechanismen zur kontinuierlichen Schichtdickenmessung gibt, wird diese Arbeit von Fachleuten durchgeführt. Produktionsverbesserung und Automatisierung sind notwendig und ich bin zuversichtlich, dass entsprechende Lösungen mittelfristig angeboten werden.«

Prof. Dr. Efe Gencoglu, Gastprofessor an der Ege Universität bestätigte, dass die Auswirkungen der 4. Industriellen Revolution auf den Flexodruck unvermeidlich sind. Automatisierung bedeutet auch, die Vorteile menschlicher Intelligenz professioneller einzusetzen und die Mitarbeiter entsprechend zu schulen. »Den Anforderungen der Industrie gerecht zu werden sollte für jede Schule oder Hochschule stets ein vorrangiges Anliegen sein. Universitäten und Berufsschulen müssen ihr Lehrangebot entsprechend anpassen, um einen späteren Einstieg in den Beruf zu erleichtern.« Er erklärte auch das Paradoxon der Automatisierung. »In vielen Branchen wuchs die Zahl der Beschäftigten – trotz Automatisierung. Voraussetzung ist die Bereitschaft, sich auf diese neue Technologie einzulassen, den Umgang mit ihr zu erlernen. Ich gehe davon aus, dass es bei der automatisierten Herstellung von Flexoplatten ähnlich kommen wird.«

Zukunftschancen durch schnellere Markteinführungen
Bei richtiger Konfiguration kann die computergesteuerte Automatisierung überraschend einfach und von großem Vorteil sein. Die Vorteile zu erkennen wird Flexodruckern dabei helfen, die richtige Entscheidung für die passende Konfiguration zu treffen. Bei einer kürzlich durchgeführten Studie haben wir Flexodrucker gefragt worin sie die größten Vorteile einer automatisierten Plattenherstellung sehen. Die Antworten waren: Produktivität, Qualität, Kostensenkung, Sicherheit und zusätzliche Betriebszeit (Abbildung 4).

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Abb. 4. Die meistgenannten Vorteile der automatisierten Druckplattenherstellung – © empowerims.com

Es zeigte sich, dass der Fokus eindeutig in der schnelleren Produktionszeit von Druckplatten und im effizienten Einsatz der Mitarbeiter liegt. Durch den Einsatz von Multi-Tasking und automatisierter Technologie kann die Produktivität – verglichen mit Einzellösungen – um bis zu 35% gesteigert werden (Quelle Empowerims.com, Marktstudie und »Automatisierung & Standardisierung« veröffentlicht von Flint Group). Entgegen der landläufigen Meinung wurde uns bestätigt, dass Automatisierung keineswegs bedeutet, Präzision gegen Geschwindigkeit einzutauschen.

Der Wunsch eines jeden Unternehmens ist eine stets perfekt funktionierende Druckplattenherstellung. Die neueste Generation automatischer Produktionslinien verspricht Schnelligkeit und Kosteneinsparungen. Aber wie sieht es mit der Qualität aus?

Liegt die Definition in Qualitätsmerkmalen wie fehlerfrei und ohne signifikante Abweichungen, so kann dies mit  einer durchschnittlichen, automatischen Verarbeitungslinie erzielt werden. Zur Erreichung darüber hinausgehender Standards, und auch um unabhängig von der Tagesform des Maschinenpersonals zu werden bedarf es allerdings der neuesten Entwicklungen fortschrittlicher Automatisierung.

Automatisierung in der Herstellung von Flexoplatten ist kein ganz neues Thema. Sie gewinnt aber an Bedeutung und wird immer anspruchsvoller. Bei moderner Druckplattentechnologie geht es nicht nur um belichten, auswaschen, trocknen und finishen. Die Systeme verbessern sich ständig selber – und das während des Produktionsprozesses (evolutionäres Lernen).
Unternehmen sollten nicht ständig darauf warten, dass noch neuere Systeme die Kosten weiter senken und die Produktivität noch stärker erhöht werden kann. Die aktuell am Markt verfügbaren Systeme bieten durch die Senkung der Betriebskosten bereits ein sehr gutes Einsparpotenzial (die Kosten für das Bedienpersonal können bis zu 71% der Gesamtkosten betragen). Und die laufenden Betriebskosten sind in den vergangenen Jahren stetig zurückgegangen.

Ein notwendiger erster Schritt auf dem Weg zur Automatisierung –
Verbesserte Produktionssicherheit
Sicherheit in der Produktion gilt generell als »Schutz vor Gefahr und Schaden«. Hersteller von Lösemitteln und Druckplatten liefern umfangreiche Informationen über Gefahren chemischer Stoffe und Materialien. Flexodrucker gewinnen ein besseres Verständnis für potenzielle Risiken und können die richtigen Vorkehrungen in Bezug auf die generelle Sicherheit treffen.

Fachleute sind sich darüber einig, dass aus Gründen der Sicherheit, konventionelle Trockner nicht mehr eingesetzt werden sollten. Die zur Herstellung von Flexoplatten verwendeten Lösemittel sind organische Chemikalien und weisen bei normaler Raumtemperatur einen hohen Dampfdruck auf. Dies verursacht flüchtige organische Verbindungen (VOCs), die Reizungen der Augen und Atemwege auslösen können. Deshalb muss in solchen Bereichen für ausreichende Belüftung gesorgt werden.

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Abb. 5: Automatisierter Prozessor, verbunden mit Trocker/Stapler – mit freundlicher Genehmigung von Vianord Engineering.

Ist ein Prozessor physisch mit einem Trockner verbunden und somit hermetisch abgeriegelt reduzieren sich die in der Luft befindlichen Schadstoffe signifikant.

Bei konventioneller Herstellung werden die Druckplatten in Lösemittel getaucht, die wiederum aufgrund ihrer Eigenschaften die Lösemittel wie einen Schwamm aufsaugen. Trägt der Mitarbeiter nun die Platte zum Trockner, tropft das Lösemittel aus der Druckplatte. Somit werden weitere VOCs freigesetzt. Daran können auch die besten Sicherheitsmaßnahmen nichts ändern. Selbstverständlich sollten Schutzbrillen und Handschuhe getragen werden. Auch das Anlegen einer Schutzmaske wird empfohlen.

All diese Risiken können vermieden werden, wenn der Auswascher mit dem Trockner und einem Ablagestapler verbunden wird.

Fortschrittliche Automatisierung ermöglicht die Minimierung von Produktionsschwankungen, verbessert die Sicherheit und Qualitätsstandards, reduziert Fehler, hilft Kosten zu senken und bietet die Möglichkeit, die Sicherheits- und Qualitätsstandards zu verbessern, Fehler zu reduzieren, Kosten zu senken und sorgt für eine schnellere Amortisation. (Titelfoto: Fotolia © zapp2photo)

 

Über den Autor

Sassanelli, Industrie 4.0

Pier Luigi Sassanelli ist ein erfahrener Marketingfachmann in konsolidierten und aufstrebenden Volkswirtschaften. Er verfügt über ein ausgeprägtes Gespür für künftige Geschäftsmodelle und deren Umsetzung und arbeitet als strategischer Berater für verschiedene, global wie auch regional agierende Unternehmen im Bereich Nahrungsmittel und Verpackungsdruck. Sassanelli war 30 Jahre für DuPont tätig, zuletzt in den Bereichen DuPont Nutrition & Health, strategisches Marketing und Innovation, sowie für die DuPont Corporation. Hier war er für mitverantwortlich für das renommierte Excellence Programm und Mitgründer der globalen DuPont Marketing Akademie. Zuvor war er Marketing Manager, Global Manager für Unternehmenskommunikation und Global Equipment Business Manager für Cyrel. Besuchen Sie ihn auf Linkedin linkedin.com/in/sassanelli

 

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