4 minute read
DUURZAAM VERPAKKEN MET MECHATRONICA
Van 12 tot 15 april 2024 was op de vakbeurs Empack in het Nederlandse Gorinchem een verpakkingsmachine te zien die zowat alle mogelijke aspecten van de mechatronica op een hoog niveau combineert. Het brein en de bouwer van dit technologische hoogstandje is Ward Nica van prof. Marc Juwets onderzoeksgroep Innovatieve Technologie voor de Logistiek aan KU Leuven-Gent (L-iTL).
L-iTL is een multidisciplinaire onderzoeksgroep op Campus Rabot in Gent. De onderzoekers combineren klassieke mechanica en productietechnieken, automatisering en controletechniek, machinevisie en sofware naargelang van de beoogde toepassing. L-iTL liep eerder al in de kijker met onder meer een AMR (automated mobile robot) die gebruik maakt van machinevisie (de zg. SLAM Technology) en een hybride opslagsysteem voor e-commerce goederen met bijbehorende palletverpakking bestaande uit folie uit gerecycleerde kunststof.
Golfkarton
Het pionierswerk van L-iTL situeert zich in het domein van de e-commerce verpakking. “Goederen die via e-commerce verhandeld worden, zitten meestal in een doos van golfkarton”, vertelt prof. Juwet. “De lege ruimte wordt gevuld met plastic luchtzakjes, polystyreen vlokken of verkreukeld papier. Veel van deze materialen zijn niet milieuvriendelijk en bieden onvoldoende bescherming tegen schokken. Bovendien zijn deze verpakkingsmethodes ook moeilijk te automatiseren.”
Van meet af aan hebben de Gentse onderzoekers gezocht naar een verpakkingsconcept waarbij drie grote nadelen vermeden moesten worden: productschade, moeilijk recycleerbare opvulmaterialen en hoge loonkosten. Deze zoektocht resulteerde in twee verpakkingsconcepten die garanderen dat de producten volledig schadevrij worden geleverd dankzij lucht als opvulmateriaal. De retentie- of fixeerverpakking is bijzonder geschikt voor zwaardere producten van 3 tot 25 kg, mogelijks zelfs met grillige vormen, scherpe randen of hoeken. De zwevende verpakking dient dan weer voor lichtere voorwerpen. Beide concepten zijn uitvoerbaar door dezelfde machine.
De procedure verloopt als volgt. In een eerste stap wordt een tray op maat gesneden uit golfkarton. De bestelde producten worden vervolgens op die tray geplaatst, gescand en gewogen. Daarna worden de producten stevig op de tray gewikkeld met rekwikkelfolie. In een volgende fase wordt de tray gevouwen en in een passende doos geplaatst. De dozen belanden dan op een pallet en zijn klaar voor verzending.
“Het innovatieve hart van de machine is het scannen van de actuele vorm en positie van de producten op de tray waaruit dan een wikkelpatroon wordt berekend”, zegt prof. Juwet. “Dit patroon in combinatie met een gepaste spankracht in de folie vermijdt dat de producten op de tray verschuiven bij schokken.”
Recycleerbaar
De nieuwe machine kan een groot assortiment van producten verpakken zonder inzet van personeel, zonder opvulmiddelen en zonder risico op transportschade. Goederen met scherpe randen of uitsteeksels vormen geen probleem en meerdere goederen kunnen moeiteloos tegelijk worden verpakt.
Het wikkelpatroon met bijbehorende trekkracht in de folie is bepaald met behulp van AI en tijdens het proces worden uitsluitend recycleerbare materialen gebruikt. De capaciteit van de machine is 20 pakjes per minuut, dat is ongeveer 4 tot 5 keer sneller dan een operator. De machine kan tot 8 uur autonoom functioneren waarna enkel een bobijn met folie verwisseld moet worden. Dit alles zorgt voor een zeer aantrekkelijk financieel plaatje. Voor een praktijkcase kost manueel verpakken met opvulvlokken 1,04 euro per pakje. De Gentse machine doet dat voor 0,85 euro. Dat verschil lijkt niet spectaculair, maar in de e-commerce waar het om reusachtige aantallen draait, maken vele kleintjes een groot.
Profiel
“De nieuwe verpakkingsconcepten en de machine passen perfect in ons opleidingsprofiel,” legt prof. Juwet uit. “Zowat alle deeldomeinen van de mechatronica zijn ingezet bij de ontwikkeling ervan. Maar er is meer. We zijn gestart op een TRL-niveau 4. De machine die we op Empact toonden zit op een niveau 7. Ter verduidelijking: TRL of Technology Readiness Levels zijn door de NASA bedacht om aan te geven in welke fase de ontwikkelding van een technologie of een innovatie zich bevindt. Er zijn 9 niveaus. Hoe hoger de score, hoe dichter je bij het op de markt brengen van je product zit. Niveau 7 betekent: ‘demonstratie prototype in operationele omgeving’. De stap van TRL 4 naar 7 was enkel mogelijk dank zij het toegepast onderzoek waarin onze faculteit en onze campus in het bijzonder zich onderscheiden.”
De Gentse onderzoekers hebben nog twee niveaus te gaan: borgen van de functionaliteit op langere termijn (TRL 8) en tot slot de definitieve lancering op de markt (TRL 9). “Voor de twee laatste stappen maken we op dit moment de nodige afspraken met gespecialiseerde bedrijven”, besluit prof. Juwet. “We beschikken gelukkig over goede contacten in het werkveld. Ook dat is een grote troef van onze opleiding.”
Yves Persoons
https://iiw.kuleuven.be/ onderzoek/itl
