Wie ein Hersteller von Transportverpackungen sein Granulat smart verteilt

Laut der deutschen Bundesvereinigung Logistik (BVL) ist die Logistik in Deutschland der größte Wirtschaftsbereich nach der Automobilindustrie und dem Handel und rangiert noch vor der Elektronikbranche und dem Maschinenbau. Die produzierten Waren und Güter müssen während des Transportes, der Lagerung bis hin Ge- oder Verbrauch sicher verpackt sein. Die für das Jahr 2024 geplante EU-Verordnung Packaging and Packaging Waste Regulation (PPWR) legt die Vorschriften für Verpackungen und deren Entsorgung in den Mitgliedstaaten der Europäischen Union fest. Die Verordnung hat zum Ziel, die negativen Auswirkungen von Verpackungen auf die Umwelt zu minimieren, indem deren Hersteller zur Verantwortung gezogen werden. Ab 2030 dürfen nur noch Verpackungen in Verkehr gebracht werden, die ein bestimmtes Mindestmaß an Recyclingfähigkeit erreichen. Daraus resultiert, dass in Kunststoffverpackungen der Anteil an Rezyklat erhöht werden muss und es differenzierte Rezy-klat-Einsatzquoten geben wird, auch für kontaktsensitive Verpackungen.
Diese Anforderungen gleichen auf den ersten Blick einer hohen Hürde, die es zu überwinden gilt. Doch es gibt bereits Lösungen am Markt, um den Forderungen der Verordnung gerecht zu werden. Angeboten werden diese beispielsweise von allen Gesellschaften der Utz Gruppe, die nachhaltige Verpackungen für Mehrweglogistik und technische Teile aus Kunststoff produzieren. An den acht Unternehmensstandorten wurden laut des Nachhaltigkeitsberichts 2022 weltweit 87.000 t Kunststoff verarbeitet, 23 % davon waren Sekundärrohstoffe – Tendenz steigend.

Das Familienunternehmen wurde 1947 in Zürich gegründet und hat heute seinen Stammsitz in Bremgarten. 1971 wurde im niedersächsischen Schüttorf das deutsche Produktionswerk gegründet, an dem derzeit rund 550 Mitarbeiter beschäftigt sind. Dort werden hochwertige Kunststoffbehälter und Paletten aus PE, PP und ABS auf rund 50 Spritzgießmaschinen gefertigt. Für den Eigenbedarf produziert eine Extruderlinie Platten- und Rollenware, die auf Thermoformmaschinen beispielsweise zu individuellen Einsätzen verarbeitet werden. Diese gehören zu anforderungsspezifisch konstruierten Mehrwegtransportbehältern. „Wir bekommen vom Kunden ein Produkt und entwickeln dafür die Transportverpackung, unabhängig ob Klein- oder Großserie. Vom Behälter mit Deckel, Einsatz und Kennzeichnung über die Palette und die Umverpackung bis zur fertigen Transporteinheit“, erklärt Frank-Olaf Schütte, Technischer Leiter in Schüttorf. „Und mit Beginn der Konstruktion haben wir die vollautomatisierte Produktion im Blick, denn unser Ziel ist es, Wachstum über Automatisierung zu generieren.“ Das Unternehmen informiert seine Mitarbeiter über alle Schritte auf dem Weg zur digitalen Fabrik und dieser Prozess ist nicht mit Stellenabbau verbunden, im Gegenteil. Die Arbeitskräfte werden gehalten, entlasten und verrichten ihre Arbeit Hand in Hand mit den Maschinen. „Wenn ich durch die Fertigung gehe, ist eines für mich sehr wichtig – der Blick in die zufriedenen Gesichter der dort arbeitenden Kolleginnen und Kollegen“, sagt der Technische Leiter.

Sukzessive wurden in den vergangenen Jahren die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von schweren, monotonen Tätigkeiten entlastet. So übernehmen beispielsweise fahrerlose Transportsysteme den internen Transport und die Handlingsysteme, die Teileentnahme, Montage und Kennzeichnung der Behälter. Doch einen für die Werker wenig ergonomischen Bereich gab es noch zu verbessern – die Materialversorgung der 50 Spritzgussmaschinen in den Produktionshallen in Schüttorf. Die Materialversorgung erfolgt aus Silos, aber auch aus Big Bags und als Sackware, die an den Maschinen platziert wurden. „Die Mischer waren wie üblich auf oder neben den Maschinen platziert und die Arbeit beschwerlich“, führt der Technische Leiter aus. „Außerdem hat sich in den letzten Jahren die Komplexität der Tätigkeit erhöht, da der eingesetzte Anteil an UIC zunahm.“

UIC ist die Abkürzung der Eigenmarke Utz Indus-trial Compounds. Hierbei handelt es sich um Sekundärrohstoffe in Form von Mahlgut, die aus der Rücknahme eigener Behälter oder aus eigenen Produktionsabfällen stammen, sowie von spezifizierter und qualifizierter Ware von Lieferanten. Deshalb sind die Eigenschaften dieser Rohstoffe oft vergleichbar mit denen von Neuware. Die Compounds werden zu bestimmten Prozentsätzen Neuware zugesetzt oder auch anwenderspezifische Neuprodukte zu 100 % daraus hergestellt, sofern es das Anforderungsprofil erlaubt. Der Kunststoffverarbeiter verfolgt den Cradle-to-Cradle-Ansatz und möchte Utz-Produkte am Ende ihrer Lebenszyklen maximal zurückgewinnen. Konkret: In Schüttorf können bereits jetzt defekte Behälter oder Paletten sowie Umlaufverpackungen nach Serienende zurückgegeben werden. Diese werden gemahlen und es entstehen daraus wieder neue Behälter. Nachhaltigkeit fängt beim Kunststoffverarbeiter bereits im Kleinen an, wobei klein bei einem Verarbeiter dieser Größe relativ ist. So werden beispielsweise die 25 kg Säcke nach Entnahme des Granulats durch die automatische Sackentleerstation nicht mehr wie früher weggeworfen, sondern rezykliert und zu Produkten verarbeitet. Herr Schütte erzählt: „Die Idee für dieses Vorgehen stammt von einem unserer Mitarbeiter. Wir haben diese geprüft und das Potenzial erkannt.“ Die Menge liegt im hohen fünfstelligen Kilogrammbereich pro Jahr.

Doch zurück zur Materialversorgung, die künftig ergonomisch und effizient erfolgen sollte. Die Aufnahme des Istzustandes ergab eine „gemischte“ Situation, wie sie aus vielen gewachsenen Kunststoffbetrieben bekannt ist – mit Big Bags und Trocknern an der Maschine, Farbwechseln und Reinigung der Trichter teilweise in 4 m Höhe sowie unterschiedlichen Förderlängen und -wegen von den Materialbahnhöfen, verschiedene Vakuumsysteme, volumetrische Mischer, um nur einige Punkte zu nennen. In dieser Projektphase wurden gemeinsam mit Labotek diverse Konzepte entwickelt und bewertet sowie final entschieden, die beiden zentralen Materialbahnhöfe zu installieren, um von dort die Produktionshallen zu versorgen. Dieses Konzept entsprach am besten den Anforderungen von Georg Utz – optimierte Förderwege, effiziente Materialförderung, weniger Materialleitungen in den Hallen, keine Materialien mehr neben den Maschinen, nur noch wenige Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sind „hauptberuflich“ mit der zentralen Materialversorgung und Mischung beschäftigt. Weiterhin sollte die Abwärme des vorhandenen Blockheizkraftwerks zur Materialvortrocknung eingesetzt werden und die Trockner als Quelle für das gesamte System dienen. Die weitere Skizze zeichnete von den Silos zu einer Materialbühne, an der auch Big Bags mit Umlaufmaterialien und UIC zur Verfügung stehen, ebenso Farbbatches und Reinigungsgranulat. Weiterhin sollten die Materialflüsse transparent dargestellt werden können und die Verwechslungsgefahr ausgeschlossen werden, was eine digitalisierte Materialversorgung bedingte. 

Es entstanden in Zusammenarbeit mit Labotek Deutschland und Maguire Europe wie angedacht zwei zentrale Materialversorgungsbereiche. Im unteren Bereich stehen jeweils die Mischer sowie die „Leitwarte“ mit der zentralen Steuerung, auf der Bühne befindet sich der Kupplungsbahnhof mit über 2.500 Kombinationsmöglichkeiten sowie die Materialabscheider. Mit dem Ziel höhere Transparenz und Dosiergenauigkeit wurden die vorhandenen volumetrischen Mischer gegen gravimetrische Mischer von Maguire Europe getauscht. Die zentrale Materialversorgung und Steuerung sorgt für eine hohe Flexibilität und Betriebssicherheit. Im Normalbetrieb wird die Steuerung an den Mischern nur visuell genutzt, im „Notfall“ sorgt sie jedoch dafür, dass der Mischer analog betrieben werden kann oder bei einem kompletten Ausfall eines Systems zwei Spritzgießmaschinen von einem Mischer versorgt werden könnten.

Die Steuerungen der Maguire-Mischer sind mit der Labonet-Steuerung vernetzt, modular austauschbar und abwärts-kompatibel. Im Regelbetrieb werden die Mischer von der Leitwarte aus bedient, können aber auch autonom betrieben werden. Durch die modulare Austauschbarkeit kann jede Steuerung für jeden Mischer verwendet werden, wodurch hohe Verfügbarkeit bei niedrigem Ersatzteilbestand erreicht werden. Außerdem konnten durch die Abwärts-Komptabilität der Steuerungen selbst ältere, vorhandene Maguire-WSB-Mischer sehr einfach auf den aktuellen Stand der Steuerungstechnik gebracht und im neuen System eingesetzt werden. „Jede Leitung, jeder Leitungsweg wird von der Labonet-Zentralsteuerung überwacht und die Themen Vermischen, Falschmischung, Fehlcharge sind mechanisch und elektrisch ausgeschlossen“, beschreibt Herr Schütte. Die zur Förderung benötigten Vakuumpumpen sind frequenzgeregelt, in Redundanz ausgeführt und besitzen eine Notfallsteuerung. Das Vakuum wird bedarfsgerecht erzeugt und über Ventile die entsprechenden Materialabscheider angesteuert. Die Leitungslängen und Fördergeschwindigkeiten wurden auf die einzelnen Maschinen abgestimmt, sodass das Thema Engelshaar in Schüttorf der Vergangenheit angehört. Im Bereich des Materialbahnhofs sind alle Kupplungen und Materialabscheider für die Mitarbeiter gut zugänglich. Der Kunststoffverarbeiter gehört der Initiative „Null Granulatverlust“ an, sodass Restmaterialien akribisch aufgefangen und über eine von den Mitarbeitern initiierte und umgesetzte Rutsche dem Sammelbehälter zugeführt, anschließend aufbereitet und dadurch im Wertstoffkreislauf gehalten werden.

Die zentrale, speziell programmierte Steuerung ist ebenfalls redundant ausgeführt, damit im Bedarfsfall die Produktion über das zweite System aufrechterhalten werden kann. „Für diese Redundanz haben wir Neuland betreten“, führt Martin Schmitz, Projektleiter seitens Labotek aus. „Die beiden Systeme sind hier im Regelbetrieb galvanisch getrennt, das heißt, es ist immer nur eines in Betrieb und mit den Feldbus-Netzen verbunden. Nach einem Überspannungsschaden an der aktiven Steuerung kann die Materialversorgung über das Backup-System nach Umstecken der zentralen Verbindung innerhalb kürzester Zeit weiterlaufen.“

Die Mitarbeiter haben Terminals mit der Auftragsübersicht, den Produktionsvorgaben, den Silofüllständen sowie der Steuerung, mit der sie die Materialversorgung sicherstellen. Über die Steuerung gibt der Mitarbeiter dem Maguire-Mischer die Rezeptur vor, dieser dosiert und mischt diese präzise, sodass das Material verglichen zu früher effizienter eingesetzt wird und der Verbrauch auftragsbezogen nachvollzogen werden kann. Hinter der Steuerung von Labotek liegt eine Datenbank, in der alle prozessrelevanten Daten hinterlegt sind. „Wir können auf alle Daten zugreifen und nachvollziehen, welches Material bei welchem Fertigungsauftrag verbraucht wurde. Und die Akzeptanz der Mitarbeiter ist da, denn sie bedienen nun ein und nicht viele verschiedene Systeme“, führt Frank-Olaf Schütte sichtlich stolz aus. „Durch die Steuerung sind auch Verwechslungen minimiert. Wird ein Silo ausgewählt, das mit einer bestimmten Maschine nicht kombiniert ist, so wird kein Material gefördert.“

Das Ziel, eine aufgeräumte Produktion mit vorgelagerter Materialversorgung zur Entlastung der Mitarbeiter und im Sinne von Ordnung und Sauberkeit, ist realisiert. „Das ambitionierte Vorhaben konnte nur im Team zuwege gebracht werden. Und zu dem Team zähle ich auch Labotek Deutschland sowie Maguire Europe. Es war für alle Seiten ein Prozess des Zuhörens, gegenseitiger Wertschätzung und Offenheit. Jetzt denken wir weiter „out of the box“ in Bezug auf, was geht denn noch“, fasst der Technische Leiter Frank-Olaf Schütte zusammen. Doch es gibt seitens Utz noch weitere Wünsche für die Zukunft. Beispielsweise die vollwertige Integration der Materialversorgung in das MES-System des Unternehmens oder Temperatur und Feuchtigkeit des Granulats im Silo zu kennen. Die elektrostatische Aufladung des Materials vor der Verarbeitung oder auch eine Inline-Farbmessung, um die Farbdosierung in der laufenden Produktion anpassen zu können. Somit sind die Investitionen des Familienunternehmens in Ausbau, Innovationen und Effizienz ein laufender Prozess.

Quelle: Georg Utz, Labotek Deutschland, Maguire

Fakuma 2023, Labotek Deutschland: Halle B3, Stand 3107, Maguire: Stand A7, Halle 7512