Schon seit einigen Jahren haben die Roboterhersteller die Lebensmittel- und Pharmabranche als Wachstumsmärkte im Visier. Allerdings sind die jährlichen Roboterlieferungen in die Lebensmittel- (11.000 Roboter) und die Pharmaindustrie (4000 Roboter) noch deutlich geringer als die über 100.000 Roboter, die jedes Jahr in die Automobil- und in die Elektronikindustrie verkauft werden, so die Statistik des Weltroboterverbands IFR.
Dennoch stehen die Zeichen für den Roboter-Einsatz in Produktion und Verpackung in der Lebensmittel- und Pharmabranche auf Wachstum – auch aufgrund der Corona-Pandemie: So ist laut IFR in der Pandemie die Nachfrage nach abgepackten Produkten gestiegen. „Und Roboter sind hier gut geeignet, da die die Verarbeitung ohne direkten Kontakt von Menschen mit den Nahrungsmitteln den Konsumenten mehr Vertrauen in die Unbedenklichkeit der Produkte gibt“, so die IFR.
Auch in der Pharmabranche sieht der Verband wegen Corona steigenden Bedarf, da die Corona-Pandemie die Relevanz heimischer Pharmaproduktion aufgezeigt hat. „In der Vergangenheit wurde die Produktion weiter Teile der Pharmaindustrie aus Kostengründen nach Asien ausgelagert. Soll diese wieder in Ländern mit hohen Lohnkosten stattfinden, ohne dass gleichzeitig die Stückkosten steigen, wird kein Weg an Automation vorbeiführen”, so der Weltroboterverband.
Versorgungssicherheit herstellen
Ein weiterer durch Corona ausgelöster Trend ist der Wunsch, die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. „Daraus erwächst ein steigender Bedarf an Automatisierung bisher manueller Tätigkeiten – etwa bei der Kommissionierung von Produkten – beispielsweise wenn verschiedene Geschmacksrichtungen oder Saisonartikel eines Produkts auf eine Palette oder in ein Tray sortiert werden sollen“, sagt Guido Haremsa, Regionalvertriebsleiter Roboter bei Fanuc Deutschland. „Hier bieten sich je nach Anwendung klassische Industrieroboter oder Cobots wie unser neuer Leichtbauroboter CRX an, die sowohl Hand in Hand mit den Beschäftigten arbeiten als auch Aufgaben selbstständig erledigen können.“
Weitere Trends – jenseits von Corona – sind Individualisierung und Online-Handel. So ist für Marc Segura, Managing Director Consumer Segments & Service Robotics bei ABB, „die voranschreitende Personalisierung von Konsumgütern der größte Treiber für die Automatisierung im Verpackungssegment. Besonders im Bereich des E-Commerce sind Kunden mittlerweile daran gewöhnt, auf sie individuell zugeschnittene Produkte aber auch Verpackungen zu erhalten, die ihren Wünschen exakt entsprechen.“
Treiber Onlinehandel
Auch Peter Pühringer, Geschäftsführer Stäubli Robotics, stellt im Verpackungsbereich eine klare Tendenz hin zu immer mehr Varianten mit einhergehend immer kleineren Losgrößen fest. „Diese Entwicklung spielt uns als Roboterhersteller in die Karten, denn die Automatisierungslösungen müssen immer flexibler werden. Und die geforderte Flexibilität lässt sich nun mal am besten mit dem Einsatz von Robotern sicherstellen.“
Daher beschränkt sich der Robotereinsatz in der Lebensmittel- und Pharma-Verpackung nicht mehr alleine auf etablierte Anwendungen wie das Palettieren ganz am Ende der Verpackungskette. Florian Kohut, Key Account Manager Packaging Industry bei der Robotics Division von Yaskawa: „Durch ihre hohe Flexibilität sind roboterbasierte Roboteranlagen entlang der gesamten Verpackungskette sinnvoll einsetzbar.“ Auch im produktionsnahen Bereich bzw. in Bezug auf Primärverpackung erfüllen Roboter Anforderungen, „die sich ansonsten nur mit hohem Aufwand realisieren lassen würden – etwa in Bezug auf immer komplexere Verpackungsaufgaben, Hygienevorschriften und Ergonomie am Arbeitsplatz – aber auch im Hinblick auf den allgemeinen Mangel an Arbeitskräften”, so Kohut.
Entlang der Verpackungskette
Natürlich finden sich die größten Einsatzmöglichkeiten in den Standardapplikationen in der Sekundär- und Tertiärverpackung, in der oftmals keine speziellen Anforderungen an die Robotik bestehen, räumt Pühringer von Stäubli ein. „Allerdings verzeichnen die anspruchsvollen Applikationen wie der Einsatz von Robotern an unverpackten Lebensmitteln sowie unter aseptischen Bedingungen im Pharmabereich ein sehr hohes Wachstum.“ Und gerade in diesen Bereichen könnten Stäublis Roboter mit ihrem geschlossenen Design samt Wash-down-Fähigkeit sowie minimalen Partikelemissionen besonders punkten, so Pühringer.
Aber auch andere Roboterhersteller nehmen verstärkt den produktnahen Bereich in Visier. Fanuc beispielsweise bietet mit dem neuen Delta-Roboter DR-3iB ein passendes Modell im Edelstahl-Design für den produktnahen Bereich, das an allen Achsen mit lebensmitteltauglichem Fett ausgestattet und beständig gegen Säure und alkalische Reinigungs- und Desinfektionsmittel ist. Und Yaskawa hat sogar seinen Cobot HC10DTF mit einer speziellen Lackierung versehen, um ihn fit für den Einsatz in der Primärverpackung zu machen.
Resistenz gegen Reinigungsmittel
Denn gerade im lebensmittelnahen Bereich stellt die Food-Branche ganz spezielle Anforderungen, auf die sich die Roboterhersteller einstellen müssen, Stichwort Hygienic Design. Fanuc-Mann Haremsa: „Besondere Anforderungen sind die Lebensmittelechtheit und die Resistenz gegen aggressive Reinigungsmittel.“
Stäubli sieht sich gut gerüstet für das Vordringen von robotergestützter Automation in Bereiche, in denen der Einsatz von Robotern bis dato als besonders herausfordernd galt. In der Primärverpackung im Foodbereich seien es vor allem die mehrmals täglich anfallenden, intensiven Reinigungsprozesse der Anlagen, die den Einsatz konventioneller Roboter unmöglich machen, erläutert Pühringer. „Deshalb bieten wir hier mittlerweile unser komplettes Roboterprogramm an Vier- und Sechsachskinemaiken in den Ausführungen HE und H1 an.“ HE steht bei Stäubli für Humid Environment. Diese Roboter sind besonders gegen Spritzwasserbeaufschlagung geschützt und lassen sich sogar mit dem Hochdruckreiniger intensiv säubern. Dabei kann ihnen selbst die Verwendung aggressiver Reinigungsmedien nichts anhaben.
Lebensmitteltaugliche Schmierung
Yaskawa-Mann Kohut ergänzt: „Das hygienische Design betrifft bei Robotern aber nicht nur die Oberflächen, sondern auch die Schmierstoffe.“ Speziell für die Lebensmittelindustrie hat Yaskawa deshalb die Roboterserie Motoman GP FGG entwickelt (Food Grade Grease). „Hier werden nur Schmierstoffe verwendet, die für den Einsatz in der Nahrungsmittelproduktion zugelassen sind.“ Da in der Lebensmittelindustrie außerdem oft mit Feuchtigkeit zu rechnen ist, sind zahlreiche Motoman-Roboter-Modelle komplett in Schutzklasse IP67 lieferbar. Stäubli bietet ebenfalls alle Robotermodelle mit H1-Option an, also für den Einsatz von lebensmittelverträglichem Öl der Klasse NSF-H1. „Dabei garantieren wir auch bei Verwendung dieses Spezialschmierstoffes die volle Leistungsfähigkeit unserer Roboter.“
Und auch ABB hat eine Reihe von Pick-and-Place-Robotern entwickelt, die speziell auf die Bedürfnisse der Lebensmittelindustrie zugeschnitten und besonders leicht zu säubern sind, berichtet Segura. Im nächsten Jahr plane ABB die Veröffentlichung einer neuen Produktserie für den Einsatz in der Lebensmittelbranche. „Die Erweiterung umfasst dabei Roboter in hygienegerechten Ausführungen, um eine sichere und offene Lebensmittelverarbeitung zu ermöglichen.“ Passend dazu hat ABB kürzlich den niederländischen Deltaroboter-Spezialst Codian Robotics übernommen. „Damit ist es uns gelungen, unser Portfolio für Anwendungen mit hohen Hygieneanforderungen, die sich in der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie stellen, signifikant auszubauen.“
Spezielle Pharma-Anforderungen
Und was sind die Anforderungen der Pharma-Branche? Kohut verweist darauf, dass diese pharmaspezifischen Anforderungen stark vom konkreten Anwendungsbereich abhängen: „Bei der roboterbasierten Verpackung von Arzneimittelbehältern und Sekundärverpackungen unterscheiden sich die Anforderungen kaum von denen anderer Branchen.” Anders sehe es aus, wenn der Roboter im direkten Kontakt mit dem Produkt eingesetzt werden soll: „Dann greifen sämtliche pharmaspezifischen Regularien wie etwa die GMP-Richtlinien, die nicht zuletzt auch höchste Standards beim hygienischen Design von Oberflächen und Komponenten verlangen.”
In bestimmten Bereichen seien die Anforderungen der Pharmabranche denen des Food-Sektors sehr ähnlich, bringt es Pühringer auf den Punkt und verweist auf Design- und Hygienevorschriften. „Allerdings gibt es im Bereich Pharma die höchsten Hürden für den Robotereinsatz beispielsweise in aseptischem Umfeld.“ Erst mit der Entwicklung von Stäublis Stericlean-Robotern konnten die ersten Sechsachser in dieses hochsensible Segment vordringen. „Heute ist unser komplettes Sechsachs-Roboterprogramm in Stericlean-Ausführung verfügbar. Diese Roboter kommen seit vielen Jahren in aseptischer Umgebung und auch in Isolatoren zum Einsatz, wo sie bei der hochgenauen Dosierung von Medikamenten assistieren oder das Befüllen und Verschließen von Spritzen oder Ampullen übernehmen.“
ABB Automation GmbH Division Robotics
Fanuc Europe GmbH
Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics
Yaskawa Europe GmbH Robotics Division
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