O kousek vlásku

Tobias Lacroix, vedoucí oddělení mikro vstřikování, je s novou plně elektrickou vstřikovací strojí IntElect od Sumitomo (SHI) Demag naprosto spokojen: „Na nejvyšší přesnosti dílce záleží, aby bylo možné garantovat fluidní funkční design rychlého testu a tím i stoprocentně spolehlivý výsledek – a to se nám s tímto strojem podařilo.“ (Foto: Sumitomo (SHI) Demag) / Tobias Lacroix, vedoucí oddělení mikro vstřikování, je s novým plně elektrickým vstřikovacím strojem IntElect od Sumitomo (SHI) Demag více než spokojen: „Díl musí být extrémně přesný, aby vyhověl fluidnímu funkčnímu designu rychlého testu. Pouze vysoce přesný díl může zaručit 100% spolehlivý výsledek – a tento stroj to dokáže.“ (Fotografie od Sumitomo (SHI) Demag)

Šestiosý robot s kloubovým ramenem odebere hotové testovací součástky z čtyřnásobného formy a poté je umístí na malého přepravníka. (Fotografie: Sumitomo (SHI) Demag) / The six-axis articulated arm robot removes the finished test components from the 4-cavity mould and places them onto a small load carrier. (Photo by Sumitomo (SHI) Demag)

Pokud je přepravka plná, zmizí na dopravníku směrem do montážní haly. Celý proces je zcela uzavřený; prach a jiné nečistoty nemají šanci. (Foto: Sumitomo (SHI) Demag) / Jakmile je přepravka plná, dopravník ji přemístí do montážní haly. Celý proces probíhá v plně uzavřeném prostředí: prach a další kontaminace jsou vyloučeny. (Fotografie od Sumitomo (SHI) Demag)

Během výroby je pohled povolen pouze skrze skleněné okno. Podmínky čistého prostoru třídy 7 – od vstřikovacího stroje přes automatizaci až po montáž – zakazují jakýkoli bližší kontakt. (Foto: Sumitomo (SHI) Demag) / Během aktivní výroby může být proces sledován pouze skrze skleněné okno. Podmínky čistého prostoru třídy 7, vstřikovací stroj, automatizační zařízení a montáž nesmí přijít do těsného kontaktu s obsluhou. (Fotografie od Sumitomo (SHI) Demag)

Pravidelně odebírá obsluha stroje jednotlivé součásti rychlého testu z výrobního procesu prostřednictvím QS zásuvky. V interním zkušebním laboratoři tyto součásti důkladně testují odborníci. (Foto: Sumitomo (SHI) Demag)

Zde platí "zákaz zakrývání obličeje": zaměstnanci sestavují a balí výrobky za podmínek čisté místnosti třídy 7 – do finálních produktů nesmí proniknout žádný vlas nebo prach. (Foto: thinXXS) / V této oblasti jsou lidé povinni nosit masky: zaměstnanci sestavují a balí výrobky za podmínek čisté místnosti třídy 7 – výrobky musí být udržovány bez kontaminace vlasy nebo prachem. (Fotografie od thinXXS)

Co vypadá jako dílo z muzea moderního umění, skutečně ukazuje jemné kanálky a struktury jednorázového rychlého testu – výrazně zvětšené. (Foto: thinXXS) / Toto není dílo moderního umění, ale zvětšený obrázek jemných kanálků a struktur jednorázového rychlého testu. (Fotografie: thinXXS)

Mikrostruktury, které již nejsou rozlišitelné pouhým okem, se při každém výstřelu uvolní ze vstřikovací formy. Každá součást je téměř klonem své předchůdkyně. (Foto: thinXXS) / These intricate microstructures are so delicate that they are no longer visible to the naked eye. The injection moulding machine produces these structures with every shot. They are virtually identical: each part is almost a clone of the one that was produced before. (Photo by thinXXS)

„Jsme vždy nejlepší, když jde o přesnost. Ukazujeme našim zákazníkům cestu od prvního výrobního konceptu až po výhodnou sériovou výrobu produktů,“ shrnuje výkonný ředitel Dieter Cronauer silné stránky společnosti thinXXS. (Foto: thinXXS) / „Vynikáme, když je potřeba vysoká přesnost. Vedeme naše zákazníky od počátečního výrobního konceptu až po nákladově efektivní velkoplošnou výrobu,“ shrnuje člen představenstva Dieter Cronauer silné stránky thinXXS. (Fotografie: thinXXS)

Malý, jemný, přesný – v těchto kategoriích myslí zaměstnanci společnosti thinXXS Microtechnology AG ve Zweibrückenu. Společnost vyrábí jednorázové rychlotesty mimo jiné pro lékařskou diagnostiku. Zákazníky jsou výrobci farmaceutik a diagnostických zařízení, kteří například vyvíjejí detekční metody pro bakteriální infekce nebo rakovinné buňky v krvi. Aby cesta od laboratoře do nemocnic a lékařských ordinací byla jednodušší, musí být tyto metody uvedeny na trh jako snadno ovladatelné rychlotesty. Tady přichází na scénu mikrotechnologický ševcovský dílna blízko francouzské hranice.

Jako spin-off vstřikovací divize Ústavu mikrotechnologie v Mainzu v roce 2001 začala společnost s 13 zaměstnanci a podle představenstva Dietera Cronauera se ihned specializovala na segment, ve kterém byla doma: „Odjakživa se zabýváme mikrospritzgusem a montáží, to je naše know-how. V oblasti nástrojů a forem máme jedinečnou přednost. To naši zákazníci vědí, a proto k nám do Zweibrückenu jezdí dokonce firmy z Kalifornie.“ V současnosti zaměstnává thinXXS 75 pracovníků. Vlastní hala o rozloze 350 m² je určena pro vstřikovací provoz, montáž, logistiku a balení, poptávka po jejich výliscích je velká. 90 procent zákazníků pochází z Evropy a Severní Ameriky, mezi nimi například Daktari Diagnostics a Emerald BioSystems ze Spojených států, DST Diagnostische Systeme & Technologien GmbH z Německa a Trinean z Belgie. „Jsme vždy dobří, když jde o přesnost. Ukazujeme našim zákazníkům cestu od prvního výrobního konceptu až po cenově výhodnou sériovou výrobu produktů. Protože naši zákazníci investují miliony do vývoje diagnostiky a na konci dne potřebují vysoké prodejní marže, aby se jejich investice vyplatily,“ popisuje Cronauer svůj byznys.

Nezbytné: nejvyšší přesnost

Srdcem Zweibrückenu je vstřikovací provoz. Vlastní výroba nástrojů v domě vytváří formy s kanály a strukturami v mikrometrovém rozsahu. Z nich vznikají makroskopické díly s mikrostrukturovanými oblastmi, například ve formátu kreditní karty. Ultrajemné frézy vytvářejí z návrhů konstruktérů mikrostruktury v nástrojích. Pouhým okem již není možné rozeznat jemné geometrie v jejich rozmanitosti.

V diagnostice jde vždy o malé množství. Kapka krve musí stačit k určení během několika minut, zda je pacient nakažen infekcí, a pokud ano, v jaké míře. Krev a látka integrovaná v kapalinové zásobě rychlotestu se smíchají a v samostatné vyhodnocovací jednotce rychle ukážou výsledek – podobně jako u těhotenského testu. Kanály plastového dílu, který test obsahuje, musí vést definované množství kapaliny v přesně stanovené rychlosti. Výzvu popisuje Tobias Lacroix, vedoucí mikro vstřikovacího oddělení: „Záleží na nejvyšší přesnosti dílu, aby bylo možné garantovat fluidní funkční design rychlotestu a tím i stoprocentně spolehlivý výsledek. Jde o rozměry menší než šířka vlasu a to při velmi náročné geometrii.“

Je zřejmé, že u takového high-tech dílu musí i vstřikovací stroj splňovat požadavky mikrostrukturální techniky. Každý zrnko prachu v výrobním procesu by pro thinXXS znamenalo katastrofu. Celý proces proto probíhá v čistém prostoru. Vstřikovací stroj pro bakteriální rychlotest pochází od společnosti Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH ze Schwaigu. Stojí v čistém prostoru třídy 8 s dodatečným krytem stroje včetně celé automatizace, což zajišťuje podmínky čistého prostoru třídy 7. Jedná se o plně elektrický vstřikovací stroj typu IntElect 100-180, který dodala společnost Sumitomo (SHI) Demag jako hlavní dodavatel s manipulačním systémem a automatizací.

Tolerance dílů v mikrometrech

Se třemi různými čtyřnástrojovými formami vznikají na stroji komponenty, ze kterých zaměstnanci v montáži sestavují jednorázový rychlotest. Se vstřikovacím množstvím přibližně 12 g stroj vyrábí testovací prvky s hmotností 2,7 g ve třísměnném provozu. Dvě sestavy jsou vyrobeny z přírodního PMMA, třetí z modře zbarveného polypropylenu. „Klíčové pro nás bylo, že s tímto vstřikovacím strojem můžeme dosáhnout extrémně vysoké přesnosti zobrazení a reprodukovatelnosti s tolerancemi dílů v mikrometrech. Navíc jsme potřebovali automatizační systém, který přímo vede hotové díly do montáže, opět v čistém prostoru třídy 7. Rozhodli jsme se pro Sumitomo (SHI) Demag, protože nás přesvědčil propracovaný koncept, dodací lhůta v krátkém čase, poměr cena/výkon a naše pozitivní zkušenosti s dalším strojem od Sumitomo (SHI) Demag. Technická podpora ze strany servisu je opravdu vynikající,“ vysvětluje Lacroix.

Za zavřenými dveřmi

Sušené granuláty se pomocí dopravního a dávkovacího zařízení dostávají do plastifikační jednotky IntElect. Nástroj na straně zákazníka je ohřát na přibližně 90 °C vodou. Zařízení je připojeno k vstřikovacímu stroji přes rozhraní CAN Bus. S poměrem L/D 20 a uzavírací silou 1000 kN produkuje IntElect během 16sekundových cyklů rychlotestové prvky. Přepínatelná zpětná blokace activeLock zajišťuje, že od okamžiku začátku vstřikování nemůže tavenina zpět proudit do šneku. Především u dílů jako tyto je důležitá vysoká přesnost a stálost procesu, aby bylo možné dodržet přísné tolerance.

Šestiosý robot od Stäubli odebírá hotové komponenty z formy a ukládá je do malé přepravky (KLT). Jakmile je přepravka plná, odjede na dopravní linku a přímo do přilehlé montážní místnosti. Odebírací oblast včetně dopravního zařízení je plně uzavřená. Pro pravidelnou kontrolu kvality lékařských dílů obsluhuje pracovník kontroly požadavků tlačítko, které aktivuje QS zásuvku. Zaměstnanec poté vloží zásuvku do stroje, robot na ni položí zkoušenou šarži tak, aby ji mohl tým kontroly kvality podrobně prozkoumat a následně vyřadit. Senzory sledují, zda je zásuvka na místě pro uložení v kabině, kontrolují místo odložení, dopravní linku, robotický uchopovač a vyjímání dílů ze formy.

Celý proces probíhá plně automaticky za zavřenými dveřmi, viditelný pouze přes skleněnou stěnu čistící kabiny. Nadšení z dodavatele Sumitomo (SHI) Demag je u Lacroixe upřímné: „Celý systém pracuje naprosto přesně a reprodukovatelně. Při GMP validaci nám Sumitomo (SHI) Demag skvěle pomohlo a vše proběhlo bez problémů. Líbilo se mi, že jsme měli kontaktní osobu, která se starala o všechny technické a administrativní záležitosti celé linky. Jsem opravdu naprosto spokojen!“