Verpackungsanlage als Qualitätssicherung für Nährmedien

In der Pharma- und Medizintechnikproduktion entscheidet jedes Detail, vom Dosieren bis zum Verarbeiten empfindlicher Materialien. Präzision ist hier kein Qualitätsmerkmal – sie ist Voraussetzung. Was oft weniger sichtbar ist, dass diese Präzision nicht am Ende der Produktion aufhört. Sie setzt sich in der Verpackung, im Etikettieren und im Palettieren fort. 

Gerade in diesem Bereich entscheidet auch der letzte Prozessschritt über Sicherheit, Rückverfolgbarkeit und regulatorische Konformität. Verpackungen sind im Pharmabereich nicht einfach Versandmittel, sondern auch Datenträger und Qualitätsnachweis. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Dokumentation, nachvollziehbare Abläufe und strikte Hygienestandards. Die Frage lautet daher nicht mehr, ob man Verpackungsprozesse optimiert, sondern wie. Die Antwort heißt immer häufiger: automatisiert. 

Präzision bis zur Palette 

Für produzierende Unternehmen im Pharma- und Medizintechnikbereich gelten besonders hohe Anforderungen. Täglich verlassen zahlreiche Kartons die Produktionslinien, jeder einzelne korrekt verschlossen, digital erfasst und einem definierten Versandprozess zugeordnet, fehlerfrei und lückenlos rückverfolgbar. Besonders in diesem Umfeld ist Datenkonsistenz essenziell. 

Die Zielvorgaben für den Produktionsprozess lassen sich dabei in drei Punkten zusammenfassen: hohe Taktleistung, absolute Datensicherheit und ein stabiler Ablauf ohne manuelle Eingriffe als Risikofaktor. Genau vor dieser Aufgabe stand ein Hersteller mikrobiologischer Nährmedien und Laborprodukte. Verpacken, Etikettieren und Palettieren sollten neu strukturiert und für einen durchgängig sicheren, störungsfreien Betrieb ausgelegt werden. Gemeinsam mit dem auf Fabrikautomation spezialisierten Unternehmen Koch Robotersysteme entstand eine Anlage, die alle Schritte intelligent miteinander verknüpft. Das Ziel war ein durchgängiger, sauber abgestimmter Materialfluss bis zur fertigen Palette. 

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Kartons intelligent gesteuert 

Um dieses Ziel zu erreichen, ist die Anlage so konzipiert, dass jeder Schritt nahtlos ineinandergreift. Kartons bis 20 kg werden im Drei-Schicht-Betrieb verarbeitet – bis zu 1.200 Stück pro Stunde. Zwei parallele Aufgabelinien führen die Kartons in den Förderstrang, flexibel und ohne starre Formatbindung. Direkt am Einlauf überprüft ein Barcode- und QR-Code-Scanner jedes Packstück und gleicht die Daten mit dem Produktionsleitsystem (Manufacturing Execution System, MES) ab. 

Im Durchlauf werden die Kartons gewogen und alle relevanten Informationen wie Gewicht, Lieferscheinnummer und Kartontyp automatisch ans MES übermittelt. Erst wenn die Rückmeldung vollständig ist und eine eindeutige Packstückkennung vorliegt, gibt das System den nächsten Schritt frei. So prüft, bestätigt und sichert der Prozess jeden einzelnen Karton, erst danach werden diese verschlossen und etikettiert. Das Etikettieren ist vollständig in die Datenlogik integriert. Labels werden nur erzeugt, wenn die Identifikation eindeutig ist; fehlerhafte oder unlesbare Codes werden automatisch ausgeschleust, ohne den Gesamtfluss zu blockieren. 

Ein Sortierbereich stellt sicher, dass die passenden Kartons korrekt zusammengestellt werden. Treffen identische Kartons nicht gleichzeitig ein, werden sie zwischengelagert und ergänzt, sodass ein gleichmäßiges Lagenbild entsteht, unabhängig von der Reihenfolge im Zulauf. 

„Wir wollten eine Lösung, die flexibel genug ist, um kleine Störungen frühzeitig abzufangen“, sagt Thomas Theis, Vertriebsleiter bei Koch Robotersysteme. „Fehlerhafte Barcodes werden automatisch ausgeschleust, der Roboter greift nur, wenn alles bereit ist – so werden Unterbrechungen reduziert.“ 

Bevor die Kartons die Anlage verlassen, übernimmt ein Palettierroboter vom Typ Kuka KR 140 R3200-2PA. Er greift zwei Kartons gleichzeitig und palettiert sie nach einem definierten Muster auf Europaletten, CP1- oder Kunststoffpaletten. Leerpaletten werden automatisch bereitgestellt, volle Paletten entnommen. Sicherheitslichtvorhänge und Schutztunnel sorgen dabei für einen sicheren 24/7-Betrieb. 

Für den Produktionsalltag ermöglicht das einen durchgängigen, transparenten Materialfluss vom ersten Scan bis zur fertigen Palette, bei dem Rückverfolgbarkeit, Prozesssicherheit und Hygiene jederzeit sichergestellt sind. Bediener erkennen Statusmeldungen, Auftragsdaten und Prozesszustände auf einen Blick, Eingriffe sind klar geführt und Störungen eindeutig zuordbar. Automatisierung ist hier keine Blackbox, sondern vollständig nachvollziehbar. 

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Maßgeschneiderte Automatisierung 

Der Automatisierungshersteller übernahm das Entwickeln der maßgeschneiderten Lösung. Dafür lieferte er das Engineering und plante sowie koordinierte sämtliche Gewerke: Layouts wurden simuliert, Materialflüsse analysiert, Taktzeiten berechnet und Schnittstellen früh definiert. Mechanik, Fördertechnik und Robotik integrierte er passgenau, parallel entstand die Steuerungsarchitektur inklusive SPS-Programmierung, Robotersteuerung und Visualisierung. Alle Prozessschritte sind für Bediener und Instandhaltung jederzeit nachvollziehbar. „Eine solche Anlage funktioniert nur, wenn Technik, Software und Prozessverständnis zusammenspielen – und wenn man den Produktionsalltag und das Produkt genau kennt“, erklärt Theis. 

Montage und Inbetriebnahme erfolgten praxisnah, indem Schritt für Schritt installiert und getestet wurde, um den laufenden Betrieb nicht zu stören. Parallel führte der Automatisierungshersteller praxisorientierte Schulungen für Bediener und Instandhaltungspersonal durch. Wartungsabläufe, Formatwechsel und Störungsbehebung wurden direkt am realen System trainiert. Denn eine Anlage ist nur so gut wie das Team, das sie täglich nutzt. Die enge Zusammenarbeit zwischen Kunde und Automatisierungshersteller ermöglichte, Produktionsverantwortliche von Anfang an in Entscheidungen einzubinden sowie Abstimmungen und Inbetriebnahme zu verkürzen. Auch danach wurden Feinjustierungen und Optimierungen gemeinsam umgesetzt. 

So entstand eine Anlage, die alle Anforderungen erfüllt, Herausforderungen zuverlässig meistert und den Produktionsprozess effizienter, stabiler und nachvollziehbarer gestaltet, und das vom ersten Scan bis zur fertigen Palette, mit ruhigem Materialfluss, klar definierten Sicherheitsbereichen und hygienegerechter Integration in die bestehende Produktionsumgebung. 

Folgeprojekt schon in der Umsetzung 

Auf Basis der ersten Anlage entschied sich der Pharmahersteller für ein Folgeprojekt, bei dem diesmal das Verpacken und Palettieren von Petrischalen-Gebinden im Fokus steht. Die in Folie konfektionierten Einheiten werden einzeln übernommen, über eine Dreheinheit korrekt ausgerichtet, zu Fünfergruppen vorgruppiert und von zwei Kuka-KR-10-R1440-Robotern automatisch in Faltkartons gesetzt. Anschließend übernimmt ein Kuka KR 50 R2500 das Palettieren nach definiertem Muster, bei bis zu 240 Gebinden pro Stunde und maximal vier Ladungsträgern. 

Nicht die einzelne Komponente, sondern das Weiterentwickeln des Gesamtkonzepts zählt. Erfahrungen aus der ersten Anlage flossen direkt in Engineering, Layout und Schnittstellenplanung ein, wodurch Kommunikation, Simulation und Inbetriebnahme noch gezielter umgesetzt werden konnten. 

KI und Automatisierung im Verpackungsprozess

Automatisierung und Digitalisierung zielen darauf ab, Fehlerquellen in Prozessen zu reduzieren – auch beim Verpacken von Pharmazeutika und Lebensmitteln. Kommt dann noch KI ins Spiel, ist es bis zur Darkfactory nicht mehr weit, erläutert Bernhard Pagenkemper, Chief Sales Officer bei der Haver & Boecker Machinery Division, im Interview.

Automation als strategischer Schritt 

Beide Projekte zeigen, dass die Verpackung in der Medizintechnik längst Teil der Produktionsstrategie ist, nicht nur ein logistischer Nachschritt. Rückverfolgbarkeit, Hygiene und Prozesssicherheit müssen ebenso konsequent gewährleistet sein wie Taktzeit und Verfügbarkeit. Was hier für mikrobiologische Nährmedien und Petrischalen umgesetzt wurde, lässt sich auf weitere Produkte übertragen. Entscheidend ist das Zusammenspiel von Prozess, Datenfluss und regulatorischem Umfeld. 

Der Schlüssel liegt im Engineering, da sich individuelle Lösungen nahtlos in bestehende Produktionsumgebungen integrieren lassen müssen. Der Automatisierungshersteller setzt dabei auf Konzepte, die auf Produkt, Umfeld und regulatorische Anforderungen abgestimmt sind. Am Ende geht es nicht nur darum, dass die Ware das Werk verlässt, sondern dass sie richtig, sicher und zuverlässig ausgeliefert wird.