Master Production, niszowa, ale bardzo postępowa firma ze Słowenii zajmująca się budową maszyn, korzysta z rozwiązań i wiedzy SMC, aby pomóc klientom z sektorów takich jak spożywczy i farmaceutyczny w osiągnięciu jeszcze większej efektywności energetycznej. Z pomocą SMC, modyfikacje maszyny kartonującej dla producenta nutrikosmetyków umożliwiają pracę przy niższym ciśnieniu roboczym, zmniejszając koszty eksploatacji o imponujące 27% rocznie. W ramach kompleksowego rozwiązania obejmującego procesy pakowania pierwotnego, wtórnego i trzeciorzędnego, Master Production zwrócił się również do SMC o nowe rozwiązanie w zakresie rozdmuchu azotu, w którym zastosowanie technologii regulacji przepływu minimalizuje koszty.
Przy wysokich cenach energii elektrycznej i zakładach w sektorze przetwórczym dążących do obniżenia kosztów eksploatacji, zapotrzebowanie na efektywność energetyczną nigdy nie było większe. Dla Master Production, która szczyci się zróżnicowaniem w branży, najważniejsze jest pójście o krok dalej. Ze swojego zakładu w Ajdovščinie, ten myślący przyszłościowo producent maszyn łączy w swoich rozwiązaniach prostotę, efektywność i innowacyjność. Ta rodzinna firma specjalizuje się w projektowaniu i budowie automatycznych maszyn do paletyzacji i de-paletyzacji, maszyn pakujących oraz poziomych/pionowych maszyn kartonujących, by wymienić tylko kilka z nich.
Pozioma maszyna kartonująca Master Production
Chcąc osiągnąć dalsze korzyści w zakresie efektywności energetycznej, firma Master Production zwróciła się do wieloletniego partnera w dziedzinie automatyzacji, firmy SMC.
„Projekt obejmujący poziomą maszynę kartonującą dla producenta nutrikosmetyków zapewnił nam idealną okazję do sprawdzenia, jakie zyski mogą być możliwe” - mówi Matej Puc, dyrektor ds. technologii w Master Production. „Na szczycie listy priorytetów znalazło się zmniejszenie ciśnienia roboczego maszyny podczas operacji pakowania wtórnego”.
Zmiana poprzeczki
Proces obejmuje pakowanie butelek wypełnionych płynem do pudełek/kartonów w tempie 10 000 na godzinę (co odpowiada 700 kartonom na godzinę). Chociaż ostatecznym celem było obniżenie ciśnienia roboczego, nie mogło być mowy o kompromisie w zakresie wydajności lub bezpieczeństwa.
Specjaliści SMC w dziedzinie efektywności energetycznej sprężonego powietrza odwiedzili Master Production latem 2024 r., aby omówić optymalną drogę naprzód.
„Przystąpiliśmy do oceny maszyny i jej funkcjonalności, szczegółowo sprawdzając każdy etap procesu, aby obliczyć, w jakim stopniu możliwe jest zmniejszenie ciśnienia roboczego” - wyjaśnia Jan Matko, specjalista ds. efektywności energetycznej w SMC Słowenia.
Znaczna część procesu kartonowania opiera się na komponentach pneumatycznych, z około 30 siłownikami na maszynę, składającymi się z mieszanki siłowników z prowadnicami, które chronią przed uszkodzeniami spowodowanymi siłami bocznymi, oraz siłowników tłoczyskowych do zadań wymagających niewielkiej siły, takich jak składanie pudełek.
Matej Puc stwierdził: „Na podstawie intensywnego procesu przeglądu i sprawdzonych modeli obliczeniowych, SMC ustaliło, że w wielu przypadkach możliwe jest zastosowanie mniejszych siłowników. Nawet przy uwzględnieniu współczynnika bezpieczeństwa, mogliśmy zmniejszyć wielkości siłowników o około 20%”.
Kompaktowe siłowniki SMC wymagają mniej powietrza i skutecznie wykonują tę samą funkcję przy niższym ciśnieniu roboczym. Użytkownicy końcowi mogą następnie obniżyć ciśnienie w układzie sprężarki, zmniejszając koszty eksploatacji.
Kompaktowy siłownik z prowadnicą SMC - seria MGP
SMC zarekomendowało również nowe siłowniki obrotowe do procesów pakowania wtórnego, jak np. orientacja butelek. Ponownie, korzystając z wiedzy i doświadczenia SMC, zespół mógł zaproponować zastosowanie mniejszych napędów obrotowych w wielu przypadkach.
Wśród kluczowych produktów SMC ułatwiających przejście na niższe ciśnienie robocze znalazła się seria CQ2, zajmujący niewiele miejsca siłownik o kompaktowej obudowie, który oferuje możliwość montażu czujników położenia tloka na dowolnych czterech powierzchniach. SMC dostarczyło również kompaktowe siłowniki z prowadnicą SMC serii MGP oraz napędy obrotowe typu skrzydełkowego serii CRB2. Inne komponenty obejmowały siłowniki dwustronnego działania ISO, siłowniki cylindryczne, zespoły przygotowania powietrza, podciśnieniowe przyssawki, złączki wtykowe i inne elementy pneumatyczne.
Odporne na ścieranie podciśnieniowe przyssawki SMC do przenoszenia tektury falistej - seria ZP3C
Poddane testom
Aby ocenić wyniki, zespół SMC i Master Production przeprowadzili testy na zmodyfikowanej poziomej maszynie kartonującej w fabryce użytkownika końcowego. Testy obejmowały najpierw uruchomienie maszyny przy standardowym ciśnieniu 6 barów, a następnie przy ciśnieniu 4,5 bara. Wyniki były imponujące.
Zespół ekspertów SMC był w stanie ekstrapolować zebrane dane na pracę maszyny 24 godziny na dobę przez 286 dni roboczych w roku. Przy ciśnieniu 6 barów testy wykazały, że maszyna kartonująca zużywa 13,2 m³ sprężonego powietrza na godzinę, czyli 90 605 m³ rocznie. Z kolei przy ciśnieniu 4,5 bara maszyna zużywała zaledwie 9,6 m³ sprężonego powietrza na godzinę, czyli 65 894 m³ rocznie. Niższe ciśnienie robocze zmniejszy zatem zużycie sprężonego powietrza u klienta Master Production o 24 711 m³ rocznie.
Aby zapewnić pewien kontekst finansowy (na podstawie aktualne stawki w Słowenii), zużycie 90 605 m³ sprężonego powietrza podczas pracy maszyny pod ciśnieniem 6 barów przez jeden rok równałoby się kosztowi (tylko za sprężone powietrze) w wysokości 3 624 euro. Dzięki pracy maszyny przy ciśnieniu 4,5 bara i zmniejszeniu rocznego zużycia do 65 894 m³ koszty spadną do 2 636 euro, co stanowi znaczną oszczędność 27%. Dotyczy to oczywiście tylko jednej maszyny. Wyobraźmy sobie oszczędności w hali produkcyjnej pełnej maszyn pracujących przy niższym ciśnieniu roboczym.
Testy przeprowadzone u klienta Master Production również wykazały taką samą 27% redukcję emisji CO2. Zmniejszając ciśnienie robocze maszyny z 6 barów do 4,5 bara, użytkownik końcowy może spodziewać się zmniejszenia generowanego CO2 z 5 309 kg-CO₂e do 3 861 kg-CO₂e, co jest ważnym czynnikiem w nowej erze Europejskich Standardów Raportowania Zrównoważonego Rozwoju (ESRS).
Usunąć nieefektywność
Świadcząc o możliwościach SMC jako dostawcy rozwiązań automatyzacji z jednego źródła, firma spełniła również wymagania Master Production dotyczące nowej aplikacji rozdmuchu, tym razem dla procesu pakowania pierwotnego obejmującego przenoszenie produktu w proszku do butelek.
Ponieważ nutrikosmetyki są suplementami doustnymi, proces ten musi odbywać się w atmosferze obojętnej z wykorzystaniem azotu jako gazu otaczającego. Atmosfera gazu obojętnego powoduje wypieranie tlenu i CO2, co czyni ją szczególnie istotną dla przechowywania łatwo psujących się produktów, takich jak żywność i farmaceutyki.
Wiedzieliśmy, że SMC ma rozwiązanie, które pomoże nam zminimalizować zużycie azotu i zaoszczędzić pieniądze” - mówi Matej Puc. Rozwiązanie to pojawiło się w postaci sterownika przepływu SMC, który reguluje nadmuch azotu. Dzięki sterownikowi przepływu użytkownik końcowy może uruchamiać, regulować i zatrzymywać przepływ azotu w zależności od potrzeb. „SMC dostarczyło kompletne rozwiązanie, składające się z zaworu 2/2 otwórz/zamknij, dysz i przewodów elastycznych, które pasują do naszego głównego zastosowania w zakresie pakowania”.
2-portowy zawór SMC kompatybilny z przedmuchiwaniem azotem - seria HF1B-JSX
David Matoh z SMC Słowenia dodaje: „Możliwość regulowanego przepływu jest korzystna, ponieważ pozwala uniknąć powszechnego w branży rozwiązania polegającego na ciągłym wdmuchiwaniu azotu, co jest zarówno marnotrawstwem, jak i kosztowne. Jest to jeszcze droższe w zastosowaniach związanych z żywnością i farmaceutykami, które wymagają użycia azotu o wysokiej czystości.”
W porównaniu z systemem ciągłego nadmuchu SMC szacuje, że jego rozwiązanie o regulowanym przepływie pozwoli zaoszczędzić co najmniej 50% zużycia azotu, a prawdopodobnie nawet więcej.
Sterownik przepływu SMC - seria PFCA
Oszczędności w zużyciu sprężonego powietrza i azotu są korzystne nie tylko dla użytkownika końcowego i środowiska, ale także dla konstruktora maszyn. Master Production może wykorzystać te punkty sprzedaży jako przewagę konkurencyjną w dążeniu do wzrostu i większego udziału w rynku.
„SMC to dostawca, który stał po naszej stronie od samego początku naszej podróży biznesowej” - mówi Matej Puc, dyrektor ds. technologii w Master Production. „SMC i jego zespół rozwiązują problemy, są pewni rozwiązań konsultingowych i są niezawodnymi dostawcami na czas. Zawsze postrzegaliśmy naszą współpracę z SMC jako długoterminowe partnerstwo.”
CTO Master Production, Pan Matej Puc prezentujący poziomą maszynę kartonującą
Dzięki temu projektowi Master Production demonstruje swoje referencje jako innowator rynkowy i wczesny adaptator technologii, które ułatwiają przejście na niższe ciśnienie robocze maszyny. Po sukcesie z maszyną do kartonowania firma chce teraz rozszerzyć tę inicjatywę na przyszłe konstrukcje maszyn.
