Emballages pharmaceutiques : Remplissage sécurisé en salle blanche

Emballages pharmaceutiques : Remplissage sécurisé en salle blanche

Grâce à une expertise commune, le constructeur de machines Harro Höfliger et les spécialistes de la vision industrielle de STEMMER IMAGING ont réalisé une installation de remplissage haute performance pour des laboratoires pharmaceutiques.

Concevoir et construire des installations pour le secteur des salles blanches des entreprises pharmaceutiques représente un défi particulier. La production de médicaments et de solutions médicales est également étroitement liée à des exigences très strictes en matière de traitement et de qualité. L'entreprise, basée à Allmersbach im Tal en Souabe, et qui connaît un succès international, Harro Höfliger Verpackungsmaschinen GmbH, s'est spécialisée dans ces domaines exigeants et développe depuis plus d'un quart de siècle des solutions systémiques globales et des machines spéciales pour la pharmacie, le secteur chimico-technique ainsi que pour le secteur des aliments et des produits de consommation.

Parmi les forces majeures de l'entreprise figurent notamment des machines pour salles blanches, utilisées dans la fabrication de produits pharmaceutiques et médicaux. « Ces installations doivent répondre à des exigences supérieures à la moyenne », explique Manfred Hild, chef du département technique de commande chez Harro Höfliger. Cela découle notamment du fait que dans la salle blanche, des substances de nettoyage agressives sont souvent utilisées, ce qui réduit considérablement le choix des matériaux employés, précise Hild. « Ces installations doivent être faciles à nettoyer et peu sujettes aux réparations, car l'accès aux composants individuels est souvent limité. Les systèmes intégrés pour la mesure, l’éclairage ou la détection doivent généralement être intégrés, ce qui complique et rallonge leur remplacement en cas de panne ou de maintenance », ajoute le responsable.

La tâche

Un projet récent de la région de Souabe, où ces conditions difficiles ont de nouveau dû être respectées, a récemment été livré au client : les deux machines de remplissage identiques réalisées pour des « tubes pour vaccination orale avec des virus encore vivants » permettent de remplir des liquides ou des matériaux pâteux dans des tubes en plastique. À partir de ces contenants, l'utilisateur peut ensuite, de manière simple, comme avec un tube de dentifrice, presser et utiliser le contenu. « Lors de la réalisation de ces deux machines, toutes les propriétés optiques des matériaux n’étaient pas encore connues », décrit Manfred Hild, l’une des difficultés rencontrées par son équipe.

Une difficulté plus importante consistait cependant dans le choix des composants de traitement d’image optimaux pour la station d’alignement intégrée à la machine. Avant cette station, les tubes sont introduits dans une position non orientée. Après leur individualisation, ils sont alignés en position verticale, avec le bouchon vers le bas. Un pinceur spécial saisit par étape de travail dix tubes en parallèle et les transfère à la station de rotation d’alignement.

Avant que les substances puissent être insérées dans les tubes, ceux-ci doivent d’abord être alignés et placés dans une position de rotation prédéfinie. Cette étape intermédiaire a deux raisons : d’une part, l’orientation définie garantit que les tubes ne se cassent pas ou ne fuient pas lors de leur fermeture ultérieure, et d’autre part, le fabricant pharmaceutique souhaite que les impressions sur les tubes restent à leur position d’origine après scellage, pour une lecture optimale.

Réalisation avec des obstacles

Pour réaliser cette tâche, dix tubes sont transférés par le pinceur mentionné précédemment vers des supports spéciaux, où ils sont tournés en 400 ms autour de leur axe longitudinal. Cinq caméras CMOS du type DALSA Genie, du fabricant canadien Teledyne DALSA, vérifient, à chaque étape, si les marques d’impression correctes sont présentes aux bons endroits sur deux tubes. L’analyse des signaux d’image, transmis via une interface Gigabit Ethernet, est effectuée par deux PC équipés du logiciel Vision Pro de Cognex, qui analyse les images entrantes. Les résultats de l’analyse sont ensuite communiqués aux stations de rotation. Ainsi, le système de vision garantit que la position des dix tubes reste avec une précision inférieure à 2 degrés.

Les caméras DALSA Genie utilisées étaient capables de fournir un taux d’image d’environ 110 images par seconde avec une résolution de 1024 x 768 pixels. « Comme seule une partie de l’image était nécessaire pour l’alignement des tubes, nous avons pu faire fonctionner les caméras en mode Partial Scan. Cela a permis d’augmenter encore le taux d’image », explique Manfred Hild. Au total, l’installation traite plus de 220 tubes par minute, ce qui répond aux exigences d’une production efficace en termes de coûts.

Le choix des caméras appropriées n’a cependant pas répondu à toutes les questions. En raison de la conception de l’installation pour la salle blanche, tout le matériel de traitement d’image devait être intégré dans un boîtier spécialement développé par Harro Höfliger. Ce boîtier est conçu selon les principes GMP (Good Manufacturing Practice) et possède une surface avec un revêtement spécial, facilitant son nettoyage.

Comme l’installation nécessitait que les caméras, objectifs et éclairages soient montés sous une vitre pour respecter les exigences de nettoyage, l’angle d’installation des caméras devait être choisi de manière à éviter que les reflets de l’éclairage ne pénètrent dans les caméras. De plus, l’espace disponible dans le boîtier était très limité. « Nous avons résolu cette situation avec des coudes à 90°, recommandés par notre partenaire en vision industrielle STEMMER IMAGING pour les caméras DALSA Genie », explique Hild.

Un autre problème était l’impossibilité de protéger complètement l’installation contre la lumière parasite, ainsi que le fait que des outils pivotants de la machine dépassaient dans le champ de vision des caméras. « Ces pièces brillantes et en mouvement génèrent toutes sortes de reflets perturbateurs. Nous avons pu résoudre cela par logiciel, en combinant des outils de détection de contours et d’histogramme », décrit Manfred Hild la solution trouvée.

Une autre difficulté était de reconnaître les bords des tubes blancs semi-transparents ainsi que les marques d’impression sur les tubes, face aux fonds présents dans la machine, en acier argenté ou en verre. STEMMER IMAGING a également apporté une solution, comme l’explique Hild : « Lors des tests lors de la conception de l’installation, il s’est avéré que l’éclairage à LED avec des longueurs d’onde dans le spectre bleu offrait le meilleur contraste entre le tube, la marque d’impression et le bord du tube par rapport au fond. »

La vision industrielle comme élément clé

La station d’alignement réalisée conjointement avec STEMMER IMAGING est, selon Hild, un élément absolument clé de la machine : « La position correcte des tubes avant le remplissage et l’augmentation du débit des tubes étaient très importants pour le client. Nous n’avons pu répondre à ces exigences qu’avec un système de vision adapté. » Selon Hild, cette affirmation peut aussi être généralisée : « La pharmacie, dans tous ses domaines, du pansement à la capsule, exige une inspection à 100 % de ses produits. C’est pourquoi il n’y a pratiquement plus de machine dans cette industrie sans traitement d’image complexe. »

Cette situation explique également pourquoi Harro Höfliger, contrairement à d’autres acteurs du secteur, dispose en interne de spécialistes en vision industrielle. « Nous considérons cette technologie comme un enjeu central de notre travail et pouvons ainsi offrir à nos clients un service plus complet et plus rapide, en disposant de notre propre savoir-faire », explique Hild. Pour toutes les machines qu’il réalise chaque année, il considère cela comme la voie la plus efficace.

Malgré — ou peut-être justement à cause — de la compétence en vision industrielle de son propre personnel, l’équipe de Manfred Hild s’appuie sur un fournisseur solide pour les composants de traitement d’image nécessaires. Hild estime avoir trouvé depuis un certain temps déjà le partenaire idéal : « STEMMER IMAGING est fournisseur de technologie de vision depuis de nombreuses années pour Harro Höfliger. J’apprécie surtout leurs services de conseil lors du choix des composants optimaux pour chaque application. Cela nous a déjà permis de gagner beaucoup de temps », souligne Hild.

Hella Gillig est la responsable commerciale chez STEMMER IMAGING pour de nombreux projets déjà réalisés. Elle identifie, avec ses collègues spécialisés dans certains domaines, les composants appropriés et réalise également les tests nécessaires dans leur laboratoire interne. « Ainsi, nous pouvons toujours utiliser la large gamme de notre stock et profiter des dernières innovations de nos fournisseurs », explique Gillig. Un laboratoire de traitement d’image propre, avec un équipement aussi complet et à jour, est difficile à offrir à un client, et Manfred Hild apprécie également cette offre : « Pouvoir simplement aller chez STEMMER IMAGING avec mes clients et tester des idées à l’avance, c’est un service formidable ! »

Il évoque une autre raison pour laquelle la collaboration avec le fournisseur de technologie de Puchheim est essentielle : « La stratégie de Harro Höfliger consiste à se fournir en composants de vision industrielle d’une seule source, en faisant confiance à des produits disponibles dans le monde entier. Les installations que nous construisons pour nos clients sont utilisées partout dans le monde. Il est donc très important pour nous que tous les composants puissent être rapidement remplacés à l’échelle internationale en cas de besoin. »

Comme Harro Höfliger et STEMMER IMAGING travaillent autant que possible avec des composants standard, le nouveau propriétaire de l’installation de remplissage de tubes peut être assuré que la maintenance de l’installation ne lui posera pas de problème.

Les composants de traitement d’image utilisés en détail

Dans chacune des deux installations de remplissage de tubes de Harro Höfliger, cinq caméras du type DALSA Genie HM1024 de Teledyne DALSA sont utilisées, équipées chacune d’un objectif HF35HA de Fujinon et de deux éclairages en barre, en bleu LDL2-146x30 de CCS. La transmission des données vers les deux ordinateurs d’analyse quad-core, équipés du logiciel Cognex Vision Pro, se fait via un câble GigE. Tous les éclairages, objectifs, caméras et câbles utilisés ont été fournis par STEMMER IMAGING après des tests internes.

Harro Höfliger : un constructeur de machines au-dessus de la norme

La réalisation de machines avec des conditions limites exigeantes a conduit l’entreprise Harro Höfliger (www.hoefliger.com), dont le siège est à Allmersbach im Tal, à faire de cette activité son domaine principal il y a de nombreuses années. Avec plus de 600 employés dans le monde, l’entreprise se situe nettement au-dessus du niveau des constructeurs de machines standard, car elle conçoit principalement des machines spécifiques pour ses clients internationaux, avec un accent sur l’industrie médicale et pharmaceutique. Dans de nombreux autres secteurs industriels, Harro Höfliger jouit d’une excellente réputation en tant que fournisseur clé pour des installations de production et des solutions systémiques, notamment dans la technologie aseptique, la technologie des blisters et des plateaux, la technologie des seringues et injecteurs, ainsi que pour les machines de remplissage de capsules et de poudres, entre autres.

Pour faciliter la vie de sa clientèle internationale, l’entreprise fait partie d’un réseau de compétences de constructeurs de machines mondialement actifs, qui approvisionnent l’industrie pharmaceutique. « Grâce aux compétences complémentaires de ces entreprises, les clients du groupe bénéficient de circuits courts et de solutions rapides en cas de problème », explique Manfred Hild. « Dans ce réseau, il est possible de tirer parti de synergies, car le partage de technologies réduit de moitié les coûts de développement. Les entreprises du groupe peuvent ainsi couvrir un large éventail, proposer des prestations à des prix plus compétitifs et, par exemple, offrir un service 24h/24. »

Photo : Utilisation de la DALSA Genie chez Harro Höfliger