INTEGRATIE INDUSTRIE 4.0 IN VERPAKKING GARANDEERT TRACEERBAARHEID

Digitalisering toegepast op print & apply

Elke industriële sector krijgt te maken met consumenten die een strengere blik werpen op kwaliteit en voedselveiligheid, en die bij voorkeur een persoonlijk product willen. Verpakking is het proces bij uitstek waar al deze elementen samenkomen. Wie een antwoord wil bieden op deze eisen en tegelijk de rentabiliteit van zijn proces wil vrijwaren, komt al snel uit bij Industrie 4.0. Dit is meer dan een modewoord, maar een verzamelnaam voor een aantal technologische ingrepen die uw productieproces digitaliseren en connecteren. Zo ook bij print & apply.

PLAATS VAN PRINT & APPLY BINNEN HET VERPAKKINGSPROCES

Wetgeving en personalisering

Etikettering is in vele voedingsbedrijven de laatste stap in het verpakkingsproces. Nadat de levensmiddelen de juiste verpakking gekregen hebben, moet een etiket nog alle informatie samenbundelen over het product in kwestie. De wetgever dicteert immers dat producenten de toekomstige koper op de hoogte moeten stellen van bijvoorbeeld de voedingswaarde, de houdbaarheidsdatum of de aanwezigheid van allergene stoffen in hun voedingswaren of dranken. Deze evolutie in de wetgeving betekende voor vele producenten al een hele aanpassing die om meer flexibiliteit in het etiketteren vroeg. De steeds luider klinkende roep om personalisering van producten versterkt deze trend nog verder. Dat betekent dat etiketteringsmachines snel moeten kunnen wisselen tussen variabele gegevens in verschillende formaten (tekst, barcode, logo's, symbolen, lotnummers …).

Snelheid en flexibiliteit

Een populaire techniek daartoe is print & apply, waarbij de gegevens rechtstreeks op de verpakkingsfolie geprint worden, of op een label dat meteen op de verpakking gaat. Vooral de snelheid en de flexibiliteit van print & apply maken hier een uitstekende keuze van in een wereld van steeds kleiner wordende series en steeds strenger wordende kwaliteitseisen. Daarom kunnen ze ook al aan het begin van het productieproces teruggevonden worden om een markering aan te brengen, zodat het product in kwestie door het volledige proces heen getraceerd kan worden.

WERKING PRINT & APPLY-PRINTERS

Het hart van elk print & apply-systeem is een thermoprinter. Deze kan op twee manieren het etiketteren van de levensmiddelen verzorgen. Ofwel is er sprake van een transfer, ofwel is er een rechtstreeks contact. Ze nemen elk ongeveer de helft van het marktaandeel in beslag.

Transfer

In het eerste geval wordt een lint gecoat met inkt (meestal was of hars). Door het lint te verwarmen, zal de inkt smelten en naar een label getransfereerd worden, waar er een beeld ontstaat. Deze printers worden folieprinters genoemd, omdat ze uitgerust zijn met een folieafwikkelsysteem.

Rechtstreeks

Met de rechtstreekse modus operandi, daarentegen, bestaat het label zelf uit een warmtegevoelige laag die van kleur verandert wanneer er hitte wordt ontwikkeld. Het beeld ontstaat dus rechtstreeks op het etiket, er is geen lint meer voor nodig. Wanneer het label en het lint of het label onder de printkop passeren, zullen microscopisch kleine pixels of thermopads die ofwel opwarmen, ofwel afkoelen, het beeld creëren. Dit gebeurt in een oogopslag en het gevormde beeld is ook meteen droog. Er bestaan verschillende applicatoren om het beeld op de verpakking te krijgen.

VOORDELEN

Deze techniek biedt verschillende voordelen. Zo kan men ermee printen in elke leesrichting en heeft de gebruiker een uitgebreide keuze uit te bedrukken materialen. Thermoprinters werken bijvoorbeeld ook prima met buisfolie, vlakfolie of soortgelijke materialen. Het gevormde beeld kan, zoals aangehaald, uit een uitgebreide waaier aan gegevens bestaan, van symbolen of tekst tot barcodes en logo's. Het resultaat geniet bovendien van een perfecte printkwaliteit (hoge resolutie). Verder staan thermoprinters bekend om hun gebruiksvriendelijkheid en hun flexibiliteit. Ze kunnen niet alleen verschillende materialen aan, maar ook verschillende formaten. Ze laten zich ook zeer graag integreren in volautomatische verpakkingslijnen, waar hun hoge snelheid het best zal renderen.

Voor verpakkingen moeten er twee uitdagingen gerealiseerd worden: traceerbaarheid door de hele keten en gepersonaliseerde producten

THERMOPRINTERS EN INDUSTRIE 4.0

Wat betekent het Industrie 4.0-tijdperk nu voor print & apply? Voor verpakkingen moeten er twee uitdagingen gerealiseerd worden: traceerbaarheid door de hele keten en gepersonaliseerde producten. Dat vraagt dus om flexibiliteit om de kleinere lotgroottes en de verschillende productvarianten vlot en correct te labelen, en uiteraard om snelheid om de rentabiliteit van het productieproces niet in het gedrang te brengen. Dit kan in verschillende fases gerealiseerd worden.

Ontwerpfase

Industrie 4.0 zorgt voor een verregaande digitalisering van het productieproces. Ook in de ontwerpfase vallen hier al voordelen te rapen. Zo kan men middels aangepaste software werken met een zogeheten 'digitale tweeling'. Dit is een virtuele kopie van wat er in de realiteit terug te vinden is in de productie: de machines en de producten. Zo kan men op voorhand testen of een nieuw product op de bestaande machines kan passen, of zien welke bottlenecks er zouden kunnen ontstaan wanneer er een verandering plaatsvindt in het productieproces.

Dit geldt evenzeer voor de labeling. Men kan aan de hand van een digitale tweeling van de gekozen etiketteermachine en de gekozen applicatoren controleren of alle benodigde gegevens via print & apply op de verpakking raken. Is er voldoende ruimte voor vrijgehouden? Zijn er kritische punten in het productieproces die de verpakking op die plaats kunnen beschadigen? Alle mogelijke scenario's kunnen met andere woorden gesimuleerd worden.

Machineontwerp

Ook bij het afstemmen van de thermoprinter op een specifiek productproces moet men al rekening houden met een Industrie 4.0-scenario. Zo vraagt het snel kunnen wisselen tussen variabele gegevens om een sturing die over voldoende capaciteit, snelheid en rekenkracht beschikt. Aan de hand van gegevens die eerder in de lijn verzameld zijn, zal de thermoprinter immers perfect moeten kunnen schakelen naar de juiste set gegevens en deze op de correcte plaats op de verpakking moeten neerplanten.

Voor elke mogelijke positie zal de sturing van de folieprinter de meetwaarden moeten kunnen opslaan. Wanneer de operator het sein geeft voor een nieuwe productierun, en dus een nieuwe set gegevens, zal de machine zichzelf helemaal automatisch kunnen voorbereiden op wat komt. Om dit aan een industrieel rendabel tempo te kunnen doen, zullen er tevens geavanceerde elektrische servodrives aan te pas komen. Zij verzorgen niet alleen de snelheid, maar geven ook een boost aan de betrouwbaarheid.

Optimalisering printproces

Ten slotte moeten sensoren alle mogelijke afwijkingen in real time en over een langere periode detecteren, zodat de machine beschikt over mogelijkheden voor optimalisering en zelfdiagnose. Offline en in de cloud. Dat kan het best gerealiseerd worden met opensourceprotocollen zoals OPC-UA, die een goede, veilige verbinding naar de wolken garanderen. Een specialist kan het verpakkingsproces zelf verder optimaliseren, aan de hand van de rauwe data die de thermoprinter genereert. Maar er bestaan ook apps en softwareprogramma's die deze analyse voor u kunnen maken, in functie van de parameters die relevant zijn voor uw toepassing.

Dat geldt evenzeer voor het dagelijkse gebruik en het onderhoud van de machine. De realtimegegevens kunnen de operator ruim op voorhand alarmeren wanneer een printlint bijvoorbeeld aan vervanging toe is of wanneer de inkt een kritisch niveau bereikt. Maar ook trends op langere termijn kunnen door de analyse van sensorgegevens gedetecteerd worden. Zo weet de operator dan op tijd wanneer de applicator te veel last van slijtage begint te vertonen.

Met andere woorden: een Industrie 4.0-thermoprinter weet zelf alle informatie te leveren om een onderhoud in te plannen of om zijn verbruiksproducten bij te vullen.

Interface en controle

Hoe zit het dan met de controle en de traceerbaarheid? Allerhande sensoren en visiesystemen kunnen op kritieke producten in de productie zelf - of verderop na de verpakking in de lijn - checken of alle gegevens correct op de verpakking zijn aangebracht. Deze informatie dient niet alleen om erover te waken dat de juiste gegevens op het juiste product belanden, maar ook dat het product in kwestie door de volledige productieketen gevolgd kan worden. Geen enkel bedrijf kan zich immers imagoschade of dure productrecalls veroorloven. Door extra controle in te bouwen, kan dit vermeden worden. Of in het ergste geval kan men heel precies achterhalen welke batches mogelijk niet aan de kwaliteitsstandaarden voldoen, zodat de schade tot een minimum beperkt blijft.

Met medewerking van Bizerba en Digi-Group