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Konstruktive und hygienische Gründe

Tribo-optimierte Polymerlager für Thermoform-Verpackungsmaschinen

Beim Verpacken von Lebensmitteln spielt das Thema Leistung eine herausragende Rolle. Da freilich die Maschinenlaufzeiten kaum noch gesteigert werden können, rücken u.a. verkürzte Reinigungs- und Wartungsintervalle jetzt in den Vordergrund. In diesem anspruchsvollen Umfeld bewähren sich schmier- und wartungsfreie Polymer-Gleitlager. Das hat konstruktive und hygienische Gründe.

„Wir bieten maßgeschneiderte Maschinenlösungen, die komplett auf die Anforderungen unserer Kunden abgestimmt sind“, erläutert Hans-Günter Donges. Der Produktingenieur ist maßgeblich verantwortlich für die Entwicklung des Thermoformers „PowerPak“, dem Flagschiff des internationalen Konzerns CFS B.V. „Mit dem Design dieser Verpackungsmaschine haben wir weltweit Furore gemacht. Kunden können mit ihr Einsparpotenziale im sechsstelligen Bereich realisieren.“ Am CFS-Standort in Biedenkopf-Wallau werden in erster Linie Thermoformmaschinen, die überwiegend in der Lebensmittelindustrie, aber auch zum Verpacken medizinischer Einmalartikel zum Einsatz kommen, entwickelt und produziert. „Mit unserer Produktphilosophie der ‚Lifecycle Performance’ unterstützen wir derzeitige und künftige Anforderungen der nahrungsmittelverarbeitenden Industrie, damit sie ihre Leistung steigern und gleichzeitig Kosten senken kann“, verdeutlicht Donges das CFSKonzept. Die Themen Vielseitigkeit, Flexibilität, Wirtschaftlichkeit, Nahrungsmittelsicherheit und Umweltschutz stehen für das Unternehmen der Verpackungstechnik im Mittelpunkt. Sie bilden die Grundlage aller Entwicklungen.

Produkte entwickeln im Dialog

Die Anforderungen an die Zulieferer sind entsprechend hoch. Qualität und Liefertreue spielen einerseits eine wichtige Rolle. Andererseits geht es auch um das Thema technische Zusammenarbeit. „Wir binden unsere Lieferanten frühzeitig in unsere Produktentwicklung ein und erarbeiten im Dialog die passenden Lösungen“, bestätigt der Produktingenieur. Seit vielen Jahren arbeitet der Verpackungsspezialist mit der igus® GmbH zusammen. Hans-Günter Donges: „Bei der Entwicklung des Thermoformers stand beispielsweise die Wartungsfreiheit bei einer garantierten Maschinenverfügbarkeit von 99 % im Mittelpunkt. Hier galt es, die entsprechenden Maschinenelemente einzusetzen und gegebenenfalls zu entwickeln.“

Wartungsfreie Polymerlager für hohe Maschinenverfügbarkeit

Tribo-optimerte Polymergleitlager von igus® GmbH, Köln, aus unterschiedlichen „iglidur®“-Werkstoffen, „igubal“-Gelenklager, „xiros“-Kugellager sowie „drylin®“-Lineargleitlager sind in der Neuentwicklung heute Stand der Technik. In den Schutztüren kommen zum Beispiel die wirtschaftlichen Allrounder „iglidur® G“ sowie der FDA-zugelassene Spezialist „iglidur® A 180“ zum Einsatz. Der High-Tech-Problemlöser „iglidur® X“ für Chemie und Temperatur beweist im Antrieb der Schwenkeinrichtung und der Schutzhabe der Siegelstation seine Stärke. Auch „iglidur® J“, ein Spezialist für niedrigste Reibwerte, bewährt sich im Antrieb Schwenkeinrichtung sowie im vertikalen Hubsystem. „Und ohne den Hochlastwerkstoff „iglidur® Z“ schließlich wäre die gesamte Entwicklung des Kniehebelhubsystems in der heutigen Version nicht möglich gewesen“, so Hans-Günter Donges. Im Laufe der zweijährigen Konstruktionsphase wurden viele Teile bemustert, entsprechende Versuche im igus®-Technikum gefahren und vor Ort an der Maschine ausgewertet, damit am Ende die entsprechende Laufleistung garantiert werden kann. „Die Wirtschaftlichkeit und die technischen Eigenschaften der Polymerlager haben uns von Anfang an überzeugt. Sie sind günstig in der Beschaffung, für den Kunden entfällt völlig die Schmierung und die Wartungsintervalle der Maschine sinken“, bringt Hans-Günter Donges nur einige der Vorteile auf den Punkt. Rund 150 dieser Verpackungsmaschinen Thermoformer „PowerPak“ bewähren sich bereits weltweit in der Praxis.

CFS Germany: Materialien, Maschinen, ganze Produktionslinien

Rund 2.000 Mitarbeiter bieten an sechs nationalen und internationalen Produktionsstandorten von CFS jedem Kunden für seine Verpackungsaufgabe das passende Design. „Wir sind ein Spezialist für leistungsorientierte Lösungen im Nahrungsmittelbereich. Unser Angebot reicht von Verpackungsmaterialien über Einzelmaschinen bis hin zu kompletten Produktionslinien für die Zubereitung, Marinierung, Weiterverarbeitung und Verpackung vor allem von Fleisch-, Geflügel-, Fisch-, Meeresfrüchte- und Käseprodukte“, erzählt Birgit Christmann, zuständig für die Unternehmenskommunikation am Standort im hessischen Biedenkopf. Hier sind rund 430 Mitarbeiter tätig. „Wir bieten unseren Kunden eine erhöhte Lifecycle Performance. Gemeinsam wird sein Bedarf definiert, dann werden Lösungen entwickelt, die auf seine speziellen Bedürfnisse zugeschnitten sind“, so Christmann. Das wurde etwa beim Thermoformer umgesetzt. Hans-Günter Donges: „Hier handelt es sich um eine von Grund auf neu konstruierte Verpackungsmaschine. Sie bietet viele Möglichkeiten, die Maßstäbe in Bezug auf Performance, Kosteneffizienz, Flexibilität, Investitionssicherheit und hygienisches Design setzen.“ Der Thermoformer ist modular aufgebaut. „Alle Module sind komplette Funktionseinheiten, die je nach Bedarf einfach ausgetauscht werden können.“ Mit diesem Maschinenkonzept lasse sich über die gesamte Lebensdauer eine optimale Verfügbarkeit realisieren, so Donges.

Hygienic Design: Thermoformer komplett fettfrei

Neben der Temperatur- und Reinigungsmittelbeständigkeit steht in der Lebensmittelindustrie vor allem die Hygiene im Fokus. Produktkontaminationen gilt es um jeden Preis zu vermeiden. In diesem Umfeld schlägt die Stunde der schmierfreien Polymer-Gleitlager. Diese vertragen Schmutz, Fette, Feuchtigkeit, Laugen und Säure. In allen allgemeinen Funktionsbereichen, wenn es um das Verstellen, Positionieren, Drehen oder Führen geht, kommen die Lager im Thermoformer zum Einsatz. Sie sind wartungsfrei, robust und chemikalienbeständig. Selbst das Reinigen mit härtesten Mitteln macht ihnen nichts aus. „Fett ist ein Bakterienträger, der sich überall in der Maschine verteilen kann. Das birgt große Gefahren“, sagt dazu Hans-Günter Donges. „Unser Thermoformer ist weltweit die einzige Maschine auf dem Markt, die komplett fettfrei funktioniert. Keinerlei Lagerstellen müssen geschmiert werden.“

Extreme Flächenpressungen und Taktleistungen

Konstruktives Highlight der Verpackungsmaschine ist das neu entwickelte Kniehebelhubsystem, welches in der Form- und Siegelstation zum Einsatz kommt. Es integriert zum einen die Hauptführungswellen, die mit „drylin®“-Lineargleitfolien gelagert werden. Die Kniehebellagerung selbst wird über das Hochlastmaterial „iglidur® Z“ realisiert. Je nach der Gesamtgröße der Anlage können auch mehrere Kniehebelhubsysteme zum Tragen kommen. In der Formstation entstehen extrem hohe Drücke und Kräfte, die bis zu 10 t erreichen. In der Siegelstation geht es um die Schließkraft. Hier sind die Lager auf Totpunktkräfte von bis zu 45 MPa ausgelegt. Dazu kommen in beiden Fällen die hohen Taktzahlen. Sie betragen in der Regel bis an die 30 Takte in der Minute, zwei bis drei Schichten an sechs Tagen die Woche. „Diese hohen Drücke, Kräfte und Taktleistungen müssen die Polymerlager über Jahre dauerhaft aushalten“, verdeutlicht Hans-Günter Donges. Der Einsatz von konventionellen Wälzlagern an den Kniehebelhubsystemen kam für CFS nicht in Frage. „Diese müssten immer wieder von Hand neu geschmiert werden, was die Gefahr der Produktkontamination erhöht. Zudem verursacht der Einbau eines automatischen Schmiersystems hohe Kosten“, so der Produktingenieur. Die Schmiermittelfreiheit der Polymerlager habe sich vom ersten Tag an bewährt. Das Hubsystem läuft völlig problemlos. Und die Wartungsintervalle reduzieren sich ebenfalls deutlich, was sich überdies positiv auf der Kostenseite bemerkbar macht, wie die Servicetechniker bestätigen.

Kunststoff-Kugellager: Sicherheit durch Langzeittests

Eine Neuentwicklung aus dem Hause igus® bewährt sich in der Folienumlenkung. Hier kommen „xiros“-Polymerkugellager zum Einsatz.

Linearhub des Restfolienwicklers

Linearhub des Restfolienwicklers mit der „drylin®“-Kombination von harteloxierter Präzisionsaluminiumwelle und wartungsfreien „iglidur® J“-Poymergleitlagern.

 
Lagerung des Kniehebelhubs (Siegelstation).

Lagerung des Kniehebelhubs (Siegelstation).

 
Standardisiertes Kniehebelhubsystem in der Siegelstation

Standardisiertes Kniehebelhubsystem in der Siegelstation (Komplettansicht): die Vertikalführung des Oberhub erfolgt mit „iglidur® J“- Buchsen, die Kniehebellagerung mit dem Hochlastmaterial „iglidur® Z“.

 
Vibrationsfreie Energie- und Datenführung „E6“ am Etikettierer.

Vibrationsfreie Energie- und Datenführung „E6“ am Etikettierer. Die Lagerung der Folienumlenkrollen erfolgt mittels „xiros®“-Polymer- Kugellager.

 
Standardisierte Schutztürlagerung

Standardisierte Schutztürlagerung mit schmierfreien „iglidur® A 180“- Gleitlagern von igus®. Die Kunststofflager sind FDA zugelassen.

 
Hauptlinearlagerung des Unterfolientänzers

Hauptlinearlagerung des Unterfolientänzers mittels „igubal®“- Flanschlagern.

 
Foto der beteiligten Personen

Hans-Günter Donges (links), Produktingenieur bei CFS Germany am Standort in Biedenkopf-Wallau, Dipl.-Ing. (FH) Lars Braun, Branchenmanager Verpackungsindustrie der igus® GmbH.

 

Die einreihigen Rillenkugellager gewähren oberhalb des offenen Produktes die gewünschte vollkommene Schmiermittelfreiheit. Im Gegensatz zu metallischen Kugellagern sind sie dabei korrosionsbeständig und können ebenfalls leicht gereinigt werden.

Herzstück Kniehebelhubsystem

„Während der zweijährigen Entwicklungsphase der Maschine haben wir gemeinsam viele Testreihen und Langzeitversuche gefahren“, blickt Hans-Günter Donges zurück. „Die Zusammenarbeit und der Service haben jederzeit funktioniert.“ Durch den ständigen Optimierungsprozess bekommt der Endkunde heute die Gewissheit, dass die Laufleistung der Polymerlager über den gesamten Lebenszyklus der Verpackungsmaschine abgesichert ist. „Das Kniehebelhubsystem ist das Herz der Verpackungsmaschine. Wenn das nicht läuft, steht der Thermoformer. Dies gilt es um jeden Preis zu verhindern. Hier sichern die Polymerlager eine permanente Maschinenverfügbarkeit.

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