Estudo, conceção e desenvolvimento de um processo automático de etiquetagem em embalagens flexíveis

Abstract

A etiquetagem de produtos tem vindo a provar-se como um dos fatores que pode fazer a diferença no mercado altamente competitivo da atualidade. Esta, muitas vezes confundida com o logótipo da marca, apresenta-se de formas distintas, desde a atratividade das combinações de cores de uma embalagem à harmonia visual da exatidão com que estas conseguem ser colocadas na mesma secção de um produto. A automatização desta parte do processo de produção, para além da influência na cadência de produção e qualidade de vida de operários, faz-se notar na repetibilidade com que se consegue desempenhar a função para a qual foi projetada. O objetivo da presente dissertação é desenvolver um sistema de etiquetagem capaz de aplicar etiquetas em ambas as faces de um rolo de sacos de plástico. Numa das faces deverá ser aplicada a etiqueta individual em cada saco e, na face oposta, é aplicada a etiqueta de conjunto que identifica um total de cinco sacos. Este processo é feito exclusivamente de forma manual e, devido ao aumento das necessidades produtivas, a empresa Maia & Borges pretende automatizá-lo. Para a elaboração do sistema recorreu-se, inicialmente, à elaboração da revisão de literatura, de modo a perceber como se desenvolveram as embalagens e as etiquetas até ao contexto atual. Seguidamente, elaborou-se um estudo do mercado para reunir informações como os métodos de aplicação presentes na indústria e os elementos constituintes de uma máquina de etiquetagem. Estudaram-se, ainda, mecanismos de controlo de tensão, já que estes impactam a qualidade da aplicação da etiqueta. Posteriormente, fez-se um estudo referente à atual produção da empresa, definindo-se métodos organizacionais que contribuem para o aumento da mesma. Foi possível, ainda, calcular o aumento necessário da produção para alcançar os objetivos da empresa. Para o desenvolvimento de soluções do projeto, começou-se pela árvore de objetivos, diagrama de funções, estabelecimento das especificações do produto e mapa morfológico, chegando-se a uma solução conceptual final que foi complementada com a escolha e dimensionamento dos motores e sensores que constituem o sistema. Posto isto, foi feita a modelação da máquina, os desenhos técnicos dos componentes e a explicação de cada um dos sistemas que a constitui. Por fim, a partir do Grafcet do funcionamento do equipamento, elaborou-se um programa para PLC em linguagem Ladder para o controlo do funcionamento de todo o sistema de etiquetagem. A principal especificação do projeto foi a etiquetagem individual dos sacos que, para além de conseguida com uma cadência de produção acima do esperado, foi complementada com a etiquetagem do conjunto dos sacos de plástico.

Product labelling has been proving to be one of the factors that can make a difference in today's highly competitive market. Despite being often mistaken for the brand logo, it reveals itself in diverse aspects, namely in the attractiveness of the colour combination of a package and in the visual harmony of the product arrangement within each section. The automation of this part of the production process not only addresses the repeatability with which it can be performed but also has a favourable effect on the production pace and quality of life of the workers. The aim of the present dissertation is to develop a labelling system capable of applying labels to both sides of a plastic bag roll. The individual label should be applied to each bag on one side and the set label, which identifies a total of five bags, on the other side. The company Maia & Borges intends to optimise this process as it is completely manual and also because there has been an increase in production needs. It was initially decided to create a literature review for the system in order to understand how packaging and labels have evolved up to the present day. Next, a market study was conducted to gather information such as the application methods present in the industry and the constituent elements of a labeling machine. Tension control mechanisms were also studied, as they impact the quality of the label application. Afterwards, a study was made concerning the company's current production, defining the organizational methods that contribute to its increase. It was also possible to calculate the production increase needed to achieve the company's goals. The project's development started with the objectives tree, the function diagram, the establishment of the product specifications, and the morphological map, arriving at a final conceptual solution that was complemented with the choice and sizing of the motors and sensors that constitute the system. After this, the machine was modeled, with technical drawings of the components and an explanation of each of the systems that comprise it. Finally, from the standpoint of the equipment's operation, a PLC program was developed in ladder language to control the operation of the entire labeling system. The main specification of the project was the individual labeling of the plastic bags, which, besides being achieved at a production rate above expectations, was complemented by the group labeling of all the plastic bags.