Das Pflanzen von Rosen mit Hilfe eines Roboters ist schon länger möglich. Aber John van de Ven, Gründer von Aventec, geht mit der Technologie noch einen Schritt weiter. Mit Festo als Partner setzt er die neuesten Technologien und Innovationen ein. Und hierfür ist die VTUX Ventilinsel genau richtig.
Als Elektroingenieur kennt sich Van den Ven bestens mit Roboter und Bildverarbeitung aus und realisiert mit Aventec unterschiedliche Projekte zur Automatisierung von Prozessen. 2013, in der Anfangszeit von Aventec, war Van de Ven hauptsächlich mit Interimsprojektmanagement-Aufträgen beschäftigt. Heute entwickelt er viel zum Thema Gewächshausgartenbau. Kunden seines ehemaligen Arbeitgebers – dessen Unternehmen nicht mehr existierte – sprachen ihn an, und schon bald war er mit einer Maschine zur Zucht von Topfrosen voll ausgelastet. Diese Maschinen waren seit einigen Jahren in Betrieb und mussten nun dringend gewartet und Instand gesetzt werden. Nach einer ersten Bestandsaufnahme stellte sich heraus, dass mehr als das nötig war, und Van de Ven begann mit der Entwicklung.
„Zur Gewährleistung der Kontinuität dieser Schneidemaschinen mussten die Maschinen mit neuen Komponenten umgebaut werden. Von den verwendeten Teilen hatten viele bereits das Ende ihrer Lebensdauer erreicht. Wir entschieden uns dann für eine Neukonstruktion der Maschine mit moderner Servotechnik, die von der Festo CPX-E plc-Plattform gesteuert wird. Zusammen mit einem modernen Bildverarbeitungssystem.“ Viele Teile mussten von Grund auf neu programmiert werden mit der Vision einer schnellen und zuverlässigen Maschine, auf die sich die Kunden noch in vielen Jahren verlassen können.
Zur besseren Kontrolle der Lieferungen und der künftigen Zuverlässigkeit der Maschinen beschloss er, diese in Eigenregie herzustellen. Damit Sie sich ein Bild von der Komplexität machen können, erklären wir kurz, was die Maschine genau macht. Am Anfang der Linie werden die Rosenzweige per Hand in ein Transportsystem eingehängt. Jeder Steckling wird in einen Halter gehängt und zu einer der Verarbeitungszellen transportiert. Dort werden sie vor dem Bildverarbeitungssystem positioniert, wo sie um 180° gedreht werden, um einen 3D-Scan von ihnen zu erstellen. So ergeben sich optimale Stecklinge. Diese werden dann von einem Roboter zurechtgeschnitten und direkt in neue Töpfe gepflanzt. Dies alles geschieht in rasender Geschwindigkeit und mit äußerster Präzision. Die komplette Maschine mit vier „Schneidestationen“ kann bis zu 5.200 Stecklinge pro Stunde schneiden und pflanzen.
Bei der Entwicklung der Maschine kam Van de Ven in Kontakt mit Festo. „Man hat mir von Anfang an bei der Auswahl und Integration der verschiedenen Bereiche geholfen. Das Drehen und Schneiden ist der spannendste Teil. Um zu sehen, wie wir dies mit Komponenten von Festo realisieren können, haben wir Rosenzweige und deren Halter an das Entwicklungszentrum von Festo in Delft geschickt. Eine Woche später erhielt ich ein Video vom Team mit den neuesten Ergebnissen. Ich war überrascht, wie weit man in einer Woche gekommen war! Wir haben dann begonnen, ein Testmodul mit Komponenten von Festo zu bauen und unsere Kunden eingeladen, dies mit eigenen Augen zu sehen.“
Van de Ven möchte möglichst viele Komponenten aus einer Hand beziehen. „Wo immer möglich, verwende ich Festo. Sonst besteht die Gefahr, dass sich die Lieferanten gegenseitig beschuldigen, wenn etwas nicht funktioniert. Und genau darunter leidet dann der Endkunde. Zu den Modulen gehören nun Linearführungen und Pneumatik von Festo, SPS, ein HMI und Ventilinseln. Mittlerweile haben wir eine komplette Maschine mit unseren neu entwickelten Modulen umgerüstet und in Betrieb genommen. Jedes Modul hat seine eigene SPS, da diese Rechenleistung für die Bildverarbeitung benötigt wird. Für die Hauptsteuerung haben wir eine HMI und neue Ventilinseln verwendet. Während der Entwicklung der Maschine lief die Produktentwicklung bei Festo wie gewohnt weiter, so dass wir auf die neueste HMI umsteigen konnten. Die bis dahin in der vorherigen Generation geleistete Arbeit ließ sich erstaunlich leicht auf die neue Generation übertragen. Die Plattform ist viel schneller geworden, die Struktur haben wir beibehalten.“ Während des Prozesses hat Van de Ven die Unterstützung von Festo als sehr wertvoll empfunden. „Festo berücksichtigt den Bedarf an einer bestimmten Lösung. Warum sollte man einen Schrittmotor verwenden, wenn man eine Funktion auch mit Pneumatik ausführen kann?“
Eine der speziellsten Komponenten, die Van de Ven in seiner Rosenpflückmaschine einsetzt, ist die neue Ventilinsel VTUX von Festo. Jeroen Holt von Festo erzählt mehr über die Technik dieser Ventilinsel. „Das Besondere an dieser Insel ist, dass sie sich sowohl für eine dezentrale als auch für eine zentrale Aufstellung von Maschinen eignet. In diesem Fall ist diese Steuerung dezentralisiert. Hier muss diese Insel nicht in einem separaten Schaltschrank untergebracht werden, sondern kann, auch dank ihrer IP-Schutzart, einfach im offenen Raum installiert werden. Und es ist ein sehr kompaktes Produkt mit einem viel kleineren Bauraum als seine Vorgänger, was große Designvorteile bietet.“ Van de Ven entschied sich für den Einsatz einer dezentralen Steuerung vor allem wegen des geringeren Verkabelungsaufwands in der Maschine: „Man kann mit seinen Anschlusspunkten näher an den Sensoren sein“, weniger IO im Schaltschrank, was weniger Platz im Schaltschrank bedeutet und somit weniger Arbeit an den Schaltschränken. „Selbst wenn ein Kabel ausgetauscht werden muss, muss man nicht durch einen Gabelkopf in den Schrank, sondern nur zur Insel VTUX.“
Van de Ven erzählt, dass er bei der ersten Entwicklung mit dem Vorgänger der VTUX, der VTUG, gearbeitet hat. „Diese hatte eine Aluminium-Grundplatte und kann in Einzelteile zerlegt werden. Diese Weiterentwicklung macht die VTUX zur Zukunft der Ventilinsel“, nickt er. „Diese VTUX ist vielseitiger und leichter.“ Dank der internen seriellen Buchse lassen sich bis zu 128 Ventilfunktionen zuweisen. „Wir müssen nicht jedes Ventil und jeden Sensor einzeln verdrahten. Wir gehen einmal mit Luft, Strom und Kommunikation auf die Insel. Und wo wir früher zwei Schaltschränke brauchten, um alles unterzubringen, reicht jetzt ein Schrank aus. Dank der dezentralen Steuerung lässt sich alles schön unabhängig voneinander bedienen.“
Laut Van de Ven ist der größte Mehrwert die Zeitersparnis. „Wir sparen Arbeitsstunden, so dass sich der Anschaffungswert sehr schnell amortisiert.“ Aber auch die Informationen zur Datenkommunikation wollen Holt und Van de Ven nicht unerwähnt lassen. Die neue Festo Automatisierungsplattform CPX-AP-A bietet verschiedene Kommunikationsmöglichkeiten für schnelle und fehlerfreie IO zwischen Komponenten und mit erweiterten Diagnosefunktionen. Holt: „Wenn irgendwo ein Kabel bricht, beispielsweise in einem der Sensoren, ist die Bruchstelle sofort sichtbar.“ Und das ist ganz einfach, so erklärt er: „In die VTUX werden alle Tags eingelesen, man muss sie nur noch selbst zuordnen.“ Von der neuen Ventilinsel verwendet Van de Ven 9 Stück pro Maschine. Für jedes Rosenschneidemodul gibt es eine Insel oben, eine unten und eine am Hauptgerät.
Die Geschwindigkeit ist für die erforderliche Kraft und den erforderlichen Hub oft ausschlaggebend. Aber man muss auch die Verschmutzung eines Zylinders berücksichtigen, denn man arbeitet schließlich in einer schmutzigen und staubigen Umgebung. Die VTUX hat ein IP 67 Rating, und das ist bei den Betriebsbedingungen dieser Anwendung ein wichtiger und entscheidender Faktor.
Van de Ven war im November 2023 einer der ersten Kunden von der VTUX. „Wenn Festo so etwas entwickelt, möchte ich das nicht so sofort einzusetzen. Ich bin in Esslingen in der Fabrik gewesen. Wenn man sieht, wie gründlich und ausgiebig dort alles getestet wird, habe ich vollstes Vertrauen in das Team von Festo.“ Und auch die Zusammenarbeit mit Holt verläuft sehr reibungslos. „Ich zeige, was ich brauche, und Jeroen zeigt mir die Möglichkeiten auf. Wir sind die ganze Maschine gemeinsam durchgegangen. Gemeinsam legen wir dann fest, was wir machen wollen und er kommt mit den Antworten und weiteren Informationen. Wir wollen, dass die Maschine auch in zehn Jahren noch einsatzfähig ist, daher ist die Erwartung an das Ende der Lebensdauer wichtig, und Jeroen denkt mit uns über die neuen Entwicklungen nach.“ Holt nickt zustimmend. „Das Mitdenken ist wirklich ausschlaggebend, ich kenne den ganzen Prozess und wir gehen von einer Grundidee mit offenen Fragen aus. Das mache ich gerne.“
Van de Ven ist zufrieden, wie sich zeigt. „Wir haben unseren eigenen Algorithmus geschrieben, um den gesamten Prozess zu beschleunigen. Dafür brauchten wir mehr Rechenleistung als im alten System. Das ist uns mehr als gelungen. Außerdem wollten wir zwei einzigartige Prozesse trennen, die gleichzeitig ablaufen. Dazu haben wir zwei Warteschlangen, jede mit einem eigenen Kern in der SPS. Die Zykluszeit ist und bleibt entscheidend. Wir sind jetzt bei vier Millisekunden und setzen auf zwei.“
Aventec ist ein Maschinenbauunternehmen, das Maschinen entwirft, baut und in Betrieb nimmt. Spezialisiert auf Automatisierungslösungen für den Gartenbau entwickelt Aventec technische Lösungen und setzt diese vom Entwurf über den Prototypen und das Engineering bis hin zur Inbetriebnahme um – elektrisch, mechanisch und softwaretechnisch.
Von der eigenen Werkstatt in Heesch/Niederlande aus bietet Aventec alle erforderlichen Fachbereiche, um den Kunden umfassend zu unterstützen.