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Modular und standardisiert von der Einheit zur Anwendung

Eine komplett neu gestaltete Beschichtungsanlage als Ausgangspunkt: Mit einer standardisierten und modularen Architektur für Automatisierungs- und Antriebstechnik von Siemens legt Koenig & Bauer MetalPrint die Grundlage für Effizienzsteigerungen im gesamten Entwicklungsprozess und für digitale Geschäftsmodelle.

Komplexität mit modularem Design beherrschen

Komplexere Prozesse, vielfältigere Optionen, von den Schnittstellen über die Logistik bis hin zur Handhabung: „Wenn Sie keinen Standard haben, wird es schwierig“, sagt Markus Faude, Leiter Entwicklung und Design bei Koenig & Bauer MetalPrint. Aus diesem Grund entwickelte er zusammen mit einem Expertenteam ein grundlegend neues Systemkonzept, das in einer neuen Beschichtungsanlage erstmals zum Einsatz kommt. Das Ziel des Projekts war die Entwicklung einer Linienarchitektur, die größtenteils aus Modulen und Standardkomponenten für die Automatisierungs- und Antriebstechnik besteht.

Neue Beschichtungsanlage von Koenig & Bauer für die Beschichtung von Metallblechen, gemeinsam mit dem Technologiepartner indumate entwickelt

„Als Systemlieferant für die Metallverpackungsindustrie liefern wir nicht nur komplette Systeme für das Bedrucken, Lackieren und Trocknen von Blechen, sondern integrieren auch verschiedene Logistik- und Handlingsysteme: fahrerlose Transportsysteme, Materialflussmanagement, Transport- und Handlingroboter — je nachdem, welche Anwendung unsere Kunden für sie haben. Um diese Komplexität zu meistern, möchten wir unsere Gesamtbemühungen für das Design, die Integration und die Inbetriebnahme unserer Lösungen optimieren „, fährt Faude fort. Diese Optimierung gilt sowohl für das mechanische und elektrische Design als auch für das Softwaredesign: „Unser Ziel ist es, dass wir am Ende konfigurierbare Module haben, die nur softwareseitig aktiviert werden, abhängig von ihren Funktionen.“

Der SIMATIC Drive Controller steuert alle Maschinenfunktionen. Das macht die gesamte Architektur einfacher und schlanker und spart wertvollen Platz im Schaltschrank.
Peter Lang, Managing Director, indumatec GmbH

Einfach, konsistent und integriert

Koenig & Bauer MetalPrint unternahm den ersten Schritt in Richtung einer standardisierten Architektur mit einer neuen Anlage zur Beschichtung von Metallblechen, die das Unternehmen zusammen mit seinem Technologiepartner indumatec GmbH entwickelte. Dabei wurde das mechanische Design optimiert — zum Beispiel der Zuführung, wo die Metallbleche getrennt werden — und gleichzeitig wurde auch die gesamte elektrische Konstruktion neu konzipiert.
„Ziel war es, die Anlage nach einem Plug-and-Play-Prinzip in Betrieb nehmen zu können“, sagt Peter Lang, Geschäftsführer von indumatec. Deshalb verwenden alle Geräte, vom Feeder über die Lackiererei bis zum Trockner, PROFINET und PROFINET IRT.

Vorderansicht einer MetalPrint-Beschichtungsanlage von Koenig & Bauer mit frei zugänglichem Panel und Rollensystem.
Siemens-SIMATIC-Schaltschrank mit Antriebskomponenten und Verkabelung für eine Koenig & Bauer MetalPrint-Maschine.

„Das bedeutet, dass wir nur eine Schnittstelle zwischen den Einheiten haben“, erklärt er. Die Schaltschränke müssen auch nicht separat aufgestellt werden, da sie bereits in jede Einheit integriert sind. — „Das war anfangs eine große Designherausforderung, weil wir den Platzbedarf für die Komponenten im Schaltschrank wirklich optimieren mussten“, fährt Lang fort.
Indumatec profitierte von den Siemens-Komponenten, die für die gesamte Automatisierung verwendet wurden: „Der Vorteil für uns ist, dass wir das System aus einem sehr breiten Portfolio so zusammenstellen können, dass es den jeweiligen Anforderungen entspricht — von den Antrieben über das Steuerungssystem bis hin zu den Bediengeräten.“

Zum Beispiel steuert ein SIMATIC Drive Controller mit einer S7-1500TF-CPU alle Maschinenfunktionen, einschließlich Bewegungssteuerungsaufgaben und der über Safety Integrated in die Steuerung integrierten Sicherheitssysteme.
„Das macht die gesamte Architektur einfacher und schlanker“, bestätigt Lang. Siemens unterstützte indumatec auch bei der elektrischen Planung: Die Schaltschränke wurden gemäß den Spezifikationen des Projektteams im Siemens-Werk in Chemnitz, Deutschland, hergestellt. „Es hat perfekt funktioniert“, bestätigt Lang.

Siemens-Schaltschrank mit SIMATIC-Komponenten und Antriebstechnik für eine MetalPrint-Beschichtungsanlage von Koenig & Bauer.
Derzeit arbeiten fünf Programmierer gleichzeitig an einem Projekt im TIA Portal — und es funktioniert sehr gut.
Christian Daub, Leiter der Elektroentwicklung, Koenig & Bauer MetalPrint GmbH
Nahaufnahme der Bogenzuführung und des Fördermechanismus in einer Koenig & Bauer MetalPrint-Druckmaschine.

Mehr Effizienz vom Engineering bis zum Service

Christian Daub, der als Leiter der Elektroentwicklung bei Koenig & Bauer für das Projekt verantwortlich war, sieht auch zahlreiche Vorteile in der Standardisierung der Automatisierung: „Wir haben alle Komponenten im TIA Portal und nur ein Projekt für das gesamte System. Die Software ist gut konzipiert und besteht aus Bausteinen, sodass sich sowohl unsere Programmierung als auch die Teams in der Inbetriebnahme und im Service leicht zurechtfinden können.“ Darüber hinaus ermöglicht TIA Portal die Arbeit in einem Team: „Derzeit arbeiten fünf Programmierer gleichzeitig an einem Projekt — und es funktioniert sehr gut“, sagt Daub.

Die Software für die Linie wurde erstellt in der TIA Portal so, dass verschiedene Einheiten und Kundenoptionen als Softwareoptionen gespeichert werden: „In Zukunft werden wir in der Lage sein, das gesamte Projekt zu erstellen und es dann mithilfe dieser Optionen an die jeweilige Anwendung vor Ort anzupassen.“ Für die Inbetriebnahme und den Service bietet die Arbeit im TIA Portal noch einen weiteren Vorteil: „Wir liefern das TIA Portal in diesem System auf einem Industrie-PC und haben somit das komplette Projekt vor Ort verfügbar. Darüber hinaus können wir auch von unseren Büros in Stuttgart oder vom Home-Office aus per sicherem Fernzugriff auf die Maschinendaten zugreifen, als ob wir vor Ort wären. Das macht den Service viel einfacher.“

Wir gehen davon aus, dass wir durch Standardisierung und Modularisierung bis zu 40% beim Design einsparen werden, was wir direkt für neue Innovationen nutzen können.
Mark Faude, Leiter Entwicklung und Design, Koenig & Bauer MetalPrint GmbH

Flexible und zukunftssichere Technologie

Während die Feinarbeiten an der neuen Anlage im Gange sind, blickt Markus Faude bereits in die Zukunft: 'Mit diesem Projekt wollen wir zeigen, was möglich ist — auch in Bezug auf andere Anwendungen. Auch mit der Modularität der Hardware machen wir einen großen Schritt in Richtung neutraler Produktion. Wir können einfach einen Antrieb oder eine Antriebseinheit gegen eine leistungsstärkere oder schwächere Komponente austauschen; die Struktur ist immer dieselbe. Wenn es um technische Probleme geht, haben wir einen Siemens-Experten, der mit uns die gesamte Lösung durchgeht — was uns als Systemanbieter natürlich gut passt. Und nicht zuletzt wurde die Technologie so ausgewählt, dass wir absolut zukunftssicher sind. ' Faude denkt insbesondere an neue digitale Geschäftsmodelle.

Blechtransportsystem auf einer MetalPrint-Beschichtungsanlage von Koenig & Bauer.
Koenig & Bauer - Digital Twin der Maschine.

Als Nächstes stehen neue digitale Geschäftsmodelle an: datenbasierte Servicekonzepte, Anwendungen im Zusammenhang mit Qualität und Nachhaltigkeit sowie Produkterkennung über Kamerasysteme, um die Rückverfolgbarkeit der Verpackung im Supermarktregal bis hin zu den Druck- und Beschichtungsprozessen zu ermöglichen, oder Prozessdaten zur Optimierung des Ressourcen- und Energieverbrauchs. Die erste digitale Anwendung ist bereits in Arbeit, und Koenig & Bauer MetalPrint hat auch einen digitalen Zwilling für den Einzug entwickelt. „Ich sehe hier ein enormes Potenzial“, sagt Faude, „angefangen bei der Vertriebsunterstützung, wo wir die Lösung in einer sehr frühen Phase mit dem Kunden besprechen können, über die Projektphase, wo wir einen großen Teil der Anwendung vom Modell bis hin zur virtuellen Inbetriebnahme generieren können — das ist wirklich ein überzeugendes Konzept.

Koenig & Bauer MetalPrint

Koenig & Bauer MetalPrint, ein Unternehmen der Koenig & Bauer Group, ist der Weltmarktführer als Systemanbieter für Druck- und Beschichtungsanlagen, Trockner und Abluftreinigung für die Metallverpackungsindustrie. Als Systemlieferant unterstützt das Unternehmen Kunden auf der ganzen Welt mit kompletten Druck- und Beschichtungsanlagen in einer Vielzahl von Konfigurationen. Einer der Projekthighlights der letzten Jahre ist unter anderem eine 140 Meter lange Druck- und Beschichtungsanlage, die längste MetalStar-Linie, die je installiert wurde.

Blechtransportsystem auf einer MetalPrint-Beschichtungsanlage von Koenig & Bauer.