Die Verarbeitung von Lebensmitteln stellt besondere Anforderungen an die Robotertechnologie
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Die Roboterwelt steht derzeit vor einem weiteren Durchbruch: Klein, leicht, komfortabel und vor allem flexibel, so stellen sich Ingenieure die industriellen Leichtbauroboter der Zukunft vor. Die grösste Umwälzung wird dabei die direkte Zusammenarbeit von Mensch und Maschine sein – ohne trennenden Schutzzaun. Auf der Anuga FoodTec, die vom 24. bis 27. März 2015 in Köln stattfindet, sind die Fortschritte in der Automation nicht zu übersehen. In Zukunft werden die "stählernen Kollegen" in der Lebensmittelindustrie noch komplexere Aufgaben erledigen können, als es heute bereits der Fall ist.
Die Fernsehserie Real Humans zeigt, was passiert, wenn Menschen und Roboter zusammenleben. Sogenannte Hubots (Human Robots) sind lernfähig und werden als Haushaltshilfen oder Fabrikarbeiter eingesetzt. Real Humans blickt in die Zukunft, spiegelt aber die Realität: Denn die Roboter verlassen ihren Sicherheitskäfig. Als Symbol dafür steht "Frida", eine Konzeptstudie von ABB. Ausgerüstet mit zwei Armen, die über jeweils sieben Freiheitsgrade verfügen, lässt sich der Roboter an Arbeitsplätzen einsetzen, die eigentlich Menschen vorbehalten sind.
Die "dritte Hand" in der Produktion
Die Mensch-Roboter-Kollaboration ist gegenwärtig der Trend schlechthin. Er steht für den gleitenden Übergang von der Industrierobotik hin zur Servicerobotik. Die Roboter verfügen dank ihrer Kraftmomenten-Sensorik in allen Achsen über die notwendige Nachgiebigkeit, um den Menschen nicht zu verletzen. Mit ihnen sollen sich Prozesse automatisieren lassen, die bislang gar nicht automatisierbar waren – beispielweise mit den sechsachsigen Robotern der Serie TX2 von Stäubli Robotics.
Bei ihnen ist es gelungen, „Safetyfunktionen zu integrieren, mit denen sich neue Möglichkeiten der Mensch-Maschine-Kollaboration verwirklichen lassen“, betont Stäubli-Geschäftsführer Manfred Hübschmann. Die geschlossene Struktur der Roboterbaureihe und die Ausführung in Schutzart IP65 – das Handgelenk ist in IP67 gehalten und damit wasserdicht – prädestinieren die TX2-Reihe für Einsätze unter Reinraum- und Hygieneanforderungen.
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Roboy, ein Humanoidroboter in einem Projekt der Uni Zürich. Sogar sprechen kann er - mit menschlicher Mimik. Gemäss Beschrieb hat er statt Motoren Muskeln und Sehnen.
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Mit dem Ausbau ihrer Kleinrobotik-Serien unterstreichen die Keyplayer der Branche ihre Ambitionen, in den Märkten jenseits der Automobilindustrie zu wachsen. 179.000 Roboter wurden im Jahr 2013 weltweit verkauft. „Ein neuer Spitzenwert“, wie Arturo Baronecelli, Präsident der International Federation of Robotics, hervorhebt. Deutschland ist nach Südkorea und Japan das Land mit der höchsten Roboterdichte: Auf 10.000 Arbeiter kommen hierzulande im Schnitt 261 Roboter.
Derzeit beträgt der globale Markt für Robotik 22 Milliarden Euro. Bis zum Jahr 2020 könnte er auf mehr als 60 Milliarden Euro anwachsen. Experten wie Henrik Ryegard, der die Roboter-Sparte von ABB leitet, sehen in der Lebensmittelindustrie einen der grössten Märkte – hier liegt die Roboterdichte noch weit unter dem Durchschnittswert.
Die Hürden der Lebensmittelproduktion
Die wichtigste Triebkraft hinter dem Einsatz von Robotern ist eine ökonomische: die Maschinen ersetzen die teure menschliche Arbeit. Das ist nicht per se unproblematisch, denn die Lebensmittelindustrie ist ein anspruchsvolles Umfeld. Bislang dominierten Roboter vor allem in unkritischen Abschnitten, wie Palettier- und Packstationen. Fünf- oder sechsachsige Industrieroboter sind ideale Instrumente, um solche eintönigen und meist schweren Arbeiten zuverlässig zu erledigen. Schutz unter arktischen Bedingungen, wie sie im Lager für Tiefkühlkost herrschen, bieten dabei spezielle Hüllen.
Im Kontakt mit offenen Lebensmitteln gelten andere Anforderungen. Hier muss neben der hygienischen Sicherheit auch die mechatronische Ausstattung der Roboter höheren Ansprüchen genügen. „Gebäck, Fleisch, Gemüse oder Süsswaren variieren in Qualität und Abmessung“, bringt Dr. Knut Franke vom Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik in Quakenbrück die Problematik auf den Punkt.
Er gibt ein Beispiel: „Die automatische Feinzerlegung von Schweinefleisch erfordert eine sehr aufwändige Sensortechnik.“ Die Algorithmen, die Franke und sein Team für die Roboterbewegungen zurzeit erarbeiten, sollen die automatische Schnittführung von Fleischstücken ermöglichen und künftig zu einer effizienteren Produktion sicherer Fleischerzeugnisse beitragen.
Durch das Zusammenspiel von Software, Steuerung und Mechanik können Roboter heute nahezu jedes Lebensmittel verpacken. So setzt beispielsweise Unilever Flexpicker ein, um seinen beliebten Bifi-Snack zu verpacken. Das System legt bis zu 600 Miniwürste pro Minute in die Folie der Tiefziehmaschine ein. In Fällen wie diesen ist vom Roboter beim Greifen mehr als nur "Fingerspitzengefühl" gefordert: Hygieneaspekte stehen ganz oben auf der Agenda. Die Roboter und ihre Werkzeuge dürfen keine Angriffspunkte für Schmutz und Bakterien bieten. Zudem müssen sie abwaschbar und resistent gegenüber Desinfektionsmitteln sein. Beliebt sind deshalb Roboter aus Edelstahl in Schutzklasse IP67 oder höher.
Bis zu den menschenähnlichen "Hubots" in Real Humans wird noch einige Zeit vergehen. Doch in naher Zukunft werden Roboter motorisch immer komplexere Aufgaben erledigen. Für die Lebensmittelindustrie resultieren daraus neue Perspektiven, vor allem für mittelständische Unternehmen. Dabei geht es nicht immer darum, die gesamte Produktion zu automatisieren – oft bringen teilautonome Systeme, wie sie auf der Anuga FoodTec zu sehen sind, den grösseren Nutzen.
Zukunftsthemen werden auch im Fachprogramm der Anuga FoodTec thematisiert. So wird die DLG in 27 kurzen Fachforen aktuelle Fragestellungen aufgreifen. U. a. stehen technische Themen wie Hygienic Design, Gefriertechnologie, der Einsatz von Robotern in der Lebensmittelindustrie oder die Fremdkörperdetektion im Fokus. Veranstaltungshinweis: 25.03.2015 von 10.00 bis 12.00 Uhr Forum 8 - Robots in food production (Congress Centrum Nord).
Die Anuga FoodTec wird gemeinsam von der Koelnmesse GmbH und der Deutschen Landwirtschafts-Gesellschaft (DLG) veranstaltet.
(Text: Kölnmesse)
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Die AnugaFoodTec findet alle drei Jahre statt, was dem Innovationsrhythmus der Technologiekonzerne entspricht.
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Anuga FoodTec
Internationale Fachmesse für Lebensmittel- und Getränketechnologie
24. bis 27. März 2015 in Köln
www.anugafoodtec.de
Mit den Eintrittskarten können Busse, Bahnen und Züge der KVB und des VSR kostenlos benützt werden. Informationen und Bestellung bei:
Büro Koelnmesse, Handelskammer Deutschland – Schweiz
Tödistrasse 60, 8002 Zürich
Tel. 044 283 61 11
e-mail: info@koelnmesse.ch
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