Wie prüft man die Qualität von 1.200 Zwiebackscheiben, wie sie bei Bolletje jede Minute eine 200 Meter lange Ofenlinie auf einem vier Meter breiten Förderband verlassen? Man setzt ein Team aus fünf Mitarbeitern ein, die mit geschultem Blick und schnellen Reaktionen N.I.O-Produkte aussortieren – etwa zu stark gebräunte Scheiben oder übereinanderliegende. So verfuhr das Unternehmen in Almelo in den Niederlanden über viele Jahre hinweg.

Heute sieht die Sache anders aus: Eine kompakte Roboterzelle, bestehend aus einer Kamera, einem vierachsigen Stäubli Roboter und einer KI-basierten IT-Plattform übernimmt die Aufgabe. Bolletje nutzt dieses neue Konzept nun seit einigen Monaten – und ist vollumfänglich zufrieden.

Investition in automatisierte Qualitätskontrolle

Lo Huls, COO von Bolletje erklärt: „Wir beliefern den Einzelhandel und stehen unter hohem Preis- und Wettbewerbsdruck. Gleichzeitig haben wir als Premiumhersteller hohe Qualitätsansprüche an unsere Produkte – genau wie die Verbraucher. Mit der Automatisierung der Qualitätsprüfung am Ende der Ofenlinie können wir diesen Ansprüchen perfekt gerecht werden. “

Der Kontakt zum Anbieter der inzwischen installierten Lösung kam auf einer Branchenveranstaltung für die Lebensmittelindustrie zustande: „Ein Kollege berichtete uns von einer Präsentation über ein sehr leistungsfähiges Produktinspektionssystem auf Basis von Robotik und Vision-KI und empfahl uns, das System näher anzusehen. QING Food Automation stellte uns das Konzept daraufhin vor, und kurz darauf haben wir es gemeinsam an einer unserer 15 Ofenlinien umgesetzt.“

Ein kompaktes und außerordentlich effizientes Konzept

Eine Besonderheit dieser Lösung ist ihre sehr kompakte Bauweise. Die Zelle benötigt lediglich eine Stellfläche von 1,8 × 3,2 Metern. Die Zwiebackscheiben werden von einer Kamera erfasst, die Bilddaten innerhalb von Millisekunden ausgewertet und die als „N. i. O.“ klassifizierten Produkte vom Stäubli Roboter auf Förderbänder rechts und links des Hauptförderbands abgelegt. Nach einem weiteren Förderabschnitt werden die Zwiebacke dann direkt in ihre typischen 140-g-Einheiten verpackt.

Die kompakte Bauweise der Zelle bietet nicht nur den Vorteil, dass sie sich problemlos in bestehende Linien integrieren lässt. Lo Huls erklärt: „Wir können – und werden – das System bei Bedarf auch sehr schnell demontieren, um es beispielsweise an einer anderen Ofenlinie zu installieren, falls dort die Ausschussquote höher ist.“

KI-gestützte Automatisierung unter besonderen Bedingungen

Was QING Food Automation hier umgesetzt hat – und genauso im Übrigen auch in anderen Anwendungen, wie etwa in der Qualitätskontrolle von Pfirsichen – ist in Branchen wie der Metallverarbeitung längst weit verbreitet. Warum also nicht auch in der Lebensmittelproduktion? Bram de Vrught, Geschäftsführer von QING: „In der Lebensmittelindustrie sehen wir eine sehr hohe Produktvielfalt. Jedes Produkt ist einzigartig. Deshalb dominiert bisher klar menschliche Arbeit: Mitarbeiter prüfen, greifen ein und sortieren aus. Automatisierung sieht sich hier mit hohen Anforderungen konfrontiert, die durch sinkende Losgrößen weiter steigen. Für genau diese Art von Anwendungen haben wir ein roboterbasiertes Food-Automation-System entwickelt, bei dem KI als Enabler fungiert.“

Durch die Automatisierung konnten die fünf Mitarbeiter, die zuvor allein an dieser Linie für die visuelle Prüfung von 1.000 bis 1.200 Zwiebackscheiben pro Minute zuständig waren, andere Aufgaben in der Industriebäckerei übernehmen. Das ist jedoch nur einer von mehreren Vorteilen: Ebenso entscheidend ist, dass die Daten aus der 100-%-Inspektion umfassend ausgewertet werden. Lo Huls: „Wir erfassen die Art der Abweichung und setzen sie in Beziehung zu den Anlagendaten. Diese Aufgabe übernimmt unser Data-Analytics-Tool, das alle Öfen und weiteren Prozessschritte überwacht. So können wir die Ursachen von Qualitätsmängeln identifizieren und gezielt Gegenmaßnahmen einleiten.“

Bram de Vrught beschreibt die praktische Umsetzung dieses Prozesses: „Das System nimmt die Bilder auf, überträgt sie auf die STAQ-Plattform und klassifiziert die Produkte sowie unterschiedliche Fehlerbilder. Die Ergebnisse sind unmittelbar an der Linie und auf dem Laptop sichtbar. Auf Basis dieser Klassifizierung können wir dann die KI trainieren. Insgesamt ist das System sehr benutzerfreundlich, sodass Unternehmen es eigenständig einsetzen und die Technologie auch auf weitere Produkte oder neue Qualitätskriterien erweitern können.“

Klare Sache: Auswahl der Roboter

Von Beginn der Entwicklung von STAQ an setzte QING auf Vierachsroboter von Stäubli. Bram de Vrught erläutert: „Wir stellen uns immer die Frage: Was ist die beste Lösung für die jeweilige Aufgabe? Beim Handling spielen viele Faktoren eine Rolle – Umgebung, Genauigkeit, Flexibilität, Lebensdauer. Ein Delta-Roboter benötigt mehr Bauraum, entsprechend wäre ein größeres Gestell erforderlich. Unser Ziel ist jedoch ein kompaktes System bei gleichzeitig hoher Geschwindigkeit. Unter diesen Bedingungen liefert der hochdynamische Stäubli TS2-80 he die beste Performance.“

Selbstverständlich kommt der TS2-80 in der HE-Ausführung zum Einsatz, die für hohe Hygienestandards sowie regelmäßige Reinigung mit Wasser und Reinigungsmitteln ausgelegt ist. Zudem wird lebensmitteltaugliches H1-Öl verwendet. Gemeinsam mit Stäubli simulierte und optimierte QING Food Automation die Roboterleistung: „Ursprünglich war das System auf 60 Picks pro Minute ausgelegt. In den Tests erreichten wir dann mindestens 80 Zwiebackscheiben pro Minute, die gegriffen und am N. i. O.-Förderband abgelegt werden können. Dafür haben wir einen einsatzspezifischen Nadelgreifer entwickelt.“

Als besonders vorteilhaft erwies sich hier außerdem der Einsatz der Software Stäubli VALtrack. Sie synchronisiert die Bewegungen des Roboters mit dem Förderband und schafft damit eine wesentliche Voraussetzung für das schnelle und präzise Greifen der auszusortierenden Produkte. Bram de Vrught bestätigt: „Wir haben VALtrack vollständig in unser STAQ-Framework integriert.“

Warum die Leistungsfähigkeit des Roboters eine so zentrale Rolle spielt, liegt auf der Hand: „Wir hätten auch ein System mit zwei Robotern realisieren können. Das hätte jedoch nahezu eine Verdopplung von Kosten und Platzbedarf bedeutet, und der Programmieraufwand wäre durch die Koordination der Roboter deutlich gestiegen. Ein auf Höchstleistung getrimmter Roboter ist daher der wirtschaftlich sinnvollere Ansatz. Der TS2-80 arbeitet dabei weiterhin im grünen Bereich, also innerhalb seiner Auslegungsgrenzen, sodass wir selbst im 24/7-Betrieb mit einer langen Lebensdauer und minimalem Serviceaufwand rechnen.“

Enge Zusammenarbeit in der Engineering-Phase

Ein wesentlicher Bestandteil des „Erfolgsrezepts“ für den Einsatz von Robotik in der 100%-Qualitätskontrolle bei Bolletje ist die enge Zusammenarbeit mit QING Food Automation sowie die frühe Einbindung von Mitarbeitern. Lo Huls berichtet: „Anfangs waren die Kollegen in der Produktion sehr skeptisch und hielten die Aufgabe für nicht automatisierbar. Sie besuchten deshalb die QING-Fertigung, um sich mit dem System vertraut zu machen – und waren direkt überzeugt.“

Generell investierten QING und Bolletje während des gesamten Projekts in eine intensive Zusammenarbeit. Bram de Vrught: „Wir wissen, wie man KI einsetzt. Bolletje kennt die möglichen Fehlerbilder des Zwiebacks, deren Ursachen und die Prozessvariationen. Durch die Kombination dieser Erfahrungen konnten wir ein KI-gestütztes System entwickeln, das von Bolletje selbst betrieben und trainiert werden kann. Dadurch ist es im Übrigen auch möglich, den Mehrwert des STAQ-Sortiersystems kontinuierlich weiter zu steigern.“

Aus Sicht von Bolletje ist das erfolgreiche Projekt lediglich der Ausgangspunkt für eine umfassendere Automatisierung der Zwieback- und Backwarenproduktion. Lo Huls fasst zusammen: „Wir müssen diesen Weg gehen. Der Kostendruck ist hoch, unser Qualitätsanspruch ebenfalls, und die Produktvielfalt nimmt weiter zu. Deshalb verfolgen wir derzeit acht bis neun Automatisierungsprojekte – mehrere davon gemeinsam mit QING.“

Bolletje: Eine starke Marke

Ungefähr 98% der Niederländer sind vertraut mit der Marke Bolletje und ihren Backwaren. 1867 in Almelo gegründet, spezialisierte sich das Unternehmen zunächst auf die Herstellung von Zwieback und erweiterte später sein Sortiment kontinuierlich um Produkte wie Vollkornbrot, Snacks, Kekse, Müsli und weitere, teils saisonale Waren. Seit 2013 ist Bolletje Teil der Borggreve Group – ebenfalls ein Hersteller von Zwieback und anderen Backwaren. Beide Unternehmen befinden sich nur wenige Kilometer entfernt voneinander in der Niederländisch-Deutschen Grenzregion.

STAQ von QING Food Automation: mehr als eine roboterbasierte Inspektion

Die Zelle mit Kamera und Roboter ist nur ein kleiner Teil des Systems, das QING Automation in Arnhem (NL) implementiert hat: Bei der Lösung handelt es sich um ein ganzes Automatisierungs- und Qualitätskontroll-Framework namens STAQ, das speziell für die Inspektion nicht identischer Produkte konzipiert wurde. wie sie in der Lebensmittelindustrie typisch sind. Die Abkürzung steht für See, Think, Act. Bram de Vrught erklärt: „Wir erfassen das Produkt mit Sensoren und/oder Kameras, entscheiden, was damit geschehen soll, und handeln entsprechend. Dieses Prinzip funktioniert bei unterschiedlichsten, und besonders auch anspruchsvollen Produkten – nicht nur bei Zwieback, sondern auch bei Obst, wie Pfirsichen, oder bei Fleisch. Software und Funktionen bleiben dabei immer gleich.“

Seit seiner Einführung im Jahr 2025 hat der FL1500 den Weg in die Praxis gefunden. Bei einem marktführenden Automobilhersteller wird das Fahrzeug bereits in mehreren Werken in Deutschland und den USA produktiv eingesetzt und unterstützt dort die Automatisierung zentraler Materialflussprozesse. Weitere Modelle des FL1500, der seit dem 1. Oktober 2025 offiziell bestellbar ist, werden bereits in Q1/2026 ausgeliefert und stehen damit für den flächendeckenden Einsatz bereit.

Mit der neuen Duplex-Mastvariante erweitert Stäubli die Einsatzmöglichkeiten des FL1500 erheblich: Hubhöhen von über drei Metern ermöglichen die Bedienung höherer Regalsysteme und tragen damit zur Optimierung der Lagerdichte bei – ein entscheidender Faktor für Unternehmen, die ihre Flächen effizient nutzen wollen. Trotz dieser Erweiterung bleibt die kompakte Bauform erhalten, was den FL1500 für Umgebungen mit engen Platzverhältnissen prädestiniert.

Die Kombination aus hoher Flexibilität, automatisierter Steuerung und optimierter Raumnutzung macht den mobilen Gabelstapler von Stäubli zu einer zukunftsweisenden Lösung für den Logistikmarkt, in dem Effizienz und Skalierbarkeit zunehmend entscheidend sind.

Die gesamte Fahrzeugserie von Stäubli, einschließlich des FL1500, folgt dem Prinzip „Built to Last“. Robuste, industrietaugliche Komponenten und eine gesicherte Lieferkette bilden die Basis für Zuverlässigkeit. Ergänzt wird dies durch ein wartungsfreundliches Design: Alle Hauptkomponenten sind frei zugänglich, was Servicezeiten minimiert und die Verfügbarkeit der Fahrzeuge dauerhaft auf höchstem Niveau sichert.

Ganzheitliche Automatisierungslösungen

Mit der Integration mobiler Roboter in das bestehende Portfolio an industriellen Sechsachs- und SCARA-Robotern positioniert sich Stäubli als Komplettanbieter für Automatisierungslösungen. Neben dem FL1500 sind auf der LogiMAT auch die mobile Transportplattform PF3 sowie der für sterile Produktionsumgebungen entwickelte Sterimove zu sehen:

• PF3: Kompakte mobile Transportplattform mit drei Tonnen Traglast, ausgezeichnet mit dem Red Dot Design Award.
• Sterimove: Weltweit erster mobiler Roboter für GMP-Klassen A/B/C/D – eine Innovation für die pharmazeutische Industrie.

Stäubli hatte vor geraumer Zeit angekündigt, sich im Bereich der mobilen Robotik neu aufzustellen und künftig auch mobile Transportroboter als Standardlösung anzubieten. Die Neustrukturierung des Vertriebs ist eine konsequente Reaktion auf die derzeitige Entwicklung im Bereich der mobilen Roboter.

Stäubli Robotics wird zum Komplettanbieter

Moderne Produktionskonzepte basieren in vielen Fällen auf einer Kombination aus klassischer Industrierobotik und mobilen Transportrobotern. Klar, dass immer mehr Kunden nach Lösungen aus einer Hand verlangen und die Standard-Transportroboter, deren Produktion am Standort Sulzbach-Rosenberg erfolgt, nun über Stäubli Robotics Bayreuth vertrieben werden, was das Unternehmen zum ganzheitlichen Komplettanbieter macht.

Der selbstfahrende Gegengewichtsstapler FL1500 debütierte bereits auf einigen Fachmessen und Inhouse-Veranstaltungen und stieß dort auf reges Interesse. Der Transportroboter entstand in enger Zusammenarbeit mit einem der marktführenden Automobilhersteller, wo mittlerweile auch die ersten Fahrzeuge ausgeliefert und erfolgreich in Betrieb genommen wurden.

Der Stapler verfügt über eine Traglast von maximal 1,5 Tonnen und ist außergewöhnlich wendig. Dank seiner kompakten Bauform zeichnet er sich durch hohe Manövrierfähigkeit und minimalen Wendekreis aus, was ihn für Einsätze unter beengten Platzverhältnissen prädestiniert. Den FL1500 gibt es in einer Monomast-Variante sowie mit einem Duplexmast und Hubhöhen von bis zu über drei Metern.

Das Stäubli Entwicklungsteam hat besonderen Wert auf eine kompakte Bauweise, eine einfache Integration, benutzerfreundliche Anschlussmöglichkeiten und ein servicefreundliches Design gelegt und vor allem natürlich auf maximale Performance. So steht die CS9 SE für bis zu 240 Zyklen pro Minute bei einer Wiederholgenauigkeit von 0,01 Millimetern.

Dabei ist der nur zwölf Kilogramm schwere Controller dank seinem geringen Platzbedarf schnell und einfach zu integrieren. Mit seinem ultrakompakten, stapelbaren Design passt er in jedes 19“ Rack. Die dünnen und flexiblen Kabel erleichtern die Installation.

Sparsam, wartungsfreundlich und langlebigDer einfache Aufbau und die kompakte Bauweise garantieren zudem eine hervorragende Servicefreundlichkeit. Der besonders einfache Zugang zu den Komponenten gewährleistet eine schnelle Wartung, reduziert Ausfallzeiten und sorgt für eine optimale Produktionsrendite.

Selbstverständlich haben die Entwickler auch größten Wert auf den Faktor Nachhaltigkeit gelegt. So überzeugt die Steuerung mit einem im Vergleich zur Vorgängergeneration deutlich reduzierten Energieverbrauch. Konkret liegt das Einsparpotenzial bei rund neun Prozent, was die CS9 SE zu einem der sparsamsten Controller auf dem Weltmarkt macht. Hinzu kommen Energiesparfunktionen, die den Stromverbrauch der Roboter optimieren. Und: Natürlich verfügtauch die neue CS9 SE über die sprichwörtliche Stäubli Qualität mit überdurchschnittlicher Lebensdauer.

„Mit der CS9 SE ist es unserer Entwicklungsmannschaft gelungen, die Themen unserer Zeit aufzugreifen und eine perfekte Lösung vorzustellen. Die Steuerung kann in allen wesentlichen Punkten überzeugen und setzt beim Einsatz mit unseren SCARA-Robotern einen neuen Standard. Das wird Anwender und Integratoren gleichermaßen begeistern“, verspricht Peter Pühringer, Geschäftsführer Stäubli Robotics Bayreuth.

In seiner über hundertjährigen Firmengeschichte hat sich die vom Multitalent Richard Steiff, dem Erfinder des beweglichen Teddybären gegründete Alligator Ventilfabrik, durch wegweisende Entwicklungen im Bereich der Ventiltechnik – wer kennt nicht das Blitzventil – einen Namen gemacht. Nach dem Verkauf der Marke Alligator und dem dazugehörigen Produktgeschäft entstand im Jahr 2020 aus dem verbliebenen Unternehmenspart das Start-up Aigo-Tec.

Das junge Unternehmen mit der langen Tradition verfügt natürlich nach wie vor über eine ausgewiesene Expertise im Bereich der Ventiltechnik. Darüber hinaus positionieren sich die Schwaben erfolgreich als Entwicklungs- und Produktionspartner für sicherheitsrelevante Bauteile aus Metall, Gummi und Kunststoff. Die Kunden kommen aus anspruchsvollen Branchen von Automotive über Elektronik bis hin zu Medizin und Pharma.

Roboterautomation ist angesagt

In seiner Fertigung setzt Aigo-Tec konsequent auf hochflexible Automation. Zum einen will man damit das altersbedingte Ausscheiden von Produktionsmitarbeitern kompensieren, zum anderen soll diese Strategie ein Höchstmaß an Qualität und Kosteneffizienz gewährleisten. Dazu Steffen Schiessle, Maschinenbautechniker und Produktionsleiter am Standort Giengen: „Wir favorisieren hier im Werk eine sehr hohe Fertigungstiefe und haben damit einhergehend noch eine Vielzahl von manuellen Tätigkeiten, die sich für eine Roboterautomation anbieten. Mit einer Reihe geplanter Automatisierungsmaßnahmen wollen wir die Mitarbeiter substituieren, die in nächster Zeit in Rente gehen und eine gewisse Unabhängigkeit vom Fachkräftemangel erreichen.“

Zudem übernimmt Aigo-Tec unterschiedliche Aufträge sowohl im Klein- als auch im Großserienbereich, bei denen die Flexibilität der Automation eine entscheidende Rolle spielt. Dabei sind natürlich Roboter ebenfalls erste Wahl. Wie solche Lösungen in der Praxis aussehen, zeigt sich an zwei Roboterzellen für die Vormontage von Restdruckhalteventilen, die in Luftfahrwerken von Premiumfahrzeugen zum Einsatz kommen. Aigo-Tec, der Erfinder dieser Ventiltechnik, hat eine neue Produktgeneration entwickelt, die durch kompaktere Ausmaße, geringere Restdruckstreuung, höheren Durchfluss und niedrigeren Geräuschpegel überzeugt.

Effiziente Automation statt monotoner Handarbeit

Während der komplette Vormontageprozess in der Vergangenheit in Handarbeit erfolgte, übernehmen das heute zwei baugleiche Stäubli Sechsachsroboter in zwei Automatisierungszellen. An der ersten Zelle übernimmt ein kompakter Stäubli Sechsachsroboter vom Typ TX2-60L, die Version also mit größerer Reichweite von 920 Millimetern, die Vormontage des Kolbenkörpers. Die drei Komponenten Kolbenkörper, Kolbendichtung und O-Ring werden dem Roboter von drei Flexfeeder präsentiert. Über den Vibrationsförderern ist ein Cognex Visionsystem montiert, das dem Roboter die Positionsdaten für das Greifen der einzelnen Komponenten übermittelt.

Um die anspruchsvolle Montageaufgabe innerhalb der Taktzeitvorgabe ausführen zu können, ist der Stäubli Sechsachser mit einem Dreifachgreifer ausgestattet. Im ersten Schritt greift der Roboter mit dem Vakuumgreifer eine Kolbendichtung und legt sie auf der Montagevorrichtung ab. Danach holt er sich in einem Durchlauf einen Kolbenkörper und einen O-Ring und montiert nacheinander die beiden Komponenten mit höchster Präzision.

Dabei beeindruckt der geschmeidige Bewegungsablauf, mit dem der TX2-60L hier zu Werke geht ebenso wie die dazu erforderliche Programmierleistung. Zur Ablage der vormontierten Teile stehen drei KLT-Behälter mit einem Fassungsvermögen von jeweils 1.000 Teilen an drei unterschiedlichen Positionen zur Verfügung. Damit erreicht die Zelle eine hohe Autonomie.

Montage mit hohen Anforderungen an die Präzision

Die abschließenden Vormontageschritte finden an Roboterzelle Nummer zwei statt. Hier ist ebenfalls ein TX2-60L Herr der Montage und auch hier sorgen drei Flexfeeder für die Bereitstellung der Teile: In diesem Fall handelt es sich um den vormontierten Kolbenkörper, eine Feder und ein Gehäuse. Die Montage dieser drei Komponenten stellt ebenfalls hohe Ansprüche an die Präzision. Zunächst holt der Sechsachser mit seinem Dreifachgreifsystem, bestehend aus zwei mechanischen und einem Vakuumgreifer, alle drei Bauteile nacheinander von den Feedern ab.

Mit dem vollständig bestückten Greifer fährt der Roboter jetzt unter ein Kamerasystem. Hier erfolgt die Positionsbestimmung des Gehäuses im Greifer als Voraussetzung für ein lageorientiertes Ablegen des Gehäuses auf einer Nebenstation. Im nächsten Step setzt der Roboter Kolbenkörper und Feder in die eigentliche Montagestation ein, fährt zurück zur Nebenstation, nimmt ein ausgerichtetes Gehäuse auf, befettet dieses an einer speziellen Station und komplettiert das Gehäuse mit dem Kolbenkörper und der Feder. Nach einer abschließenden Funktionsprüfung legt der Roboter das vormontierte Bauteil wieder in KLT-Behältern ab. Damit ist die Vormontage abgeschlossen und die Teile werden noch manuell zur Endmontagelinie transportiert.

24/7 erfordert maximale Verfügbarkeit

Die beiden Stäubli Roboter erreichen einen Output von über 130 vormontierten Gehäusen für die Restdruckhalteventile in der Stunde und das im Dreischichtbetrieb an sieben Tagen in der Woche. „Ausfälle können wir uns hier nicht leisten. Deshalb setzen wir in beiden Zellen nur hochleistungsfähige Komponenten ein, im Falle der Roboter fiel unsere Wahl auf Stäubli. Neben der hohen Verfügbarkeit waren aber auch die Präzision, der geringe Wartungsaufwand und die langen Serviceintervalle weitere Gründe für diese Entscheidung“, betont Steffen Schiessle.

Durch den Einsatz der beiden Zellen mit den hochdynamischen Robotern konnte Aigo-Tec die Produktionskapazität der Restdruckhalteventile – die Vormontage fand in der Vergangenheit ausschließlich manuell statt – um rund 400.000 Stück im Jahr erhöhen. Dieses Ergebnis erfüllt nicht nur die hochgesteckten Ziele, es trägt auch entscheidend zu der kurzen Amortisationszeit der Investition bei. Weiterer Vorteil: Die Zellen sind modular ausgestattet und die beiden Roboter in puncto Traglast und Reichweite so gewählt, dass sich diese Automatisierungslösung jederzeit an neue Applikationen anpassen lässt.

„Das Gute daran ist, dass wir für etwaige Umstellungen oder Anpassungen nicht auf fremde Hilfe angewiesen sind. Wir haben sehr viel Know-how im eigenen Haus, was uns eine hohe Flexibilität sichert. Auch diese Automation mit den beiden Roboterzellen haben wir inhouse konstruiert und samt der kompletten Elektroinstallation, dem Schaltschrankbau bis hin zu Details wie einem 3D-gedruckten Greifer realisiert. Selbst die Programmierung und Wartung der Anlage übernehmen wir in Eigenregie. Und wenn wir doch einmal eine Frage haben, steht der Stäubli Support zuverlässig an unserer Seite“, so Steffen Schiessle abschließend.

Besser parenteral: Das ist die Devise der Mediziner bei zahlreichen Medikamenten. Sie bedeutet, dass man den „Umweg“ über den Magen vermeiden möchte und die Wirkstoffe direkt dort in den Körper einbringt, wo sie wirken sollen – zum Beispiel mit Spritzen, Pens und anderen „Drug delivery devices“.

Für diese Aufgabe entwickelt und fertigt Uhlmann Pac-Systeme die passenden Sekundärverpackungsanlagen. Häufig wird dabei die Medikamentendosis mit dem Injektionsgerät als „Einmaldosis“ in einen Blister verpackt. Für diese Art der Medikation hat Uhlmann die Blistermaschinen-Baureihe UPS 5 entwickelt, die sich einfach modular erweitern und somit an unterschiedliche Anwenderanforderungen anpassen lässt.

Bei dem hier beschriebenen Kundenprojekt setzte Uhlmann auf SCARA-Roboter von Stäubli. Die präzisen Vierachser, die auf dem Maschinengestell der jeweiligen Station montiert sind, legen

verschiedene parenterale Produkte in die Blister ein, die die UPS 5 formt. Die Zuführung der verschiedenen parenteralen Produkte übernehmen die von Uhlmann entwickelten SyPro und LiPro-Systeme. Die individuell projektierten Robotergreifer sind ebenfalls Eigenentwicklungen. So können Sets von Spritzen oder Pens mit hoher Geschwindigkeit pharmakonform verpackt werden.

Die bisher längste und leistungsstärkste UPS 5 hat Uhlmann kürzlich an ein weltweit tätiges Pharmaunternehmen geliefert, das ein Medikamentenset bestehend aus Einmalspritze und einem Zweikomponenten-Wirkstoff herstellt. Das heißt, in jeden Blister gehören vier Bestandteile: eine mit Wirkstoff 1 befüllte Spritze, zwei Nadeln und ein Vial mit Wirkstoff 2.  Ihre Kombination ergibt die Einmaldosis für einen injizierten Wirkstoff.

Drei Roboter, vier Komponenten, ein Blister

Den Projektingenieuren von Uhlmann Pac-Systeme ist es gelungen, diese Verpackungsaufgabe mit drei SCARA-Robotern vom Typ Stäubli TS2-60 zu lösen und durch den Einsatz einer zusätzlichen, derzeit nicht genutzten Roboterstation ein Höchstmaß an Flexibilität zu gewährleisten. Die Anlage wird so ausgestattet in der Lage sein, zu einem späteren Zeitpunkt noch komplexere Pharmaprodukte zu verpacken.

Die erste Arbeitsstation der UPS 5 erzeugt den Blisterhof: Eine PET-Folie wird erwärmt und in der sogenannten Formstation mit Druckluft in die gewünschte Form gebracht und wieder abgekühlt – in Sekundenschnelle. So können Blister mit bis zu 40 mm Tiefe realisiert werden. Im hier beschriebenen Fall reichen knapp 20 mm. In Summe zehn Blister sind parallel angeordnet und werden den folgenden Roboterstationen zugeführt.

Erste Roboterstation: Einlegen befüllter Spritzen

An der ersten Roboterstation steht das Einlegen befüllter Spritzen in die Blister auf dem Programm. Bereits hier bestehen hohe Anforderungen an die Dynamik des Stäubli SCARA TS2-60. Beeindruckende 200 Spritzen pro Minute legt der hochdynamische Roboter zuverlässig ein. Sie werden dem Vierachser über eine von Uhlmann speziell für empfindliche Glasspritzen entwickelte SyPro-Zuführung präsentiert. Dabei erfolgt der Transport zunächst hängend und erst kurz vor der Entnahme wird um 90 Grad so gedreht, dass der Vakuumgreifer des Roboters jeweils zehn Spritzen aufnehmen und ablegen kann.

Zweite Station: Handling von 2 x 200 Nadeln pro Minute

In der zweiten Station kommen zwei unterschiedliche Nadeln – farblich gekennzeichnet in zum Beispiel blau und orange – hinzu. Das Tempo ist dementsprechend noch einmal doppelt so hoch: 400 Nadeln legt der zweite, baugleiche Roboter pro Minute in den Blister ein.

Warum in jeden Blister zwei unterschiedliche Nadeln gehören, erläutert Janina Triska, Projektmanagerin bei Uhlmann Pac-Systeme: „Bei diesem Injektionswirkstoff müssen, wie auch bei vielen anderen parenteral verabreichten Medikamenten, zwei Komponenten vor dem Verabreichen gemischt werden. Erst dann entfaltet sich der Wirkstoff. Hier sind die beiden Komponenten zum einen in der Spritze und zum anderen im Vial enthalten. Mit der einen Nadel zieht man den Inhalt des Vials in den Spritzenkörper, die andere dient der Medikamentenverabreichung.“

An dieser Station kommt ein zweites SyPro-Zuführungssystem zur Anwendung, das allerdings ein anderes Transportkonzept nutzt und die Nadeln nebeneinander liegend zuführt. Bei genauem Blick auf den Einlegeprozess fällt auf, dass der Roboter – der jeweils zehn Nadeln greift und einlegt – zwei verschiedene Zyklen fährt. Janina Triska: „Nur so können wir die geforderte hohe Leistung über die beiden Blisterreihen hinweg erreichen und sicherstellen, dass jeweils 200 blaue und 200 orange Nadeln eingelegt werden.“

Station 3: Die Vials kommen

An dieser Station legt der dritte baugleiche Roboter Vials mit dem zweiten Wirkstoff in die Blister ein. Hier werden die Vials stehend auf einer servogesteuerten LiPro-Zuführung transportiert und beim Abnahmepunkt um 90° Grad gedreht. Der TS2-60 entnimmt mit seinem Vakuumgreifer zehn Vials auf einmal und legt sie gleichzeitig in die entsprechenden Blister ab. Die fertig bestückten Blister werden in den nächsten Schritten per Bildverarbeitung kontrolliert, versiegelt und in der Stanzstation separiert. Nur perfekte Blister werden an den Kartonierer weitergegeben, der diese in Faltschachteln verpackt.

Auch eine vierte Zuführeinheit der Blistermaschine ist bereits mit einem Roboter ausgerüstet, bleibt aber vorerst ohne Funktion. Warum erklärt Janina Triska: „Der Kunde wünschte nicht nur eine sehr leistungsfähige, sondern auch eine sehr flexible Anlage. Deshalb haben wir die Maschine so konstruiert, dass sie noch eine weitere Komponente einlegen könnte. Diese Funktion wird aber zurzeit nicht genutzt.“

Stäubli Roboter: Referenz in Pharma-Anwendungen

Dass an allen vier Stationen – und generell in den UPS 5-Anlagen – SCARA-Roboter vom Typ Stäubli TS2-60 zum Einsatz kommen, hat gute Gründe: Dieser Robotertyp ist gerade in der Pharmaproduktion weit verbreitet. Ausschlaggebend dafür sind – neben dem überlegenen Hygienedesign – die hohe Präzision, die lange Lebensdauer und die beeindruckende Dynamik, die hier entscheidend zur Einhaltung der Taktzeitvorgaben beiträgt.

Die Bedienung der Anlage ist so einfach und intuitiv wie möglich gehalten. Die Robotersteuerung kommuniziert mit der übergeordneten Schneider-SPS, und als Mensch-Maschine-Schnittstelle wird das „Smart Control“ von Uhlmann genutzt: Es ist intuitiv ganz ähnlich wie eine App bedienbar, weil der Anwender ein 3D-Modell der Anlage vor sich sieht und sich per Klick in die Bereiche und Funktionen hineinzoomen kann, die er beobachten oder beeinflussen möchte.

Eine besondere Anlage auf Basis eines erprobten Standards

Die – natürlich GMP-konforme – Anlage ist knapp 15 Meter lang und damit die längste, die Uhlmann bisher projektiert und gebaut hat: Es gibt auch weniger komplexe Blistermaschinen, die mit einem Platzangebot von wenigen Quadratmetern auskommen.

Dennoch ist diese Anlage nicht nur wegen ihrer Dimensionen beeindruckend. Janina Triska: „Die Maschine verpackt verschiedene Komponenten über verschiedene Zuführungen im Schichtbetrieb bei sehr hoher Geschwindigkeit. Die Roboter und die sonstige Automatisierungskomponenten bestechen durch herausragende Performance. Das ist schon beeindruckend und das Ergebnis hoher Kompetenz, die in den Detaillösungen steckt.“ Die Vorgaben und Ziele des Anwenders ließen sich so hundertprozentig erfüllen.

Die Vier- und Sechsachskinematiken der Stäubli TS2- und TX2-Baureihen haben sich bei der Automation von Werkzeugmaschinen sowie beim Bearbeiten, Polieren und Entgraten von Werkstücken über Jahre hinweg den Ruf als unzerstörbare Dauerläufer erarbeitet. Grund dafür ist insbesondere das vollständig gekapselte Design der Sechsachsroboter, die in HE-Ausführung weitestgehend wasserdicht sind und so selbst innerhalb von Werkzeugmaschinen zum Einsatz kommen können. Der dauerhafte Kontakt mit Kühlschmiermitteln und Spänen kann diesen Robotern nichts anhaben, zudem überzeugen sie dank eigenentwickelter Antriebstechnik mit beeindruckender Präzision, Dynamik und Verfügbarkeit.

Auf der EMO zündet das Unternehmen jetzt Performance Level 2. Dazu Peter Pühringer, Geschäftsführer Stäubli Robotics: „Ab sofort haben wir auch standardisierte Mobilroboterlösungen im Programm – darunter die mobile Plattform PF3 und den selbstfahrenden Gegengewichtsstapler FL1500 – wodurch wir jetzt auch die Verkettung von Werkzeugmaschinen aus einer Hand realisie- ren können. Und: Unsere Roboter beherrschen nun auch KI. Durch eine Kooperation mit dem Münchner Spezialisten robominds schlagen wir ein neues Kapitel der KI-gestützten Robotik auf.“

Künstliche Intelligenz eröffnet neue Möglichkeiten

Dabei dürfte sich die Kombination aus Stäubli Roboter und robominds-KI gerade in der Maschinenautomation als vorteilhaft erweisen. Insbesondere dann, wenn es sich um Applikationen mit geringen Losgrößen bei gleichzeitig hoher Variantenanzahl handelt. Das permanente Programmieren und Einlernen neuer Varianten entfallen gänzlich, da die KI-Roboter unterschiedlichste Werkstücke selbstständig erkennen, greifen und abstapeln. „Ein Riesenvorteil, der den Zeit- und Kostenaufwand signifikant reduziert und die Produktivität auf ein neues Level bringt“, so Pühringer.

Einfach programmieren auch ohne KI

Aber auch für Anwender, die noch nicht in KI einsteigen wollen, gibt es gute Nachrichten. Die Stäubli Entwickler haben mit der grafischen Bedienoberfläche VAL Blocks ein Tool geschaffen, das es ermöglicht, Stäubli Roboter auch ohne vorherige Programmierkenntnisse einzurichten. Basierend auf dem Konzept der No-Code-Programmierung lässt sich jede Applikation einfach und intuitiv konfigurieren, visualisieren oder anzupassen.

Auch Anwender, die bevorzugt in ihrer SPS-Welt programmieren, finden bei Stäubli die passende Lösung, denn das Unternehmen zählt zu den ersten Roboterherstellern, die mit SRCI arbeiten und bietet die umfassendste Umsetzung von SRCI-Funktionen. Die uniVAL pi-Schnittstelle ermöglicht die Programmierung von Stäubli Robotern in einer bevorzugten SPS-Umgebung, darunter auch das Siemens TIA Portal. Alle benötigten Roboter Funktionsbausteine sind in der Simatic Robot Library von Siemens enthalten und die Kommunikation mit den Robotern erfolgt über den SRCI- Standard.

Es ist beeindruckend, wie der große Stäubli TS2-100 SCARA im Hans Weber Entladesystem compact HS-4-1000 zu Werke geht: Vom Transportband der Schleifanlage erreichen neue Teile mit nicht im System hinterlegter Geometrie die Zelle und statt des zu erwartenden Anlagenstillstands geschieht etwas völlig Überraschendes. Der Roboter greift das nicht eingelernte Teil und legt es auf einer Europalette ab. Einfach so – ganz ohne menschlichen Eingriff, ganz ohne vorheriges Teachen. 

In kaum einer Applikation wird der Nutzen künstlich intelligenter Systeme deutlicher als hier bei der tatsächlich vollautomatischen Entladung einer Entgratmaschine. Dabei sieht man dem KI-Entladesystem auf den ersten Blick nicht an, was in ihm steckt: ein hochperformanter Stäubli TS2-100 SCARA mit 1.000 Millimeter Reichweite und automatischem Werkzeugwechsler, ein optisches High-End-Erkennungssystem mit KI-Software und eine robuste Fördertechnik – fertig ist das kompakte Meisterstück.

Intelligent Automatisieren ohne Robotik-Vorkenntnisse

Dominik Lindner, Leiter des Geschäftsbereichs Robotik und Automatisierung bei Hans Weber, bringt die Vorteile dieser zukunftsweisenden Entladezelle auf den Punkt: „Mit der compact HS-4-1000 können auch Anwender ohne jedwede Robotikerfahrung die Vorteile der Automatisierung ihrer Werkzeugmaschinen nutzen. Der Schlüssel liegt in unserem teachfreien Prozess, der ohne zeitaufwändige Programmierung auskommt. Das System ist ursprünglich für die Automation unserer Schleifmaschinen konzipiert, lässt sich aber problemlos an beliebige Maschinen adaptieren.“

Die Funktionsweise ist dabei immer die gleiche: Hochpräzise Kamerasysteme samt KI-gestützter Software erfassen und lokalisieren jedes Werkstück im laufenden Betrieb bei einer kontinuierlichen Bandgeschwindigkeit von bis zu 10 m/min. Die Systeme ermitteln in Abhängigkeit vom Teileschwerpunkt den optimalen Greifpunkt für jedes Werkstück, übermitteln die Daten an die Robotersteuerung und speichern jede neue Teilevariante in der übergeordneten SPS ab. Diese Methode ermöglicht eine nahtlose Integration in den Produktionsprozess und macht manuelle Eingriffe überflüssig, wodurch ein effizienter und prozesssicherer Betrieb der Produktionslinie gewährleistet ist.

Die perfekte Wahl: der Stäubli TS2-100

Die Wahl eines geeigneten Roboters für diese innovative Zelle gestaltete sich nicht einfach. Warum, erklärt Dominik Lindner: „Um den Entladeprozess auf einer Europalette mit den Maßen 1.200 x 800 Millimeter abbilden zu können, benötigten wir einen SCARA mit mindestens 1.000 Millimeter Reichweite und großem Hub in der Z-Achse. Zudem sollte der Roboter hochdynamisch, präzise und zuverlässig sein und über einen integrierten Werkzeugwechsler verfügen. Unter diesen Aspekten war der Stäubli TS2-100 nicht nur die perfekte, sondern nahezu die einzige Wahl.“

Der integrierte Werkzeugwechsler erlaubt es dem Roboter, sich den passenden Greifer selbst am in die Zelle integrierten Bahnhof abzuholen, was die Handhabung unterschiedlichster Werkstückgeometrien erlaubt. Insgesamt vier Greifwerkzeuge stehen hier zur Verfügung. Dabei können mechanische, magnetische und Vakuum-Greifer in allen möglichen Ausführungen zum Einsatz kommen. Weiterer großer Vorteil dieses Roboters für KI-Applikationen: die Offenheit der Stäubli CS9 Steuerung, die den Programmierern bei Weber alle Möglichkeiten bietet und über die sich auch alle gängigen Bildverarbeitungssysteme einfach anbinden lassen.

Kompakte Roboterzelle auch für mobile Einsätze

Das komplette Entladesystem compact HS-4-1000 wiegt nur rund 2,5 Tonnen und lässt sich damit einfach mit einem Gabelstapler bewegen, ist also in Grenzen mobil. Das bietet den Anwendern die Möglichkeit, die Zelle je nach Bedarf an unterschiedliche Bearbeitungsmaschinen anzudocken. Die HS-4-1000 kann plane Werkstücke in einer Dimension von 20 x 20 bis 750 x 750 Millimeter handhaben und eignet sich gleichermaßen für Metall-, Holz- und Kunststoffteile. Die maximale Taktzeit liegt bei rund 25 Teilen pro Minute.

Um die Autonomie der Entladezelle zu erhöhen, bietet Weber zahlreiche Möglichkeiten wie beispielsweise die Integration eines Palettenbahnhofs an: „Durch eine integrierte, angetriebene Rollenbahn lässt sich die Handlingzelle einfach mit einem Palettenbahnhof kombinieren. Damit steht einer komplett mannlosen Fertigung nichts mehr im Wege. Durch die Be- und Entladung mit fahrerlosen Transportsystemen lässt sich zudem ein hoher Automatisierungsgrad der Unternehmenslogistik erreichen“, so Dominik Lindner.

KI-Roboterzelle auch für die Beladeseite

Die positive Reaktion seitens der Anwender auf die innovative Entladezelle hat Weber dazu bewogen, sein Programm für die Maschinenautomatisierung zu erweitern. So kam es zur Entwicklung einer Entladezelle in Large-Ausführung, bei der ein leistungsstarker Stäubli TX2-160L Sechsachser mit einer maximalen Traglast von 25 kg Werkstücke mit einer Größe von bis zu 1.200 x 1.200 Millimeter handhaben kann.

Mit seiner jüngsten Entwicklung geht Weber jetzt noch einen Schritt weiter, wie Dominik Lindner erläutert: „Wir können den Entladeprozess vollautomatisiert darstellen, was lag da näher, als sich um die Beladeseite zu kümmern. Das Know-how für eine KI-gestützte, teachfreie Teilehandhabung hatten wir ohnehin im Haus, somit ist es uns in kurzer Zeit gelungen, eine ebenfalls mit einem Stäubli Roboter ausgestattet Beladezelle zu entwickeln, die die gleichen Vorteile wie die Entladezelle bietet. Damit können wir eine ganzheitliche Lösung für die Maschinenautomatisierung bieten, die mit höchster Wirtschaftlichkeit und Autonomie punktet.“

Der Trend ist eindeutig: Immer mehr Anwender aus unterschiedlichen Branchen setzen auf entkoppelte Produktions- und Intralogistikstrategien. Damit lässt sich dem Wunsch der Endkunden nach individuelleren Produkten gerecht werden – eine Entwicklung, die produktionstechnisch geringere Losgrößen bei gleichzeitig steigender Variantenanzahl mit sich bringt.

Um die dafür benötigte Kombination aus klassischen Industrierobotern und mobilen Robotersystemen über einen Kanal liefern zu können, hat sich Stäubli Robotics vertriebsseitig neu aufgestellt. Obgleich die gesamte Palette an mobilen Robotersystemen nach wie vor am Produktionsstandort Sulzbach-Rosenberg entsteht, wird ab sofort nach Serienfahrzeugen und kundenspezifischen Lösungen unterteilt.

Stäubli Robotics wird zum Komplettanbieter

Während das beratungsintensive Geschäft mit den maßgeschneiderten Kundenlösungen weiter über Sulzbach-Rosenberg läuft, erfolgt der Vertrieb der standardisierten Serienfahrzeuge ab sofort über Stäubli Robotics Bayreuth. Dazu Peter Pühringer, Geschäftsführer Stäubli Robotics, Bayreuth: „Damit endet unser Angebot nicht länger bei der klassischen Industrierobotik, sondern beinhaltet auch mobile Standardlösungen. Wir werden damit zum ganzheitlichen Komplettanbieter mit einem sehr breiten Lösungsportfolio.“

Zu den Standard-Mobilrobotern, die das Angebot an klassischen Industrierobotern ergänzen, zählen der Transportroboter PF3, der Gegengewichtsstapler FL1500 sowie der Sterimove, der weltweit erste mobile Roboter für Einsätze in den aseptischen Pharmaumgebungen der GMP-Klassen A/B und C/D arbeiten kann.

Drei Mobillösungen für unterschiedlichste Einsätze

Und diese Serienfahrzeuge, die das Angebot an klassischen Industrierobotern ergänzen, bilden einen Schwerpunkt auf der automatica. Die Transportplattform PF3 ist bereits sofort verfügbar und punktet mit äußerst kompakten Abmessungen und einer außergewöhnlich hohen Traglast von drei Tonnen. Das mit dem Red Dot Design Award ausgezeichnete Fahrzeug ist ein echtes Multitalent, das in nahezu allen Branchen eine perfekte Lösung für den Materialtransport entlang von Produktionslinien sowie zwischen Linie und Warehouse darstellt.

Ein weiteres Messe-Highlight ist der selbstfahrende Gegengewichtsstapler FL1500, der in enger Zusammenarbeit mit der Logistikplanung von Mercedes-Benz entstand. Dieses Fahrzeug verfügt über eine Traglast von maximal 1,5 Tonnen und ist außergewöhnlich wendig. Dank seiner kompakten Bauform zeichnet es sich durch hohe Manövrierfähigkeit und minimalen Wendekreis aus, was es für Einsätze unter beengten Platzverhältnissen prädestiniert. FL1500 kommt zunächst als Monomast-AGV auf den Markt, etwas später folgt eine Triplexmast-Variante mit Hubhöhen von bis zu drei Metern.

Und auch eine echte Weltneuheit darf auf der automatica nicht fehlen: Die Rede ist vom Sterimove, einer hochinnovativen mobilen Plattformlösung für Reinräume aller Art. Sterimove ist ein komplett gekapseltes Fahrzeug und das weltweit einzige seiner Art, das für sterile Umgebungsbedingungen der GMP-Klasse A/B zertifiziert ist. Da diese Lösung bislang alternativlos ist, besteht bereits zum jetzigen Zeitpunkt eine hohe Nachfrage aus der Pharmaindustrie, obgleich das Fahrzeug voraussichtlich erst ab 2026 verfügbar sein wird.