Čistá záležitost - vstřikovací stroj s integrovaným robotem za podmínek čistého prostředí

Čistá záležitost - vstřikovací stroj s integrovaným robotem za podmínek čistého prostředí

Výroba zdravotnických technických produktů patří k nejcitlivějším oblastem v strojírenství a konstrukci zařízení. Stoprocentní zvládnutí výrobních procesů za čistých podmínek znamená jeden z klíčových požadavků v oblasti medicíny, který splňuje vstřikovací buňka od Engel s integrovaným robotem od Stäubli v čistém prostředí.

Premiéra Engel e-victory 50, navržené speciálně pro požadavky na čisté prostředí, na světovém veletrhu plastů K 2007 vzbudila pozornost odborné veřejnosti. Celkové řešení pro výrobu zdravotnických komponentů a hromadných lékařských výrobků nabízí uživatelům zajímavé a ekonomické řešení z jednoho zdroje. Tato vstřikovací stroj s tahem 500 kN je podle GMP způsobilý pro použití v čistém prostředí.

Rozhodující výhodu pro uživatele shrnuje Dipl.-Ing. Christoph Lhota, vedoucí obchodního oddělení Medical ve společnosti Engel Austria: „Naši zákazníci od nás mohou na přání dostat funkční, hotovou vstřikovací buňku se všemi komponenty z jednoho zdroje. Pod heslem Plug & Play může uživatel ihned začít s výrobou svých zdravotnických dílů. Pokud se změní spektrum dílů, lze buňku díky vysoké flexibilitě, kterou mimo jiné umožňuje použití šestiosého robota pro manipulaci s díly, rychle a jednoduše přizpůsobit novým požadavkům.“

Spektrum dílů, které lze na stroji vstřikovat, je široké. Obecně se jedná o zdravotnické produkty pro jednorázové použití. Sortiment sahá od systémů podávání léků, jako jsou injekční stříkačky, infuzní sety, transfuzní a dialyzační zařízení, přes centrifugy, krevní filtry, inhalátory, produkty pro péči o diabetiky až po implantáty pro fixaci fraktur. Na premiéře na veletrhu v Düsseldorfu vyráběl stroj za nejvyšších čistotních podmínek mikrofluidické testovací prvky, tzv. „Labs on a chip“ (LOC), které byly ještě v čistém prostředí baleny do sáčků. Tyto LOC slouží k rychlé analýze tělesných tekutin přímo na místě, což je dnes možné ve velkých laboratořích.

Stroj vyvinula společnost Engel podle předpisů c´GMP (current Good Manufacturing Practice) americké FDA (Food and Drug Administration). Aby bylo možné vývojové práce realizovat za reálných podmínek, investovali v rakouském vývojovém centru v sídle ve Šverthbergu do čistého prostoru třídy 6 podle DIN EN ISO 14644-1. „Zhruba 95 procent zdravotnických aplikací v plastovém průmyslu probíhá v čistotní třídě GMP C+D, což odpovídá ISO 7 a 8. Čistotnost našich strojů tyto požadavky bez problémů splňuje. Pokud je potřeba, můžeme splnit i přísnější normy. U strojů s použitým Stäubli TX 40 v čistém prostředí je dodržení této třídy čistoty bez problémů,“ říká Lhota. Robot dokonce dosahuje mnohem náročnější třídy čistoty
ISO 4.

Bezramenná uzavírací jednotka s významnými výhodami

Specifikem vstřikovacích strojů Engel-victory je bezramenná uzavírací jednotka. Tento konstrukční tvar, který podle Christoph Lhoty nabízí pouze Engel, přináší několik klíčových výhod. Patří mezi ně volně přístupný prostor pro vložení nástroje a velký prostor pro integraci robota uvnitř stroje. Další výhodou bezramenné konstrukce je, že je ideální pro použití v čistých prostorách, protože ramena jako zdroj nečistot chybí a víření způsobené překážkami v laminárním proudění vzduchu v čistém prostředí je eliminováno.

Proč Engel Austria mimo jiné používá v této buňce robot Stäubli TX 40, shrnuje Dipl.-Ing. Christoph Lhota: „Jedním z kritérií byla samozřejmě výrobní čistotnost robotu TX 40. Navíc je tento robot extrémně kompaktní, což umožňuje jednoduchou integraci uvnitř stroje na optimální pozici. To znamená, že robota nemusíme umisťovat nad výrobek, ale můžeme ho umístit do roviny s produktem, což neovlivní negativně laminární proudění vzduchu, které v čistých prostorách ve více než 90 % případů proudí shora dolů.“
Dále má Stäubli v medicínském oboru zvlášť dobré jméno. Obecně však může Engel integrovat i roboty jiných výrobců, ale pouze za předpokladu, že tyto roboty splňují požadovanou čistotnost.

Jednoduchá obsluha robota

Integrace robota Stäubli do stroje e-victory se projevuje i v dalším bodu, v jednoduché obsluze. Společnost Stäubli nabízí s vlastním vývojem softwaru VALplast, který výrazně zjednodušuje obsluhu a programování robotů v oblasti vstřikování. Připojení k vstřikovacím strojům je rychlé a jednoduché přes standardizované rozhraní Euromap. Intuitivní a uživatelsky přívětivé rozhraní umožňuje rychlé naprogramování robotů. Předdefinované funkce a stavebnicové prvky výrazně usnadňují tvorbu programů a pohybových sekvencí. Není tedy třeba hlubokých specializovaných znalostí.

Obor úkolů robota uvnitř stroje je omezen na čisté manipulace. TX40 zvládá vyjmutí dílů z formy a jejich odložení na dopravník. S vyšší teplotou v vstřikovací buňce si šestiosý robot dobře poradí. Teplotní výkyvy mezi startem vlny a prací po několika hodinách výroby robot neznepokojují. Vysoce přesná práce robota je pro tyto aplikace zcela dostačující. Kromě kompaktnosti a čistotnosti je pro Engel nejvyšší prioritou spolehlivost strojů Stäubli. „Když stojí robot, stojí i celý stroj. A výrobní výpadky si nemůžeme ani nechceme dovolit,“ říká Lhota.

Lineární systémy versus robot

Engel sám každý rok vyrábí přes 1000 vlastních lineárních manipulačních systémů pro vstřikovací stroje. Rozhodnutí pro integraci šestiosého robota u tohoto stroje vysvětluje Christoph Lhota takto: „Naše použití závisí na aplikaci. Obvykle používáme naše lineární systémy, když je třeba jejich řízení plně integrovat do řízení stroje a když je klíčová velmi krátká doba cyklu. Šestiosé roboty se používají tehdy, když je nutné pracovat v čistém prostředí a když musí být buňka velmi kompaktní, tedy manipulace s díly musí být uvnitř buňky. Dalším důvodem pro použití šestiosých robotů může být převzetí následných operací na výstřihu dílu nebo obecně vysoká flexibilita.“

Výrobu a konstrukci uchopovacích zařízení také rádi zajišťují rakouští inženýři sami. Často využívají standardní moduly od známých výrobců, všechny další úpravy a individualizace pak realizují ve vlastním domě. Vysoce vyspělá výroba, která je v Česku často vnímána jako nedostatek, je v Rakousku důsledně využívána k vlastnímu prospěchu. Jsou rychlí, flexibilní, nezávislí. A to nejen při výrobě uchopovacích zařízení.

Obrázek: Bezramenná uzavírací jednotka přináší několik klíčových výhod, například volně přístupný prostor pro vložení nástroje a dostatek místa pro integraci robota uvnitř stroje.