Chose propre - Machine d'injection avec robot intégré sous conditions de salle blanche

Chose propre - Machine d'injection avec robot intégré sous conditions de salle blanche

La fabrication de produits médicotechniques fait partie des domaines les plus sensibles dans la construction de machines et d’installations. La maîtrise à 100 % des processus de production en conditions de salle blanche constitue l’une des exigences centrales dans le secteur médical, ce que réalise avec succès une cellule d’injection Engel équipée d’un robot de salle blanche intégré de Stäubli.

La première mondiale d’une Engel e-victory 50 conçue pour répondre aux exigences des salles blanches, présentée lors du salon mondial du plastique K 2007, a suscité l’intérêt du public spécialisé. La solution globale pour la production de composants médicotechniques et de produits de masse médicaux offre aux utilisateurs une solution intéressante et économique, clé en main. La machine d’injection, avec une force de fermeture de 500 kN, est conforme aux GMP pour une utilisation en salle blanche.

L’avantage décisif pour les utilisateurs est résumé par Dipl.-Ing. Christoph Lhota, responsable du secteur Medical chez Engel Austria : « Nos clients reçoivent, si ils le souhaitent, une cellule d’injection clé en main, fonctionnelle, avec toutes les composants, d’un seul fournisseur. Selon le principe Plug & Play, l’utilisateur peut commencer immédiatement la production de ses pièces médicales. Si la gamme de pièces change, la cellule peut être rapidement et facilement adaptée à la nouvelle tâche grâce à sa grande flexibilité, notamment grâce à l’utilisation d’un robot six axes pour la manipulation des pièces. »

La gamme de pièces pouvant être moulée sur cette machine est très étendue. Il s’agit essentiellement de produits médicotechniques à usage unique. La gamme va des systèmes d’administration de médicaments tels que seringues, sets d’infusion, équipements de transfusion et de dialyse, aux centrifugeuses, filtres sanguins, inhalateurs, produits pour le diabète, jusqu’aux implants pour la fixation de fractures. Lors de la première présentation au salon de Düsseldorf, la machine a produit dans des conditions de haute pureté des éléments de test microfluidiques, dits « Labs on a chip » (LOC), qui ont été emballés dans des sachets en salle blanche. Ces LOC servent à l’analyse rapide des fluides corporels sur place, ce qui est aujourd’hui réalisable dans de grands laboratoires.

La machine a été développée par Engel conformément aux réglementations c´GMP (current Good Manufacturing Practice) de la FDA américaine (Food and Drug Administration). Pour réaliser ces travaux dans des conditions réelles, les Autrichiens ont investi dans un laboratoire de classe 6 selon la norme DIN EN ISO 14644-1, au centre d’application de leur site principal à Schwertberg. « Environ 95 % des applications médicales dans la technique du plastique se déroulent en salle blanche de classe GMP C+D, correspondant à ISO 7 et 8. La conformité de nos machines à ces exigences est totale. Si nécessaire, nous pouvons également répondre à des exigences plus strictes. Pour le robot Stäubli TX 40 en version salle blanche, le respect de cette classe n’est pas un problème », explique Lhota. Le robot atteint même la classe de salle blanche
ISO 4, qui est beaucoup plus exigeante.

Unité de fermeture sans bras avec des avantages significatifs

La particularité des machines d’injection Engel-victory réside dans leur unité de fermeture sans bras. Ce design, que selon Christoph Lhota seul Engel propose, présente plusieurs avantages décisifs. Parmi ceux-ci, l’accès libre à l’espace d’installation pour l’outil et beaucoup d’espace pour l’intégration du robot dans la machine. Un autre avantage de cette conception sans bras : elle offre des conditions idéales pour une utilisation en salle blanche, car les bras, qui sont des sources de saleté, sont éliminés, et les turbulences dues aux contours perturbateurs dans le flux d’air laminaire de la salle blanche sont évitées.

Pourquoi Engel Austria utilise notamment le Stäubli TX 40 dans cette cellule, résume Dipl.-Ing. Christoph Lhota : « Un critère était bien sûr la compatibilité salle blanche du TX 40, fournie par le fabricant. Mais aussi sa conception extrêmement compacte, qui permet une intégration simple et optimale dans la machine. Cela signifie que nous n’avons pas besoin de placer le robot au-dessus du produit, mais que nous pouvons le positionner à niveau avec le produit, ce qui n’altère pas le flux laminaire d’air, qui dans les salles blanches, dans plus de 90 % des cas, circule de haut en bas. »
De plus, Stäubli jouit d’une excellente réputation dans le domaine médical. En principe, Engel pourrait également intégrer des robots d’autres fabricants, mais à condition qu’ils soient conformes aux exigences de salle blanche.

Facilité d’utilisation du robot

L’intégration du robot Stäubli dans la machine e-victory se traduit également par un autre avantage : la simplicité d’utilisation. Stäubli propose avec VALplast un logiciel d’application développé en interne, qui simplifie grandement la manipulation et la programmation des robots dans le domaine de l’injection. La connexion aux machines d’injection se fait rapidement et simplement via l’interface Euromap standardisée. L’interface intuitive et conviviale permet une programmation rapide des robots. Les fonctions et blocs prédéfinis facilitent considérablement la création de programmes et de mouvements. Il n’est donc pas nécessaire de posséder des connaissances approfondies en la matière.

La tâche du robot dans la machine se limite à la manipulation pure. Le TX40 prend en charge la dépose des pièces dans le moule et leur dépôt sur un convoyeur. Avec le niveau de température accru dans la cellule d’injection, le robot six axes fonctionne parfaitement. Même en cas de fluctuations de température entre le démarrage de la production et plusieurs heures de fonctionnement, le robot reste indifférent. La précision élevée du robot est largement suffisante pour ces applications. Outre sa compacité et sa compatibilité salle blanche, la fiabilité des machines Stäubli était la priorité absolue pour Engel. « Si le robot est en place, toute la machine l’est aussi. Et nous ne pouvons pas nous permettre des arrêts de production », déclare Lhota.

Systèmes linéaires vs robots

Engel fabrique chaque année plus de 1000 de ses propres systèmes de manipulation linéaires pour machines d’injection. La décision d’intégrer un robot six axes dans cette machine s’explique par Christoph Lhota : « La sélection de la composante dépend de l’application. Nous utilisons généralement nos systèmes linéaires lorsque leur commande doit être entièrement intégrée au contrôle de la machine et lorsque des cycles extrêmement courts sont requis. Les robots six axes sont utilisés lorsque le travail doit se faire en salle blanche et que la cellule doit être très compacte, l’élimination de la manipulation étant intégrée dans la cellule. Une autre raison pour utiliser des robots six axes peut aussi être la reprise d’opérations successives sur la pièce moulée, ainsi que, en général, leur grande flexibilité. »

La conception et la fabrication des préhenseurs sont également confiées aux Autrichiens, qui aiment souvent utiliser des modules standard de fabricants connus, puis effectuer eux-mêmes les adaptations et personnalisations nécessaires. La forte capacité de production, souvent perçue comme un inconvénient dans le pays, est ici un avantage. En Autriche, on est rapide, flexible, indépendant. Et cela ne concerne pas seulement la fabrication des préhenseurs.

Photo : L’unité de fermeture sans bras offre plusieurs avantages clés, comme un espace d’installation libre pour l’outil et beaucoup d’espace pour l’intégration du robot dans la machine.