Asunto limpio - Máquina de inyección con robot integrado en condiciones de sala limpia

Asunto limpio - Máquina de inyección con robot integrado en condiciones de sala limpia

La fabricación de productos médicos pertenece a las áreas más sensibles en la ingeniería de máquinas y plantas. El dominio completo de los procesos de producción bajo condiciones de sala limpia significa uno de los requisitos centrales en el sector médico, que una célula de inyección de Engel con un robot de sala limpia integrado de Stäubli cumple de manera segura.

El estreno de una Engel e-victory 50 diseñada para cumplir con los requisitos de sala limpia en la feria mundial de plásticos K 2007 causó revuelo entre los profesionales del sector. La solución integral para la producción de componentes médicos y artículos de masa médica ofrece a los usuarios una solución interesante y económica de una sola fuente. La máquina de inyección con una fuerza de cierre de 500 kN está calificada según GMP para su uso en sala limpia.

La ventaja decisiva para los usuarios la resume el ingeniero Christoph Lhota, jefe del área de negocio Medical en Engel Austria: «Nuestros clientes reciben de nosotros, si lo desean, una célula de inyección funcional y llave en mano, con todos los componentes. Bajo el lema Plug & Play, el usuario puede comenzar inmediatamente con la producción de sus piezas médicas. Si cambia el espectro de piezas, gracias a su alta flexibilidad, que se logra en parte mediante el uso de un robot de seis ejes para la manipulación de piezas, la célula puede adaptarse rápida y fácilmente a la nueva tarea.»

El espectro de piezas que se pueden inyectar en la máquina es amplio. Básicamente, se trata de productos médicos para un solo uso. La gama va desde sistemas de administración de medicamentos como jeringas, sets de infusión, equipos de transfusión y diálisis, hasta centrifugadoras, filtros de sangre, inhaladores, productos para el cuidado de la diabetes e implantes para la fijación de fracturas. En el estreno en la feria de Düsseldorf K, la máquina produjo bajo condiciones de máxima pureza elementos de prueba microfluídicos, llamados «Labs on a chip» (LOC), que aún se empacaron en bolsas en la sala limpia. Estos LOC sirven para un análisis rápido de líquidos corporales en el lugar, algo que hoy en día es posible en grandes laboratorios.

La máquina fue desarrollada por Engel de acuerdo con las regulaciones c´GMP (current Good Manufacturing Practice) de la FDA estadounidense (Food and Drug Administration). Para poder realizar los trabajos de desarrollo en condiciones reales, los austríacos invirtieron en el centro técnico en la planta matriz de Schwertberg en una sala limpia de clase 6 según DIN EN ISO 14644-1. «Aproximadamente el 95 por ciento de las aplicaciones médicas en tecnología de plásticos se realizan en salas limpias de clase GMP C+D, que corresponden a ISO 7 y 8. La idoneidad de nuestras máquinas para salas limpias cumple estos requisitos sin restricciones. Si es necesario, podemos cumplir requisitos aún más estrictos. Para el robot Stäubli TX 40 en versión sala limpia, cumplir con esta clase de sala limpia no es un problema», dice Lhota. El robot incluso alcanza la clase de sala limpia
ISO 4.

Sistema de cierre sin pórtico con ventajas significativas

La particularidad de las máquinas de inyección Engel-victory radica en la unidad de cierre sin pórtico. Este diseño, que según Christoph Lhota solo ofrece Engel, presenta varias ventajas decisivas. Entre ellas, el espacio de instalación accesible libremente para la herramienta y mucho espacio para la integración del robot dentro de la máquina. Otra ventaja del diseño sin pórtico: ofrece condiciones ideales para su uso en salas limpias, ya que los pórticos como fuentes de suciedad se eliminan y se evitan turbulencias por contornos de obstrucción en el flujo laminar del aire en la sala limpia.

Por qué Engel Austria, entre otras cosas, utiliza el Stäubli TX 40 en esta célula, lo explica Christoph Lhota: «Un criterio fue, por supuesto, la idoneidad para sala limpia del TX 40, que viene de fábrica. Pero también destaca su construcción extremadamente compacta, que permite una integración sencilla dentro de la máquina en una posición óptima. Esto significa que no tenemos que colocar el robot sobre el producto, sino que podemos colocarlo en un nivel con el producto, lo que no afecta negativamente al flujo laminar del aire, que en salas limpias en más del 90 por ciento de los casos fluye de arriba hacia abajo.»
Además, Stäubli tiene una imagen especialmente buena en el sector médico. En general, Engel también puede integrar robots de otros fabricantes, pero solo si estos cumplen con los requisitos de sala limpia.

Fácil manejo del robot

La integración del robot Stäubli en la máquina e-victory se refleja en otro aspecto, la facilidad de manejo. Con VALplast, Stäubli ofrece un software de aplicación desarrollado por ellos mismos que simplifica mucho la operación y programación de los robots en el área de inyección. La conexión con las máquinas de inyección se realiza de forma rápida y sencilla mediante la interfaz Euromap estandarizada. La interfaz intuitiva y fácil de usar permite una programación rápida de los robots. Funciones y bloques predefinidos facilitan en gran medida la creación de programas y movimientos. Por lo tanto, no se requieren conocimientos especializados profundos.

El área de tareas del robot dentro de la máquina se limita a operaciones de manipulación pura. El TX40 se encarga de retirar las piezas del molde y colocarlas en una cinta transportadora. Con el aumento de la temperatura en la célula de inyección, el robot de seis ejes funciona perfectamente. Los cambios de temperatura entre el arranque al inicio del turno y el trabajo tras varias horas de producción tampoco afectan al robot. La alta precisión del robot es más que suficiente para estas aplicaciones. Además de su compacidad y compatibilidad con sala limpia, para Engel la fiabilidad de las máquinas Stäubli era la prioridad máxima. «Si el robot está, toda la máquina está. Y no podemos permitirnos, ni queremos, fallos en la producción», dice Lhota.

Sistemas lineales versus robots

Engel fabrica más de 1000 de sus propios sistemas lineales de manipulación para máquinas de inyección cada año. La decisión de integrar un robot de seis ejes en esta máquina, explica Christoph Lhota, se debe a: «El uso determina en nuestra empresa el componente que se emplea. Normalmente usamos nuestros sistemas lineales cuando su control debe integrarse completamente en el control de la máquina y cuando se requiere un ciclo extremadamente corto. Los robots de seis ejes, en cambio, se emplean cuando se trabaja en condiciones de sala limpia y cuando la célula debe ser muy compacta, por lo que la manipulación de extracción debe integrarse dentro de la célula. Otra razón para usar robots de seis ejes puede ser la transferencia de operaciones posteriores en la pieza inyectada y, en general, la alta flexibilidad.»

La construcción y fabricación de agarradores también la realiza con gusto Austria en su propio taller. Para ello, en ocasiones utilizan módulos estándar de fabricantes conocidos, pero todos los trabajos de adaptación y personalización los realizan en su propia casa. La alta profundidad de producción, que en Alemania a menudo se malinterpreta como una desventaja, en Austria se aprovecha de manera consistente en beneficio propio. Son rápidos, flexibles, independientes. Y esto no solo en la fabricación de agarradores.

Imagen: La unidad de cierre sin pórtico ofrece varias ventajas decisivas, como espacio de instalación accesible libremente para la herramienta y mucho espacio para la integración del robot dentro de la máquina.