Digitaldruckanlage mit Siemenstechnologie

Thieme setzt künftig konsequent auf Automatisierungslösungen von Siemens.

Herausforderungen

Schnell und kosteneffizient zur Lösung kommen

Der Digitaldruck entwickelt sich im industriellen Umfeld zur technisch und wirtschaftlich wettbewerbsfähigen Alternative zu herkömmlichen Verfahren. Der Verbraucherwunsch nach Individualität erreicht immer mehr Lebensbereiche. Kleinere Losgrößen und häufige Formatwechsel in der Herstellung setzen kürzeste Rüstzeiten und flexible Anlagen voraus. Eingebettet in eine Fertigung müssen die Digitaldrucklösungen in deren Takt dauerhaft zuverlässig laufen und konstant hohe Qualität zu optimierten Kosten liefern. All das verstärkt den Druck auf die Anlagenhersteller, schnell und kosteneffizient maßgeschneiderte Lösungen zu realisieren und zu integrieren.

Vielfalt beherrschen

Mehr Schnittstellen, mehr Aufwand. Kundenspezifisch maßgeschneiderte Digitaldrucklösungen bestehen in der Regel aus verschiedenen Gewerken und Komponenten. Zum eigentlichen Digitaldrucksystem kommen Anlagenteile für die Druckvor- und  nachbehandlung, für das Material-Handling, für die Qualitätskontrolle und mehr. Diese müssen zusammengeführt und als Ganzes gesteuert werden.

Entwicklungszeiten verkürzen

Das Zusammenspiel aller Komponenten muss in einem frühen Stadium gesichert sein, um späte, kostenintensive Änderungen zu vermeiden und die Entwicklungszeiten kurz zu halten.

Einfach integrieren und kommunizieren

Mit der Integration in das Gesamtsystem beim Anwender wird auch der Austausch von Produktions-, Betriebs- und Prozessdaten mit der überlagerten MES-/ERP-Ebene immer wichtiger.

Über Thieme

Sieb- und Digitaldrucktechnologie aus Teningen

Thieme GmbH & Co. KG ist ein renommierter, international agierender Anbieter von Siebdruck- und Digitaldrucklösungen. Das in der zweiten Generation familiengeführte Unternehmen aus Teningen im Schwarzwald ist seit Jahrzehnten bekannt für performante Siebdrucksysteme. Zudem entwickelt Thieme maßgeschneiderte Komplettlösungen für den industriellen Digitaldruck. Für spezifische Aufgaben erarbeitet man gemeinsam mit seinen Kunden die technologischen Grundlagen.

Eine Erkenntnis aus der langjährigen Arbeit mit Automatisierungstechnik verschiedenster Hersteller ist, dass bereits vom Hersteller aufeinander abgestimmte Komponenten schlichtweg einfacher und schneller zu einem perfekt funktionierenden Ganzen zu integrieren sind. Logische Konsequenz daraus: Thieme setzt künftig, wo immer es möglich ist, auf Steuerungen, Antriebe, Peripherie- und HMI-Systeme und darauf abgestimmte Softwaretools von Siemens. Und auf das gebündelte Know-how sowie den Support von Spezialisten in jeder Phase der Maschinenentwicklung. Ein Global Player vereinfacht zudem die weltweite Ersatzteilversorgung.

 

Mit Siemens als Partner sieht man sich auch im wachsenden Segment des digitalen Funktionsdrucks beispielsweise von Dichtungs- und Klebstoffen im industriellen Umfeld gut aufgestellt. Viele Industriekunden kennen und schätzen die Produkte von Siemens und schreiben deren Nutzung vor. Je mehr sich das Geschäft in die industrielle Richtung bewegt, umso gewichtiger wird dieser Aspekt.

Mit Siemens als Partner und Ausrüster sind wir auch im Bereich des industriellen Digitaldrucks in jeder Hinsicht bestens aufgestellt und fit für eine erfolgreiche Zukunft.
Stefan Holzer, Gesamtbereichsleiter Technik Drucksysteme, Thieme GmbH & Co. KG
Lösung

Durchgängige Automatisierung als Schlüssel zum Erfolg

Thieme hat früh das Potenzial des Digitaldrucks erkannt und mit performanten Lösungen auf sich aufmerksam gemacht. So hat auch ein weltweit bekanntes schwäbisches Unternehmen die Zusammenarbeit mit Thieme gesucht. An einer Pilotanlage wurden die technologischen Grundlagen für die Serientauglichkeit des Digitaldrucks bei kürzesten Taktzeiten entwickelt und evaluiert. Aktuell fertigt Thieme bereits die zweite von mehreren Digitaldruckanlagen für die internationalen Werke des Kunden. Die Anlagen sind nahezu identisch aufgebaut und ersetzen sukzessive die bisherigen Tampondrucksysteme.

Geballte Mechatronik auf engstem Raum

Die von Thieme konzipierten und gefertigten Digitaldruckanlagen sind hoch verdichtete Systeme aus diversen mechanischen und elektronischen Komponenten. Den Kern bilden vier Digitaldruckwerke, je eines für das separate Aufbringen von Primer und Farbe auf Vorder- und Rückseite. Ein integrierter Roboter übernimmt die Teile aus der Fertigung, zentriert sie mechanisch und übergibt sie an das erste von mehreren pneumatischen Handlingsystemen.

Diese transportieren die Teile im Takt von 3,3 Sekunden sicher und abdruckfrei durch den Prozess. An dessen Ende steht ein Lasersystem, das jedes Gut-Teil individuell kennzeichnet. Das Ganze läuft rund um die Uhr (24/7), was den geforderten Durchsatz von jährlich fünf Millionen Teilen sichert. Automatisierte, vom überlagerten Manufacturing Execution System (MES) initiierte Motivwechsel machen auch das Bedrucken von rund 40 Varianten in kleineren Losgrößen im Wechsel wirtschaftlich.

Durchgängig automatisiert mit Siemens

Sofort einig waren sich beide Seiten in puncto Automatisierungstechnik. Einheitlich, durchgängig, kostenoptimiert und von Siemens sollte sie sein. Unterstützt vom lokalen Support wurde ein maßgeschneidertes Konzept entwickelt. Ein fehlersicherer Controller SIMATIC S7-1500F koordiniert das Zusammenspiel von 36 Siemens-Servoachsen. Für Antriebsdynamik und Präzision sorgen kompakte Booksize-Umrichter SINAMICS S120 und vielfach bewährte Servomotoren SIMOTICS S-1FK7, die Siemens-Spezialisten auf den Punkt genau ausgelegt haben.

Alle Komponenten und dazu fundierten Support aus einer Hand zu bekommen, verkürzt die Zeit bis zum Produktionsstart bei derart umfangreichen Projekten um mehrere Wochen.
Tobias Rist, Leiter Entwicklung und Konstruktion, Thieme GmbH & Co. KG

Antwort auf die engen Platzverhältnisse ist ein verstärkt dezentralisierter Aufbau basierend auf den Peripheriesystemen SIMATIC ET200SP und SIMATIC ET200AL. Letzteres ist in Schutzart IP67 für den schaltschranklosen Einsatz direkt im Feld ausgelegt. Das Pendant für den Schaltschrank ermöglicht sehr kompakte, gemischte Installationen aus Standard- und fehlersicheren Baugruppen. SIMATIC HMI-Geräte für intuitiv-einfaches Bedienen und Beobachten runden die durchgängige Lösung ab. Performante Plattform für integriertes Engineering für alle Komponenten ist das Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal).

Kundennutzen

Einfacher und schneller zur performanten Anlage

Von Haus aus abgestimmt – durchgängig effizienter

Mit durchgängiger, von Haus aus aufeinander abgestimmter Automatisierungs-Hard- und Software von Siemens realisiert Thieme auch komplexe Anlagen in kürzester Zeit. Bereits bei der Produktauswahl helfen Tools, die Systeme optimal auszulegen.

Mit standardisierten Bausteinen zur Lösung

Das durchgängige, vereinheitlichte Engineering im TIA Portal macht den Unterschied. Unter anderem mit getesteten, in unzähligen Anwendungen weltweit bewährten Standard-, Safety-, Motion-Control- und auch Visualisierungsbausteinen. Das reduziert Fehlerrisiken und den Evaluierungsaufwand im Vergleich zur individuellen Programmierung.

Ein darauf aufbauender, wachsender Fundus standardisierter, wiederverwendbarer Teillösungen wird künftige Entwicklungen noch weiter beschleunigen.

Mit standardisierten, modularen Teillösungen können wir die Entwicklungszeiten für ähnliche Anlagen schätzungsweise halbieren.
Tobias Rist, Leiter Entwicklung und Konstruktion, Thieme GmbH & Co. KG

Safety first

Das durchgängige Portfolio von Siemens erleichtert auch den Aufbau fehlersicherer Anlagenkonzepte. Controller mit F-CPU und über PROFINET und PROFIsafe flexibel ansteuerbare Failsafe-Baugruppen ersparen die starre Festverdrahtung, ergo Aufwand und Kosten.

Multiuser Engineering spart Zeit

Als praktisch und zeitsparend hat sich das Multiuser Engineering im TIA Portal erwiesen, womit mehrere Benutzer gemeinsam und gleichzeitig an einem Projekt und verschiedenen Objekten arbeiten können. Jeder Benutzer mehr verkürzt die Projektierungs- und Inbetriebnahmezeiten weiter.

Einfache Anbindung an überlagerte Systeme

Siemens Steuerungen und Antriebe liefern wichtige Betriebs- und Prozessdaten, die sich über standardisierte Schnittstellen einfach in überlagerte Systeme transferieren lassen. Einerseits für die einfache Nach- und Rückverfolgbarkeit von Produkten und Prozessschritten. Andererseits für individuelle Analysen, um den Zustand von Komponenten im Blick zu haben und deren Verfügbarkeit zu sichern.

Platz sparen in Schaltschrank und Maschine

Die kompakten Booksize-Umrichter SINAMICS S120 und das Peripheriesystem SIMATIC ET200SP sparen Platz sowie Verdrahtungsaufwand im zentralen Schaltschrank. Über Profinet und Profisafe an die Kopfsteuerung SIMATIC S7-1500F angebunden, konnten viele Peripheriebaugruppen in dezentralen Schaltschränken in der Anlage verteilt werden. Ganz ohne Schaltschrank sammeln ausgeführte Peripheriebaugruppen SIMATIC ET200AL in Schutzart IP67 direkt am Ort des Geschehens Ein-/Ausgangssignale ein.

Dank dezentraler Schaltkästen und schaltschrankloser, direkt in der Anlage einsetzbarer Peripherie konnten wir die vorgegebene Stellfläche einhalten.
Tobias Rist, Leiter Entwicklung und Konstruktion, Thieme GmbH & Co. KG