Anforderungen an Touchscreens

Einsatz in der Lebensmittelverarbeitung

14. März 2022, 15:20 Uhr | Von Jörn Wittig, Head of Product Management Specialized Division bei Data Modul
Maria_Savenko/stock.adobe.com
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Hygiene und kompromisslose Sauberkeit sind die Eckpfeiler für qualitativ hochwertige Lebensmittel. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an HMIs und Touchscreens in der Lebensmittelindustrie.

Für Produktionsstätten der Lebensmittelindustrie gelten zahlreiche nationale bzw. internationale Normen und Regularien. Über sie will der Gesetzgeber das Einhalten hygienischer Standards sicherstellen. Neben strengen Hygienevorgaben müssen die Touchscreens zusätzlich anspruchsvollen Umgebungsbedingungen standhalten: stark schwankenden Temperaturbereichen, hoher Luftfeuchtigkeit, scharfen Reinigungsmitteln sowie Schlägen und Kratzen. Gleichzeitig sollen die Geräte langlebig sowie wartungsarm sein und unter allen genannten Bedingungen zuverlässig und uneingeschränkt bedienbar sein. Wie schnell eine Produktzulassung erteilt wird, hängt maßgeblich von der richtigen Auswahl der einzelnen Subsysteme ab. Dazu gehören Display, Steuereinheit, Coverglas, Touch-Sensor, Touch Controller und Gehäuse.

Gehäusedesigns für hohe Hygieneanforderungen

Um erhöhte Hygiene und einfache Reinigung zu gewährleisten, muss das Gehäuse darauf ausgelegt werden, dass potenzielle Schmutzansammlungen, schwer zu reinigende Bereiche und Lüftungsschlitze vermieden werden. Letzteres verbietet sich durch die geforderte IP-Schutzart und erhöht die Anforderungen an das Wärmemanagement. Darüber hinaus sollte das Design idealerweise ohne Schmutzkanten und über geringe Spaltmaße verfügen, um möglichst wenig potenzielle Verunreinigungsbereiche zu enthalten. Unvermeidliche Spaltmaße können mittels Gap Filling oder mit Steckdichtung (luftdicht) verschlossen werden, sodass eine hygienische Reinigung gewährleistet bleibt.

Bei der Auswahl der Gehäusematerialien gilt in der Lebensmittelindustrie der Standard NSF/ANSI 169-2016, sodass letztlich zwischen Edelstahl und Kunststoff gewählt wird. Edelstahl weist einige Vorteile auf: Es ist leicht zu verarbeiten, hygienisch, korrosionsbeständig, temperaturbeständig und zeigt auch nach Jahren nur sehr geringe Verschleißerscheinungen. Dafür ist es deutlich teurer. Bei Kunststoff muss darauf geachtet werden, dass es auch bei häufigem Kontakt mit scharfen Reinigungsmitteln nicht spröde wird. Oft wird eine Kombination aus Edelstahl für die Frontseite und Kunststoff für alle anderen Teile gewählt, die nicht sichtbar sind oder nicht mit dem Lebensmittel in Berührung kommen.

Covergläser – Materialwahl und Bearbeitungen

Auch bei Covergläsern ist es wichtig, dass die Oberfläche nicht durch den Kontakt mit Lebensmitteln oder Reinigungschemikalien angegriffen wird. Darüber hinaus muss die Materialstärke und die Art des Coverglases so gewählt werden, dass der Steel Ball Drop Test gemäßg NSF/ANSI 51-2014 nach Einbau in ein Komplettsystem bestanden wird. Auf diese Weise soll eine Beschädigung des Coverglases und damit eine potenzielle Kontamination von Lebensmitteln durch Bruchstücke und Glassplitter ausgeschlossen werden. Bei Touchdisplays sorgt die Verklebung zwischen Display und Touch-Sensor für die nötige Stabilität und Splitterschutz. Bei Anwendungen ohne Touch kann eine Splitterschutzfolie angebracht werden.

Alternativ ist auch Plexiglas möglich, das bei Krafteinwirkung nicht splittert. Das Deckglas kann zusätzlich mattiert werden (Antiglare/AG), wodurch Reflexionen in hellen Umgebungsbedingungen reduziert werden. Mithilfe einer sogenannten AFP-Oberfläche (Anti-Fingerprint) lassen sich Fingerabdrücke sehr leicht von der Glasoberfläche entfernen. Rückseitig aufgebrachte Bedruckungen oder zusätzliche Sensorik sorgen zudem für eine homogene Oberfläche, die problemlos gereinigt werden kann, und tragen zur Einhaltung eines durchgängigen Hygienekonzeptes bei.

Moderne PCAP-Touchsysteme in der Lebensmittelindustrie

Ursprünglich wurden in der Lebensmittelindustrie Folientastaturen eingesetzt. Durch ihre geschlossene Oberfläche und hohe Beständigkeit gegen Flüssigkeiten eignen sie sich sehr gut für diesen Anwendungsbereich. Zudem kann durch die Verwendung von Kurzhubtasten eine Tastenbetätigung haptisch spürbar gemacht werden, was benutzerbedingte Eingabefehler größtenteils verhindert. Trotzdem geht der Trend klar zu Touchdisplays, weil ihre Glasoberfläche wesentlich leichter zu reinigen ist und ihre Bedienung deutlich intuitiver ist.

Auch typische Probleme der ersten Gerätegenerationen wie Ghost Touches durch Einfluss von Flüssigkeiten, starke Temperaturschwankungen oder elektromagnetische Störungen sind mittlerweile gut beherrscht. Sie lassen sich über die richtigen Touch-Einstellungen eliminieren. Dafür nötig ist eine spezielle Software, wie beispielsweise der easyAanalyzer von Data Modul. Hiermit können auf Wunsch die Touch-Einstellungen für die jeweilige Anwendung angepasst werden. Auch lassen sich Single Touch, Handballenunterdrückung oder Bedienbarkeit mit Handschuhen entsprechend implementieren.

Ein weiterer wichtiger Aspekt für die zuverlässige Steuerung des Touch-Systems ist die Wahl des passenden LCD-Controller-Boards. Moderne Boards – zum Beispiel die eMotion LCD-Controller Boards – benötigen nur noch eine einzige USB-Typ-C-Schnittstelle. Dadurch kann das Gehäuse schlanker ausgelegt werden und der Anwender erhält einen einfach zu integrierenden Monitor, für den er keine zusätzlichen Kabel benötigt.

Alle Komponenten aus einer Hand

Die Normen und Richtlinien in der lebensmittelverarbeitenden Industrie sind hoch und werden in Zukunft noch strenger ausfallen. Für den Einsatz von Geräten mit HMI stellt dies oftmals eine besondere Herausforderung dar. Die Komplexität der Projekte hängt dabei stark von dem jeweiligen Einsatzzweck, den Kundenwünschen, aber auch von geltenden Richtlinien und Standards ab. Zur erfolgreichen Umsetzung und Implementierung empfiehlt es sich bereits bei der Produktentwicklung mit einem spezialisierten Technologiepartner zusammenzuarbeiten. Gemeinsam können so passende Konzepte entwickelt, Material- und Komponentenauswahl getroffen und nötige Produktzulassungen schnell und effizient erreicht werden. 

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