Master Production, ein spezialisiertes und hochinnovatives Maschinenbauunternehmen aus Slowenien, nutzt die Lösungen und das Fachwissen von SMC, um seinen Kunden aus der Lebensmittel- und Pharmaindustrie höchste Energieeinsparungen zu ermöglichen. Durch die Zusammenarbeit wurden an einer Kartoniermaschine für einen Nutrikosmetik-Hersteller Modifikationen vorgenommen, welche den Betrieb bei einem niedrigeren Druck ermöglichen – und so die Betriebskosten um beeindruckende 27 Prozent pro Jahr senken.
Im Rahmen einer ganzheitlichen Lösung, die sich über die Primär-, Sekundär- und Tertiärverpackung erstreckt, setzte Master Production zudem auf SMC für eine neue Stickstoff-Blaslösung. Dank der Einführung einer Durchflussregelungstechnologie konnten die Kosten weiter reduziert werden.
Angesichts hoher Strompreise und steigender Anforderungen an die Kostensenkung in der Prozessindustrie war der Faktor Energieeffizienz noch nie so entscheidend wie heute. Für Master Production, welches sich durch seine Innovationskraft von Wettbewerbern abhebt, ist es essenziell, stets einen Schritt weiterzugehen. Am Standort in Ajdovščina entwickelt und fertigt dieses zukunftsorientierte Unternehmen Lösungen, die Einfachheit, Effizienz und Innovation vereinen. Der familiengeführte Maschinenbauer ist mitunter auf die Konstruktion und Produktion von automatischen Palettier- und Depalettiermaschinen, Verpackungsmaschinen sowie horizontalen und vertikalen Kartoniermaschinen spezialisiert.
Master Productions horizontale Kartoniermaschine
Auf der Suche nach neuen Wegen zur Steigerung der Energieeffizienz vertraute Master Production auf das Fachwissen seines langjährigen Automatisierungspartners SMC.
„Ein Projekt mit einer horizontalen Kartoniermaschine für einen Nutrikosmetik-Hersteller bot uns die perfekte Gelegenheit, um herauszufinden, welche Einsparungen möglich sind“, erklärt Matej Puc, Chief Technology Officer bei Master Production. „Ganz oben auf der Prioritätenliste stand die Reduzierung des Betriebsdrucks im Sekundärverpackungsprozess der Maschine.“
Neue Maßstäbe setzen
Der Prozess umfasst das Verpacken von flüssigkeitsgefüllten Flaschen in Kartons – mit einer Geschwindigkeit von 10.000 Flaschen pro Stunde, was 700 Kartons pro Stunde entspricht. Obwohl die Reduzierung des Betriebsdrucks das oberste Ziel war, durfte es dabei keine Einbußen bei Produktivität oder Sicherheit geben.
Im Sommer 2024 besuchten SMC-Spezialisten für Druckluftenergieeffizienz Master Production, um die passenden Maßnahmen zu besprechen.
„Wir haben die Maschine und ihre Funktionsweise genau analysiert und jede einzelne Prozessstufe überprüft, um zu berechnen, in welchem Umfang sich der Betriebsdruck reduzieren lässt“, erklärt Jan Matko, Spezialist für Energieeffizienz bei SMC Slowenien.
Ein Großteil des Kartonierprozesses basiert auf pneumatischen Komponenten – pro Maschine kommen etwa 30 Aktuatoren zum Einsatz. Dazu gehören geführte Zylinder, die vor Schäden durch Querkräfte schützen, sowie Zylinder mit einseitiger Kolbenstange für Aufgaben mit geringem Kraftaufwand, wie das Falten der Kartons.
„Basierend auf einer detaillierten Analyse und bewährten Berechnungsmodellen kam SMC zu dem Schluss, dass wir in vielen Fällen kleinere Zylinder spezifizieren können“, sagt Matej Puc. „Selbst mit dem Sicherheitsfaktor konnten wir die Zylindergröße um etwa 20 Prozent reduzieren.“
Kompaktzylinder von SMC benötigen weniger Luft und erfüllen dieselbe Funktion bei geringerem Betriebsdruck. Endanwender können somit den Systemdruck ihres Kompressors senken und dadurch die Betriebskosten reduzieren.
Kompaktzylinder mit Führung – Serie MGP
SMC empfahl zudem den Einsatz neuer Schwenkantriebe für Sekundärverpackungsprozesse wie die Flaschenausrichtung. Dank der Expertise und langjährigen Erfahrung von SMC gelang es dem Team, in vielen Fällen kompaktere Schwenkantriebe auszuwählen.
Zu den wichtigsten SMC-Produkten, welche den Übergang zu einem niedrigeren Betriebsdruck unterstützen, gehörte die Serie CQ2 – ein platzsparender Zylinder mit kompakter Bauweise, der das Anbringen von Magnetschaltern an einer oder allen vier Seiten ermöglicht. Darüber hinaus lieferte SMC den kompakten Führungszylinder MPG sowie CRB2-Schwenkantriebe mit Drehflügelantrieb. Weitere Komponenten umfassten doppeltwirkende ISO-Kolbenstangenzylinder, Stiftzylinder, Druckluftaufbereitungseinheiten, Vakuumsauger, Fittings und mehr.
Abriebfeste Vakuumsauger für den Transport von Wellkarton – Serie ZP3C
Praxistest erfolgreich bestanden
Um die Ergebnisse zu bewerten, führten das SMC-Team und Master Production Tests an der modifizierten horizontalen Kartoniermaschine in der Produktionsstätte des Endanwenders durch. Die Maschine lief zunächst mit einem Standarddruck von 6 bar, anschließend mit 4,5 bar. Die Resultate waren beeindruckend.
Das SMC-Expertenteam rechnete die erhobenen Daten auf einen Betrieb rund um die Uhr an 286 Arbeitstagen pro Jahr hoch. Bei einem Druck von 6 bar verbrauchte die Kartoniermaschine 13,2 m³ Druckluft pro Stunde, was 90.605 m³ pro Jahr entspricht. Bei einem reduzierten Betriebsdruck von 4,5 bar sank der Verbrauch auf 9,6 m³ pro Stunde, also 65.894 m³ pro Jahr. Das bedeutet, dass der Kunde in diesem Fallbeispiel jährlich 24.711 m³ Druckluft einsparen kann.
Um die Einsparungen finanziell einzuordnen: Basierend auf den aktuellen Energiekosten in Slowenien belaufen sich die Druckluftkosten bei 6 bar auf 3.624 € pro Jahr. Bei 4,5 bar sinken sie auf 2.636 €, was einer Kostensenkung von 27 Prozent entspricht – und das allein für eine einzige Maschine. Der Effekt wäre umso größer, wenn eine ganze Produktionshalle mit Maschinen auf niedrigerem Betriebsdruck laufen würde.
Neben den finanziellen Einsparungen zeigen die Tests auch eine 27-prozentige Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks. Durch die Senkung des Betriebsdrucks von 6 bar auf 4,5 bar kann der Endanwender seinen CO₂-Ausstoß von 5.309 kg-CO₂e auf 3.861 kg-CO₂e senken – ein wichtiger Aspekt im Rahmen der neuen European Sustainability Reporting Standards (ESRS).
Ineffizienzen eliminieren
Als Beweis für die Kompetenz von SMC als ganzheitlicher Automatisierungspartner erfüllte das Unternehmen auch die Anforderungen von Master Production an eine neue Blasanwendung – diesmal für den Primärverpackungsprozess, bei dem das Pulverprodukt in Flaschen gefüllt wird.
Da es sich bei Nutrikosmetika um orale Nahrungsergänzungsmittel handelt, muss dieser Prozess in einer inerten Atmosphäre mit Stickstoff als Schutzgas erfolgen. Die Inertgas-Abdeckung verdrängt Sauerstoff und CO₂ und ist besonders wichtig für die Haltbarkeit verderblicher Produkte wie Lebensmittel und Pharmazeutika.
„Wir wussten, dass SMC eine Lösung zur Minimierung des Stickstoffverbrauchs und zur Kosteneinsparung bieten würde“, erklärt Matej Puc. Das Ergebnis war ein SMC-Durchflussregler, welcher den Stickstoffstrom reguliert. Dank dieser Steuerung kann der Endanwender den Stickstofffluss starten, anpassen und stoppen, je nach Bedarf. „SMC lieferte ein komplettes Konzept mit einem 2/2-Wegeventil (offen/geschlossen), Düsen und Schläuchen, die perfekt auf unsere Primärverpackungsanwendung abgestimmt sind.“
2-Wege-Ventil für Stickstoff-Blasanwendungen – Serie HF1B-JSX
David Matoh von SMC Slowenien ergänzt: „Die Möglichkeit, den Durchfluss zu regulieren, ist ein großer Vorteil, da sie die in der Industrie weit verbreitete Praxis vermeidet, Stickstoff kontinuierlich zu blasen – eine ineffiziente und kostspielige Lösung. Besonders in Anwendungen der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, die hochreinen Stickstoff erfordern, sind die Kosten noch höher.“
Im Vergleich zu einem kontinuierlichen Blassystem schätzt SMC, dass die geregelte Durchflusslösung mindestens 50 Prozent des Stickstoffverbrauchs einsparen kann – in vielen Fällen sogar noch mehr.
Durchflussregler – Serie PFCA
Wettbewerbsvorteil
Die Reduzierung des Verbrauchs von Druckluft und Stickstoff ist nicht nur ein Gewinn für den Endanwender und die Umwelt, sondern auch für den Maschinenbauer selbst. Master Production kann diese Einsparungen als Verkaufsargument nutzen, um sich von der Konkurrenz abzuheben, weiter zu wachsen und Marktanteile zu gewinnen.
„SMC ist ein Partner, der uns von Beginn an zur Seite stand,“ sagt Matej Puc, Chief Technology Officer bei Master Production. „Das SMC-Team ist ein zuverlässiger Problemlöser mit fundierter Beratungskompetenz und pünktlicher Lieferung. Für uns war die Zusammenarbeit mit SMC schon immer eine langfristige Partnerschaft.“
Master Production CTO, Matej Puc, präsentiert die horizontale Kartoniermaschine
Mit diesem Projekt beweist Master Production seine Stellung als Marktinnovator und früher Anwender neuer Technologien, die den Übergang zu einem niedrigeren Maschinenbetriebsdruck ermöglichen. Nach dem erfolgreichen Einsatz bei der Kartoniermaschine plant das Unternehmen nun, diese Initiative auf zukünftige Maschinenentwicklungen auszuweiten.
