Il settore dell’imballaggio è fondamentale nella nostra società. Quasi ogni prodotto commerciale necessita di un imballaggio e tutti gli imballaggi commerciali devono essere realizzati in modo efficiente, uniforme e rapido. Sarebbe impossibile pensare di produrli senza l'ausilio di macchine da produzione dedicate e il livello delle prestazioni di queste macchine dipende direttamente dalla precisione del motion control.
Infatti ogni sezione del processo di imballaggio richiede un'apposta macchina e molto spesso la lunghezza delle linee di produzione occupa l'intera superficie della fabbrica ... e anche oltre. Le lattine, i sacchetti e le bottiglie (e tutti gli altri materiali considerati come imballaggi primari in questo settore) devono essere realizzati, riempiti, sigillati ed etichettati prima di essere suddivisi in singoli lotti per la distribuzione (imballaggio secondario); tali lotti sono poi protetti per il trasporto con casse, film per imballo e pallet definiti imballaggi terziari.
È facile comprendere i motivi (sicurezza, igiene, velocità e precisione) per i quali quasi tutte queste operazioni devono essere eseguite da macchine specifiche.
Basta pensare alle centinaia di barattoli o bottiglie che in un minuto sono guidate da un singolo nastro trasportatore sotto a batterie di pistoni dosatori di prodotti liquidi prima di raggiungere le stazioni di tappatura ed etichettatura.
Oppure si pensi alle sigillatrici a riempimento verticale (VFFS). Questo dispositivo ingegnoso produce, da un unico rullo di materiale stampato, un flusso continuo di buste di plastica termosaldate (o di carta o alluminio), ciascuna riempita di prodotto dopo la creazione di sigillature sul fondo e sulla parte posteriore, ma prima della sigillatura / taglio finale superiore.
Sebbene molti di questi macchinari vantino una lunga e onorata storia (la prima macchina VFFS fu brevettata nei lontani anni 1930), oggi è essenziale che il loro funzionamento sia dettato da profili di motion specificamente programmati e servocontrollati (se la sequenza desiderata è semplice, può bastare un azionamento a frequenza variabile general-purpose).
In questi profili di motion, la variazione di velocità è spesso di fondamentale importanza. Nelle macchine VFFS, la regolarità nella lunghezza della busta, per esempio, si ottiene attraverso un buon tensionamento del materiale alimentato. Tale condizione si raggiunge facendo muovere le cinghie di trazione rapidamente e con forza per la prima fase di alimentazione, per poi farle rallentare gradualmente fino a ottenere la corretta lunghezza della busta (tutto ciò nell’arco di una frazione di secondo per busta).
La precisione non si limita tuttavia alla sola qualità della lavorazione.
Gli azionamenti e i sistemi intelligenti di motion control sono molto apprezzati, fra l’altro, per i vantaggi in termini di risparmio energetico e di prolungata vita utile delle macchine. Altrettanto importante per l’industria del packaging è quanto una macchina ad alta precisione riesca a ridurre gli scarti di materiale e quindi il loro impatto ambientale.
Tale aspetto rimarrà della massima importanza finché la plastica continuerà a essere largamente utilizzata in questo settore.
Non si tratta semplicemente di riuscire a programmare le macchine affinché utilizzino quantità
ottimali di materiale. È quello stesso materiale, in alcuni casi, che è diventato più difficile e insidioso da lavorare in quanto è stato riformulato per essere più sostenibile. Il film per imballo riciclato, per esempio, è più sottile e fragile di quello non riciclato e pertanto più soggetto alla formazione di pieghe o a strapparsi in caso di tensionamento non ottimale. Tale evoluzione ha alzato ulteriormente l’asticella della precisione per i rulli sincronizzati e i dispositivi di alimentazione che agiscono sul film.
Tale criticità, insieme alla difficoltà di ovviare alla minore tolleranza al calore dei film più sottili durante il processo di sigillatura, è stata risolta con successo da una nuova generazione di macchine per imballaggio. La giusta combinazione di azionamenti, di algoritmi di controllo e di tecnologia dei sensori permette di impiegare film per imballo (riciclati o meno) con spessore di meno di un quarto di quelli tradizionali, promettendo una riduzione potenziale del 75% della quantità di film industriale utilizzato.
Tutti gli scarti di imballaggio possono essere ridotti attraverso una graduale diminuzione dei quantitativi iniziali, una scelta sensata che può tuttavia rivelarsi non così semplice da adottare.
Per esempio, per quanto si possa desiderare di non imballare un prodotto in una scatola di dimensioni eccessive, non tanto per il cartone sprecato, quanto per il conseguente necessario utilizzo di materiale di riempimento di carta, schiuma o plastica, le linee di produzione tradizionali si sono basate sul concetto della taglia unica per vari prodotti.
Tale filosofia produttiva si rivela sempre più in contrasto con le attuali tendenze, orientate verso una diversificazione dei prodotti, oggi considerata come una strategia base per la crescita e lo sviluppo di un marchio.
Attualmente, in questo settore si stanno affermando due soluzioni ai problemi di imballaggio in scatole. La prima consiste nel creare scatole di dimensioni personalizzate su richiesta; la seconda prevede un riempimento più efficiente delle scatole. Entrambe le soluzioni richiedono macchine per imballaggio intelligenti, la cui progettazione è incentrata sulla movimentazione su più assi, sui motori a velocità variabile e sui servoazionamenti.
Un esempio della precedente categoria di macchine comprenderebbe una incartonatrice che imballa prodotti di varie dimensioni, trasportati da un convogliatore, in sezioni di cartone pieghevole di misura appropriata fornite da un’alimentazione continua, prima delle stazioni di sigillatura ed etichettatura dei cartoni finiti. Una macchina incartonatrice intelligente si avvale della tecnologia pick and place per posizionare i prodotti in cartoni preassemblati lasciando un ridottissimo spazio inutilizzato.
A dire il vero, la stessa intelligenza pick and place si sta diffondendo anche nel settore della pallettizzazione, ovvero degli imballaggi piuttosto pesanti, dove i sistemi idraulici e pneumatici tradizionali stanno cedendo il passo al motion control con servoazionamenti.
I pallettizzatori automatizzati sono utilizzati dagli anni 1940, ma una macchina costruita per impilare un singolo prodotto secondo un unico schema potrebbe richiedere mesi di nuova progettazione meccanica, nel caso se ne dovesse cambiare la linea di produzione. I recenti progressi nella tecnologia dell’automazione, in particolare l’integrazione di funzioni di robotica nei controllori logici e del motion, hanno portato a una nuova generazione di robot pallettizzatori particolarmente agili accessibili a chiunque disponga di una tradizionale esperienza con i PLC.
La velocità, la precisione e persino l’efficienza non sono più gli unici parametri da considerare. Se il cambiamento e la diversità sono caratteristiche chiave nell’esperienza del consumatore moderno, allora la tempestività della risposta e la flessibilità non sono requisiti meno importanti per i macchinari per l’imballaggio dei prodotti che egli acquista.