Ein großer italienischer Hersteller von Industriemaschinen hat sich für Simcenter Amesim entschieden, um seine Leistung zu steigern

Maßgeschneiderte Lösungen für die Verpackungsbranche

Der Erfolg der Verpackungsindustrie wird durch die Konsumgesellschaft und die unterschiedlichen Marktanforderungen beeinflusst. Branchenübergreifend müssen Unternehmen ihre Behälter den Marktanforderungen entsprechend individualisieren, um sich von der Konkurrenz abzuheben. Diese Vielfalt führt zu einem intensiven Wettbewerb, der die Akteure der Verpackungsbranche dazu antreibt, bei der Konstruktion und Lieferung hochwertiger kundenspezifischer Maschinen kontinuierlich Innovationen voranzutreiben. Gleichzeitig stehen diese Industrieunternehmen in einem wettbewerbsintensiven Umfeld und müssen ihre Ziele hinsichtlich Produktivität und Produktionsgeschwindigkeit erreichen.

RONCHI MARIO hat sich auf die Entwicklung spezifischer Lösungen für sämtliche Anforderungen der Verpackungsbranche spezialisiert und fertigt maßgeschneiderte, zuverlässige Verpackungsanlagen für die Chemie-, Kosmetik- und Lebensmittelbranche. RONCHI MARIO ist ein führender italienischer Hersteller von Industriemaschinen, der jährlich etwa 85 Maschinen produziert und Unternehmen der Verpackungsbranche weltweit beliefert. Das Kerngeschäft ist das Abfüllen und Verschließen von flüssigen und hochviskosen Produkten wie Shampoo und Geschirrspülmittel.

Forschung und Entwicklung (FuE) bilden seit jeher das Herzstück der Unternehmensstrategie von RONCHI MARIO. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von RONCHI MARIO konzentriert sich darauf, ihren Kunden die beste maßgeschneiderte Lösung zu liefern, um jede spezifische Anforderung zu erfüllen. Die von RONCHI MARIO hergestellten Maschinen arbeiten mit sehr hohen Produktionsraten (Anzahl der befüllten Behälter pro Minute); die Abfüllgeschwindigkeit ist hoch und erfordert höchste Präzision hinsichtlich der dosierten Flüssigkeitsmenge.

„Der Fokus liegt darauf, dass der Abfüllprozess ohne jegliche Druckstörungen funktioniert. Bleibt der Maschinendruck stabil, ist eine einwandfreie Befüllung gewährleistet“, erklärt Gabriele Pastrello, FuE-Konstrukteur bei RONCHI MARIO.

Von einem experimentellen Prozess zu einem numerischen Ansatz zur Verbesserung der Druckstabilität

„Der Flaschenfüllkreislauf steht unter Überdruck – der Druck liegt über dem atmosphärischen Druck“, erläutert Pastrello. Für RONCHI MARIO ist es von essentieller Bedeutung festzulegen, wie dieser Druck auf einem konstanten Niveau gehalten werden kann, um den Kunden optimale Industriemaschinen zu liefern. Früher sind wir bei der Problemlösung stets nach dem Versuch-und-Irrtum-Prinzip vorgegangen. Wir haben versucht, eine Reihe von zufälligen Optionen zu testen, bevor wir die richtige gefunden haben.“ Dieses Versuch-und-Irrtum-System war nicht präzise genug, um die Ergebnisse effizient zu liefern, was das Unternehmen Zeit und Geld kostete. Bei technischen Problemen eines Industriekunden begab sich ein Mitarbeiter von RONCHI MARIO direkt vor Ort, um die erforderlichen Anpassungen an der Maschine durchzuführen.

Um den Druck zu stabilisieren, musste die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von RONCHI MARIO das gesamte Hydrauliksystem simulieren, das sich aus einem Tank, einer Pumpe, einem mehrere Meter langen Rohrleitungssystem für den Flüssigkeitstransport sowie mehreren Dosierventilen zur Einspritzung in die zu befüllenden Behälter zusammensetzte. Das FuE-Team entwickelte ein Konzept, bei dem durch präzise Druck- und Durchflussregulierung ein gleichmäßiger Flüssigkeitsstrom zu den Füllventilen gewährleistet wird. Nach einem sorgfältigen Auswahlverfahren fiel die Wahl von RONCHI MARIO auf die Simcenter Amesim™-Software.

„Aufgrund der Produktvielfalt und der Tatsache, dass sich jede Maschine von ihrem Vorgängermodell unterscheidet, benötigen wir eine genaue Simulation des Verhaltens jeder einzelnen Abfüllmaschine“, erklärt Pastrello. „Wenn Sie sich für die globalen Parameter des Systems interessieren, ist ein 1D-Simulationstool wie Simcenter Amesim die beste Option, da es schnell, zuverlässig und einfach zu bedienen ist.“ Die Simulation mit Simcenter Amesim validiert das Maschinenlayout in Bezug auf diese Anforderungen und vermeidet so kurzfristige Anpassungen an der fertigen Maschine, die zusätzliche Kosten und Verzögerungen verursachen. Pastrello erklärt: „Wenn man es von Anfang an richtig macht, spart man enorm viel Zeit – ich spreche hier von Wochen.“

Simcenter Amesim wird nicht nur für die Auslegung des hydraulischen Netzes verwendet, sondern auch für die Festlegung der Regelungsstrategie. Für einen möglichst konstanten Druck passen die Konstrukteure von RONCHI MARIO die Pumpendrehzahl präzise an die erforderliche Durchflussmenge der Düsen an. Mit Simcenter Amesim lässt sich der Einfluss des PID-Reglers (Proportional-, Integral- und Differentialregler) auf den Förderdruck digital überprüfen, ohne eine Kalibrierung an der physischen Anlage vornehmen zu müssen. Dies spart Zeit und Geld.

Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von RONCHI MARIO arbeitet eng mit Bsim, einem Partner von Siemens Digital Industries Software, zusammen, um Simcenter Amesim anzupassen und sich mit ihm vertraut zu machen. „Bsim beantwortet meine Fragen sehr schnell und genau“, sagt Pastrello. „Ich bin sehr zufrieden mit ihrem Beitrag.“

Zeitersparnis und genaue Simulation

Dank der hochpräzisen Simulation mit Simcenter Amesim konnte RONCHI MARIO die Anzahl der typischerweise pro Projekt produzierten Prototypen messbar reduzieren. Mit der Simulation kann das Team das Verhalten jeder Maschine vorhersagen und die optimale Auslegung bestimmen, bevor der Prototyp produziert wird. Pastrello misst den Wert als signifikant: „Wir haben die Anzahl der Prototypen bereits um 20 Prozent reduziert.“

Ein weiteres positives Ergebnis ist, dass die Maschinen von RONCHI MARIO dank der durch die Software ermöglichten Druckstabilität schneller arbeiten. Dies ermöglicht es den Industriekunden von RONCHI MARIO, ihre eigenen Ziele in Bezug auf Produktivität, Leistung, Stabilität und Produktionsgeschwindigkeit zu erreichen.

Grenzen überwinden, Neues schaffen

Um die Wettbewerbsfähigkeit zu stärken, setzt RONCHI MARIO alles daran, seinen Kunden erstklassige Anlagen zur Verfügung zu stellen. Das bedeutet Innovation sowohl in Bezug auf den Prozess als auch auf das Produkt. Pastrello betont: „Simulationstools sind ausschlaggebend dafür, ob wir im Geschäft erfolgreich sind oder nicht. Mir ist bewusst, dass solch fortgeschrittene Tools bei der Konkurrenz selten zum Einsatz kommen; wir sind Pioniere in der Nutzung von Simulation zur Optimierung der Maschinenkonstruktion, was uns einen entscheidenden Wettbewerbsvorsprung verschafft.“

Er fügt hinzu: „Als nächster Schritt ist die Integration der Simcenter Amesim-Ergebnisse in ein 3D-CFD-Tool (Computational Fluid Dynamics) geplant.“ 3D-Berechnungen können hilfreich sein, um die Strömung und das Verhalten im Inneren des Ventils zu analysieren.“ Mit Simcenter Amesim für die Bewertung der Randbedingungen und 3D-CFD für Einblicke in das Verhalten ist die Kombination eine hervorragende Ergänzung zur Bereitstellung der besten Analyse.

Zum Abschluss betont Pastrello, dass Simcenter Amesim Industriemaschinenhersteller in die Lage versetzt, durch präzise und benutzerfreundliche Systemsimulationen leistungsfähige Maschinen zu entwickeln. Besonders hebt er hervor, dass eine hochflexible, maßgeschneiderte Maschine seinen Kunden einen bedeutenden Mehrwert bietet.