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Mar 17, 2023

Verpackungsautomatisierungstrends für Kosmetik und Schönheitspflege

Wir haben den Verpackungsveteranen für Kosmetik und Schönheit, Dave Hoenig, gebeten, die Gänge von zu durchsuchen

Wir haben Dave Hoenig, Veteran im Bereich Kosmetik- und Schönheitsverpackungen, gebeten, die Gänge der PACK EXPO zu durchstöbern, um herauszufinden, welche Trends seiner Meinung nach bemerkenswert sind. Smarte Automatisierung und Cobots stachen hervor, ebenso wie verbesserte Anpassungsmöglichkeiten für Drucker in der Spätphase.

Die PACK EXPO International im Oktober 2022 in Chicago war die erste große PMMI-Messe, die ich seit der COVID-19-Pandemie besucht habe. Da es schon eine Weile her ist, war ich gespannt, was es Neues für die Kosmetik- und Schönheitspflegeindustrie geben würde, insbesondere angesichts der Unzugänglichkeit von Fabriken aufgrund der Pandemie, des Mangels an technischem Personal und der steigenden Arbeitskosten. Nun, nach vielen Kilometern auf der Ausstellungsfläche, vielen Beobachtungen und noch mehr gestellten Fragen war klar, dass der Schwerpunkt der Messe auf drei Hauptthemen reduziert werden konnte: Nachhaltigkeit des Verpackungsmaterials, Automatisierung und die Digitalisierung unserer Welt.

Die meisten Nachhaltigkeitsausstellungen und Vorträge auf der Messe betrafen Lebensmittel und Konsumgüter mit hohem Volumen. Obwohl Nachhaltigkeit auch für Kosmetik- und Schönheitspflegemarken ein wichtiges Thema ist, ist das ein zu großes Thema für diesen Artikel. Daher werde ich mich auf Automatisierung und Ausrüstung konzentrieren, einschließlich der umfassenden Nutzung der Digitalisierung von „allem“ und der umfassenden Nutzung des Internets zur Kommunikation und Lösung von Ausrüstungsproblemen.

Neue und stärker integrierte intelligente Automatisierungslösungen sowie digitalisierte Maschinen- und Anlagenprozesse wurden von einer Reihe generischer Automatisierungsanbieter eingeführt.

Mein persönlicher Eindruck ist, dass drei Unternehmen den Weg weisen: Beckhoff, B&R von ABB und Schneider Electric.

Der Schlüssel zur intelligenten Automatisierung, die die harte Automatisierung ersetzt, sind die linearen Motorspuren, die magnetische Träger – manchmal auch als Shuttles bezeichnet – in Kombination mit Robotern, Cobots und integrierten Steuerungssystemen bewegen. Diese smarten Pakethalter transportieren die Werkstücke einzeln und hochpräzise durch eine Maschine, und das ohne feste Taktung (auf Abruf). Mittlerweile haben viele Automatisierungshäuser – wie Schubert, Syntegon Technology, Groninger, PKB und Weckerle, um nur einige zu nennen – Systeme wie das eXtended Transport System (XTS) von Beckhoff oder den ACOPOStrak und SuperTrak von B&R in ihre jeweiligen Systeme integriert Kosmetik- und Schönheitspflegelinien. Die Vorteile solcher Systeme sind vielfältig. Sie ermöglichen höhere Betriebsgeschwindigkeiten, präzises Bremsen und Beschleunigen, und die Bewegung einzelner Produkte wird unabhängig von anderen Produkten gesteuert, ohne dass Pufferzonen erforderlich sind. Diese Vorteile sind entscheidend für die Erhaltung der bestmöglichen Produktästhetik, die für Kosmetika und Schönheitspflege sehr wichtig ist, da sie eine grobe Handhabung und den Kontakt zwischen Verpackungskomponenten verhindern. Dank ihres modularen Aufbaus lassen sich neue und bestehende Systeme einfach skalieren und neu anordnen, wodurch Neuinvestitionen minimiert werden. Beckhoff zeigte auf dem XPlanar-Tisch die schillernde Bewegung der Träger.

Die neuesten Innovationen, die ich auf der Messe gesehen habe, waren die Systeme, die den schwebenden 2D-Produkttransport mit bis zu sechs Freiheitsgraden nutzen, das sogenannte XPlanar-System von Beckhoff oder ACOPOS 6D von B&R. Die Technologie basiert auf dem Prinzip der Magnetschwebebahn: Shuttles mit integrierten Permanentmagneten schweben über der Oberfläche elektromagnetischer Motorsegmente. Sie können sich frei im zweidimensionalen Raum bewegen, sich um drei Achsen drehen und neigen und bieten eine präzise Kontrolle über die Schwebehöhe. Insgesamt gibt ihnen das sechs Freiheitsgrade bei der Bewegungssteuerung. Schmutz durch mechanischen Abrieb, wie er an Förderbändern und Ketten entsteht, wird weitgehend eliminiert. Dies verhindert Verschmutzungen und Kontaminationen empfindlicher Produkte und reduziert den Reinigungsaufwand.

Ich kann es kaum erwarten, die nächste kompakte Montagelinie zu sehen, die mit dieser neuen schwebenden Transporttechnologie hergestellt wird.

Der Trend, manuelle Arbeit durch Cobots zu ersetzen, war auf der PACK EXPO International deutlich zu erkennen. Um das Gedächtnis des Lesers aufzufrischen: Der Begriff „Cobot“ bezieht sich auf kollaborative Roboter: Roboterarme, die über druckempfindliche Sensoren verfügen, die es ihnen ermöglichen, mit Menschen zusammenzuarbeiten, während teure Industrieschutzvorrichtungen und Sicherheitsscanner überflüssig werden. Aufgrund ihrer „manipulativen“ Bewegungen, die den Menschen nachahmen, automatisieren diese Cobots nun die Aufgaben des Formens von Kartons/Kartons, des Verpackens von Kartons und des Palettierens – wenn keine hohe Geschwindigkeit erforderlich ist.

Flexline Automation zeigte die Integration eines Cobots von Universal Robots mit seinem manuellen Kartonformer BoxEZ. Das Unternehmen stellte außerdem eine weitere Zelle mit einem zusätzlichen Cobot vor, um das Zusammentragen und Einlegen der Primärprodukte in die geformte Schachtel sowie das Schieben der Schachtel durch die Schachtelschließer-/Kistenverjüngung zu automatisieren.

Omega Design Corporation stellte seinen Cobot Pack Assist für die Intelli-Pac-Einheit vor, der mehrere Behälter in eine geformte Box lädt. Hierbei handelt es sich um die Sendungsverfolgung, Verpackung, Etikettierung und Inspektion von Kartons. Omega behauptet, dass der Cobot die Effizienz steigert (schnellerer Betrieb als manuelles Packen von Kartons), menschliche Fehler erheblich reduziert und es dem Bediener ermöglicht, sich auf den Gesamtbetrieb und die Produktqualität zu konzentrieren und nicht auf Handbewegungen. Omega Design Corporation stellte seinen Cobot Pack Assist für die Intelli-Pac-Einheit vor, der mehrere Behälter in eine geformte Box lädt.

Und Brooks Automation stellte seine kollaborativen Roboter vom Typ SCARA PreciseFlex in einer Palettieranlage aus. Die Vorteile dieser SCARA-Cobots liegen in ihrer Einfachheit und in der horizontalen und vertikalen Reichweite.

Ein Schlüssel für eine erfolgreiche Individualisierung in der Spätphase ist hochwertiger On-Demand-Druck direkt auf Sekundär- und Tertiärverpackungen. Dies ist nicht nur eine Möglichkeit zur Kosteneinsparung, da das Etikettieren oder Vorbedrucken von Kartons entfällt; Es unterstützt die Nachhaltigkeit und eliminiert Lieferkettenunterbrechungen sowohl für Hersteller als auch für Logistikzentren. Die Möglichkeit, den Druck im letzten Moment vor dem Versand oder der Kommissionierung für den Versand durchzuführen, bietet eine einzigartige Möglichkeit, den Druck als Marketinginstrument an einzelne Verbraucher anzupassen. Möchten Sie zum Beispiel nicht eine Schachtel mit einem farbenfrohen Bild der darin enthaltenen Produkte oder davon, welche anderen Produkte gut zu dem versendeten Produkt passen könnten? Das GSI Colorize Inkjet System wurde letztes Jahr auf der PACK EXPO Las Vegas vorgestellt feierte sein Debüt in Chicago und beeindruckte den Kosmetikverpackungsexperten David Hoenig.

Die Inkjet-Technologie hat eine rasante Entwicklung erfahren. Eine Reihe von Tinten, von ungefährlichen Pflanzenölen bis hin zu UV-härtenden Tinten in vielen Farben, stehen jetzt zum Auftragen auf verschiedene Verpackungssubstrate zur Verfügung, meist durch kontinuierlichen Tintenstrahldruck (CIJ) und durch Drop-on-Demand (DOD). Systeme. Beide verwenden piezoelektrische Technologie (PIJ), um den Tintenfluss zu steuern. Alle Lieferanten verbessern ihre Produkte kontinuierlich und verbessern so deren Zuverlässigkeit, Wartbarkeit, Auflösung, Lesbarkeit und Einhaltung der GS1-Standards, einschließlich GS1-128, GTIN-14. Der Trend geht dahin, dass die Lieferanten Scan- und Scan-Software integrieren, um zu überprüfen, ob der Code korrekt und lesbar ist. Optional integrieren die Zulieferer Industrie 4.0-Elemente (und mittlerweile offenbar auch einige Industrie 5.0-Elemente), wie etwa Konnektivität zu Fabrik-ERP-Systemen, anderen Geräten und über die Cloud zum Druckerlieferanten zur kontinuierlichen Geräteüberwachung. Die Interaktion mit Track-and-Trace-Software ist eine weitere Funktion, die vor allem in der Pharmaindustrie immer beliebter wird, könnte aber auch für hochwertige Kosmetik- und Hautpflegeprodukte eingesetzt werden, um „Umleitungen“ zu erkennen und zu überwachen. Eine weitere Entwicklung ist die Vergrößerung des Druckraums durch den Einsatz großer, hochauflösender Druckköpfe.

Domino stellte beispielsweise seinen brandneuen Domino Cx350i vor, ein hochauflösendes DOD-Fallkodierungssystem. Das Unternehmen lobt die hohe Auflösung, die Integration der wartungsfreien Funktionen des DOD und das angeblich intuitive Steuerungssystem.

Graphic Solid Inks (GSI) feierte sein Debüt auf der PACK EXPO International in Chicago mit seinen mehrfarbigen Colorize Inkjet-Systemen mit CMYK+White CIJ und UV-gehärteten Tinten. GSI kombinierte NoLabel- und Colorize-Druckköpfe mit einem Steuerungssystem, um lebendige, hochauflösende Drucke sowie Barcodes auf Kraftwellpappe zu erstellen. PW hat diese Technologie schon früher behandelt, aber ich konnte mir vorstellen, dass sie sich speziell auf Kosmetik und Schönheitspflege auswirken wird.

Diagraph stellte seine hochauflösenden Kompaktköpfe DOD ResMark 5000 ohne Tintenschläuche vor, die über eine integrierte Steuerung für bis zu acht Köpfe, patentierte Schnelltrenn-Druckermodule für einfachen Austausch und lokale drahtlose Konnektivität verfügen. Darüber hinaus behauptet das Unternehmen, die branchenführende Tintenwurfweite von bis zu 0,5 Zoll zu haben.

Der Markt für Lasercodierung kann nicht von der Tintenstrahlcodierung übertroffen werden und hat sich in den Jahren, seit ich auf der letzten PACK EXPO International war, ebenfalls enorm weiterentwickelt. Es werden verschiedene UV-Wellenlängen sowie leistungsstarke CO2-Optionen angeboten, sodass mehr Substrate, einschließlich Metall, durch Scan-Hardware und -Software deutlich markiert und gelesen werden können. Auch der Ätzumschlag ist deutlich gewachsen.

Videojet stellte beispielsweise ein 60-Watt-CO2-Lasermarkierungssystem mit einem Ätzbereich von fast 4 Quadratfuß vor, das mit einer Lebensdauer von 45.000 Stunden viel Tinte einsparen kann.

Ein weiteres Schlüsselelement bei der Anpassung in der Spätphase ist die Möglichkeit, Primärverpackungen zu handhaben (und zu drucken oder zu codieren), anstatt sie vordrucken zu lassen. Dies ist sehr vorteilhaft für Kleinauflagen oder Werbemaßnahmen, die in der Kosmetik- und Schönheitspflege üblich sind. Die technologische Herausforderung besteht darin, die Flexibilität zu haben, ein breites Spektrum an Formaten auf derselben Ausrüstung mit minimalen oder einfachen Umstellungen verarbeiten zu können.

HSAUSA stellte das vertikale Zuführsystem VFS-1000 vor, das einen einzigartigen Ansatz für die Art und Weise verfolgt, wie Faltschachteln, Beutel und Beutel magaziniert und an ein Förderband geliefert werden. Auf einer Kante stehende Faltschachteln, Beutel und Beutel werden kommissioniert, auf einen Wechseltisch gelegt und dann auf das nachgeschaltete Förderband weitergeschoben, vermutlich zum Bedrucken oder Etikettieren. Es handelt sich um einen Batch-Vorgang, das Nachfüllen der Rohlinge kann jedoch erfolgen, ohne dass die Anlage angehalten werden muss. Der VFS-1000 ist Teil einer Modulfamilie, die zusammengestellt werden kann, um fertige Teile automatisch zu handhaben, zu drucken (oder zu etikettieren), zu prüfen oder auszusortieren und zu stapeln. Sonoco Alloyd hat sein EnviroSense PaperBlister-Paket als eine Möglichkeit angepriesen, zum Nachhaltigkeitsprofil einer Marke beizutragen.

Ein gängiger Vektor für die spätere Individualisierung von Kosmetikartikeln im Einzelhandel ist die Blisterverpackung. Sonoco Alloyd stellte die Aergo-Reihe von Blisterversiegelungsverpackungsgeräten vor. Die Aergo-Linie verfügt über Wärme-, Fusions- und HF-Versiegelungstechnologie. Darüber hinaus nutzt es Servobewegungen statt mechanischer Bewegungen, wodurch die Entschachtelungsfunktionen verbessert werden, und kann mit zusätzlichen Optionen erweitert werden. Die servoangetriebene Maschine Aergo SSL mit 11 Stationen auf der Messe verfügte über alle notwendigen Stationen für die Verarbeitung von Kunststoffblistern und EnviroSense PaperBlister und verfügte über legierte Schnellwechsel-Heißsiegelwerkzeuge. Sonoco Alloyd hat sein EnviroSense PaperBlister-Paket als eine Möglichkeit angepriesen, zum Nachhaltigkeitsprofil einer Marke beizutragen.

Die meisten Kosmetik- und Schönheitspflegebehälter werden aus Übersee bezogen. Um die Reinheit im Inneren des Behälters in der Zeit zwischen der Herstellung des Behälters und seiner Befüllung aufrechtzuerhalten, entschieden sich einige Hersteller dafür, den Behälter bereits vorverschlossen an ihren Abfüllbetrieb liefern zu lassen. Dadurch kann kein Staub oder Schmutz in den Behälter gelangen. Um diese vorverschlossenen Flaschen zu handhaben, muss die Abfüllanlage die Verschlüsse entfernen, die Verschlüsse auf ein Shuttle-System setzen, die offenen Behälter füllen und die Behälter wieder verschließen/anziehen. Obwohl dies die Abfüllung komplizierter macht, bringt es doch einen erheblichen Betriebsvorteil und einen Qualitätsvorteil mit sich. Es ist keine entschlüsselte Ausrüstung und komplizierte Einrichtung für den Wechsel erforderlich, und es ist keine zusätzliche physische Handhabung der Kappen erforderlich, wodurch die ursprüngliche Ästhetik der Kappen ohne Beschädigung durch Handhabung erhalten bleibt. Filamatic hat einen Inline-Simplex-Füller (eine Fülldüse) mit dieser Funktion eingeführt.

PKB hat damit begonnen, diese Funktion zum Öffnen, Füllen und Wiederverschließen ebenfalls anzubieten. Ich habe zum Beispiel am PKB-Stand ein Video gesehen, in dem ein Hochgeschwindigkeitsfüller das Öffnen und Wiederverschließen durchführt.

Viele Lieferanten priesen den Fernzugriff für die Fehlerbehebung an Geräten an, alles über das Internet und oft unter Verwendung von Smartphones als Zugriffs- und Kommunikationstool.

NITA stellte eine breite Palette seiner SENTIANT-Etikettiergeräte aus und der Fokus an seinem Stand lag auf Verfügbarkeit, nahtloser Fernüberwachung und Wartungszugriff über das Internet (oder die Cloud). NITA behauptet, dass ihre Etikettiergeräte am einfachsten zu warten sind, da sie zu 100 % lizenzfreie, nicht proprietäre Elektronik und Software, alle synchronisierten Servos (keine SPS usw.), Live-Tech-Support über das Internet und ein selbstdiagnostisches Softwaresystem enthalten -Bestellung von Bildschirmteilen und integrierte vorbeugende Wartung.

Tuben sind ein gängiges Verpackungsformat in der Kosmetik-, Körper- und Haarpflegeindustrie, oft in verschiedenen Größen und mit künstlerischem Dekor. Wie lässt sich die Fertigung effizienter gestalten? Einfache und schnelle Umstellungen sind eine Antwort.

Citus-Kalix, Teil der COESIA-Gruppe, stellte seinen neuesten Hochgeschwindigkeits-Simplex-Tubenfüller (eine Fülldüse) KX1103 EVO für Kunststoff und Metall vor, der 110 Tuben/Minute produzieren kann. Der Hersteller bezeichnet die Maschine vor allem aufgrund der schnellen Umrüstbarkeit als „die nächste Generation“. Der Anspruch beträgt 10 Minuten [Umrüstzeit], um einen neuen Produktionslauf zu starten. Die Ausrüstung bewältigt die schnelle Umstellung mit automatischen, servogesteuerten Anpassungen, soweit möglich, mit im Rezept registrierten Formateinrichtungsdaten, speziellen Wechselteilen, die einfach ausgetauscht werden können (keine Anpassungen erforderlich und vorzugsweise ohne Werkzeuge), und jetzt immer mehr Schritt für Schritt Schrittanweisungen auf dem HMI.

Tuben für Kosmetik und Schönheitspflege werden überwiegend aus China bezogen. Probleme in der Lieferkette aufgrund von COVID-19 aus China führten zu einer Nachfrage nach neuen Geräten zur Tubenetikettierung. Pendergraph Machines stellte seinen Tubenvoretikettierer TL-60 vor, der in einen Tubenfüller Prosys RT60 integriert war. Für die Kombination mit mehreren Tubenfüllermodellen waren Links- und Rechtsversionen erhältlich. Die Maschine verfügt über Schnellwechsel-Spindelwerkzeuge mit rezeptbasierten Programmen, mit denen 5/8-Zoll-Spindel beschriftet werden können. Rohre mit einem Durchmesser von bis zu 2,25 Zoll. Durchmesser und 3 Zoll. bis 8 Zoll. lang. Die Etikettiermaschine mit einer Leistung von bis zu 70 Tuben/Minute ermöglicht es Herstellern, leere Tuben vorab zu etikettieren oder dekorierte Tuben zu überetikettieren, wodurch die Bestellung verschiedener vordekorierter Tuben mit Kunstwerken entfällt. Kunststofftuben und Etiketten können gemeinsam recycelt werden.

Während einige Ausrüstungstrends, die ich auf der Messe gesehen habe, auf mehr lineare Servo- oder magnetische Mover/Shuttles hindeuten, sind Förderbänder immer noch ein Eckpfeiler der meisten Verpackungslinien. Und kein modernes Fördersystem ist wirklich vollständig, wenn es nicht mehrere Produkte ohne Staus oder zeitaufwändige Umrüstungen verarbeiten kann.

Advanced Manufacturing Technology bietet jetzt verstellbare Schienensysteme (oder die Hardware, die andere zur Aufrüstung ihrer Förderer verwenden) auf Basis kalibrierter, pneumatisch angetriebener Kolbenantriebe mit Federrückstellung an. Die Seitenschienenpositionen eines Förderers können durch einfaches Ändern des Luftdrucks mit einer Genauigkeit von 1 mm eingestellt werden. Anschließend können die Einstellungen per Knopfdruck gespeichert und abgerufen werden.

Die Förderbänder werden also nicht verschwinden, und wir müssen weiterhin Komponenten entschlüsseln. Schonendes Entpacken und Transportieren sind der Schlüssel zum sicheren Umgang mit Kosmetikprodukten, bei denen die Ästhetik im Vordergrund steht.

Hersteller von Fördersystemen mit horizontaler Bewegung kämpfen mit der Frage, wie sie vertikale „Reibbewegungen“ und ständige Vibrationen zwischen Teilen, die in linearen Transportrutschen transportiert werden, minimieren können. Mehrere Hersteller stellten ein neues Konzept von Schwingrinnen vor, die keine vertikalen Vibrationen erzeugten. Eine profilierte Hin- und Herbewegung (nockengetriebene Linearbewegung) „zieht den Boden unter den Bauteilen hervor“, die weiterbewegt werden sollen. Mehrere Hersteller stellten ein neues Konzept von oszillierenden Rutschen vor, die keine vertikalen Vibrationen erzeugten. Eine profilierte Hin- und Herbewegung (nockengetriebene Linearbewegung) „zieht den Boden unter den Komponenten hervor“, die sich aufgrund der durch die Vorwärtsbewegung verliehenen Trägheit weiter nach vorne bewegen wollen. Grundsätzlich ist die Rückwärtsbewegung viel schneller als die Vorwärtsbewegung. Dadurch können sowohl flache Bauteile als auch Pulver schonender bewegt werden. Da sich jedoch alle Hersteller, die diese Rutschen auf der PACK EXPO ausstellen, auf Lebensmittelprodukte konzentrierten, hat keiner versucht, den schonenden Umgang mit Kosmetikkomponenten zu erforschen (die durch Reibung aneinander und an Schienen stark beschädigt werden können). Zwei Beispiele, die ich auf der Messe gesehen habe: Heat and Control stellte seinen FastBack 4.0 Horizontal Motion Conveyor vor und Layton Systems stellte seinen Rapid Return: Horizontal Motion Conveyor vor.

Generell war ich begeistert, nach meiner langen Pause so viele Fortschritte auf der PACK EXPO International ausgestellt und diskutiert zu sehen, und die oben genannten sind nur die Highlights, die ein Reisender durch die Gänge der PACK EXPO entdecken konnte. Man kann nicht anders, als sich zu fragen, was wir nächstes Jahr in Las Vegas sehen werden.

Die Digitalisierung von Daten in Kombination mit dem Drucken eines Codes für jede einzelne Maschinenkomponente ermöglicht die Bestellung von Ersatz- oder Ersatzteilen, ohne dass diese in physischen/gedruckten Handbüchern und Katalogen nachgeschlagen werden müssen. Obwohl in den sozialen Medien und im Marketing nichts Neues, haben die auf Komponenten gedruckten 2D-Codes, die von den Kameras unseres Smartphones gelesen werden, dem Benutzer sofortigen Zugriff auf Informationen über die einzelnen Komponenten ermöglicht, einschließlich der Art und Weise, wie die Teile bestellt (oder tatsächlich bestellt) werden. Ich habe dies sowohl bei hochwertigen Sick-Sensoren als auch bei kostengünstigen fotoelektrischen Sensoren von Wenglor gesehen und bin sicher, dass dies die bevorzugte Richtung für alle Komponentenhersteller sein wird.