L'automatisation en salle blanche garantit une production efficace

Tous les systèmes polyvalents et robotisés forment une unité
• La commande Selogica permet la programmation même des robots six axes
• Les cellules de fabrication garantissent une haute productivité et une qualité optimale des pièces injectées

La production dans le domaine médical exige, en plus d'une précision élevée, un environnement de travail extrêmement propre. L'objectif principal lors de la fabrication en salle blanche est d'éviter toute contamination des pièces moulées par la poussière, le pollen, les bactéries, les aérosols organiques et autres impuretés transportées par l'air. De plus, la technologie médicale impose des exigences très strictes en matière de pièces de qualité irréprochable, destinées à être produites en grande série avec des cycles très courts. Grâce à un concept complet de salle blanche et à la modularité du programme Allrounder, Arburg est parfaitement équipé pour réaliser précisément toutes les tâches dans ce domaine.

Les exigences en matière de précision, de propreté et de rapidité des processus nécessitent souvent le recours à des cellules de fabrication automatisées avec robot intégré, afin d'éliminer au maximum toute contamination. En tant que fournisseur à la fois de machines d'injection et de systèmes robotisés, ainsi que de robots six axes intégrables via la commande Selogica, Arburg dispose des outils appropriés pour proposer des configurations adaptées à la production en salle blanche.

La modularité, la haute qualité et la capacité de production, ainsi que des conditions de fabrication toujours plus propres, caractérisent les cellules de fabrication flexibles d'Arburg. En tant que maître d'œuvre, l'entreprise prend en compte avec précision les souhaits des clients et les met en œuvre de manière cohérente. La production fonctionne ainsi de manière fluide et de haute qualité, même en série.

Deux options pour la production en salle blanche

Arburg adopte deux approches pour la production en salle blanche. D'une part, des Allrounder — avec ou sans système robotisé — équipés en option pour être raccordés aux salles blanches via un convoyeur. D'autre part, des machines spécialement équipées fonctionnent directement en salle blanche. En principe : les Allrounder hydrauliques sont principalement raccordés à la salle blanche, tandis que les Allrounder électriques peuvent également fonctionner directement dans la salle blanche.

Pour minimiser la contamination particulaire dans les salles blanches, Arburg place d'une part les machines en dehors de la salle blanche et les relie via des convoyeurs étanches. Les Allrounder sont équipés d'un module d'air propre avec ionisation, monté sur un bras de déplacement au-dessus de l'unité de fermeture, afin de garantir un accès complet. Le flux d'air permanent généré assure un échange d'air élevé dans la zone de production. La circulation d'air ainsi créée empêche l'intrusion de particules. Les pièces qui tombent peuvent ainsi être produites dans un environnement propre. Un convoyeur prolongé avec un tunnel de protection transporte ensuite les pièces dans la salle blanche, où elles sont traitées, par exemple assemblées ou emballées. Les processus automatisés nécessitant une prise et un dépôt sont gérés par des systèmes robotisés intégrés à la machine. Ces robots disposent d'une enceinte en PC transparent et sont également équipés d'un module d'air propre. Le dépôt s'effectue alors, comme pour les pièces tombantes, sur un convoyeur étanche qui transporte les articles dans la salle blanche.

Si, en revanche, les machines doivent être utilisées directement dans la salle blanche, il faut prendre des mesures contre toute contamination potentielle. Cela inclut notamment une augmentation de la stabilité de la machine pour un nettoyage facilité, une peinture en poudre gris clair, la fabrication de différentes plaques de montage en acier inoxydable, des plaques de fixation nickelées avec trous couverts, des raccords de médias proches de la forme, ainsi que des moteurs d'entraînement et armoires électriques refroidis à l'eau.

Progrès dans l'automatisation : programmation des robots six axes via la commande Selogica

Les robots six axes conviennent particulièrement pour des tâches de manipulation très exigeantes. Ils offrent une grande fonctionnalité et permettent des mouvements très complexes. De plus, ils sont capables de suivre précisément des lignes de contour en 3D et de faire pivoter librement les pièces dans l'espace. Par ailleurs, leur encombrement est relativement réduit par rapport à d'autres robots.

Grâce à l'intégration de l'interface utilisateur Selogica sur la commande du robot, des avantages décisifs en découlent : les opérateurs disposent du système de commande qu'ils connaissent, ce qui leur permet de programmer eux-mêmes, de manière autonome et sans connaissances approfondies, des mouvements complexes du robot, de façon similaire au processus de la machine. Cela réduit considérablement le temps de mise en service et permet d'utiliser efficacement le robot dans des secteurs haut de gamme comme la technologie médicale. Le robot est directement connecté à la commande de la machine. La communication en ligne dépasse largement l'interface Euromap, offrant des fonctionnalités telles que la synchronisation des mouvements et la mise en marche simplifiée de la machine. Cela se traduit par des temps de réglage et de cycle plus courts. Même les petites corrections nécessaires en pratique peuvent être effectuées en quelques minutes.

Exemple pratique : cellule de fabrication LSR pour pièces médicales

Un exemple d'utilisation d'un tel robot six axes est la fabrication d'un capuchon médical. La cellule de fabrication est ici raccordée à une salle blanche. Le concept flexible autour d'un Allrounder électrique 520 A avec une force de fermeture de 1 500 kN et une unité d'injection 400 équipée pour la salle blanche — notamment avec un coffrage spécial en acier inoxydable avec porte d'accès au démouleur — a été spécifiquement conçu pour la fabrication d'articles pharmaceutiques. La machine dispose de nombreuses options nécessaires à la production dans le domaine médical, comme l'utilisation de lubrifiants reconnus par la FDA/NSF, une articulation à genou étanche, des plaques de fixation fixes et mobiles résistantes à la corrosion, une couverture de la machine côté injection, ainsi que des raccords et raccordements rapides en acier inoxydable ou une enceinte pour la batterie d'eau et les colonnes montantes. Les modules salle blanche intégrés à la machine et dans la zone robotique assurent un environnement hautement pur.

Les capuchons blancs sont produits dans un moule à 32 cavités. Ils sont injectés directement, sans déchets, via un système de canaux froids et des buses. Lors de l'ouverture du moule, les 32 capuchons se trouvent sur les noyaux du côté démouleur. Le robot six axes placé dans la salle blanche se positionne avec la tête de manipulation et se fixe via des dispositifs de centrage sur le moule. Les 32 capuchons sont ensuite poussés par le démouleur dans le module de démoulage à travers une plaque perforée intégrée.

Toutes les pièces sont ainsi récupérées dans une enceinte spéciale. Le robot sort ensuite du moule et se déplace vers le convoyeur. Une trappe dans le module de démoulage s'ouvre pour déposer de manière ciblée toutes les pièces sur le convoyeur également placé dans une enceinte.

La solution, associée au robot Kuka, se rapproche déjà très fortement des exigences de la salle blanche, car le robot, par sa conception et ses entraînements électriques, fonctionne de manière très propre. Grâce au concept de prélèvement à l'arrière de la machine, toutes les exigences en matière d'enceinte et de modules d'air propre peuvent être réalisées.

Le dispositif est conçu de manière à ce que le convoyeur, sur lequel les pièces sont déposées, soit directement relié à la salle blanche. La production peut ainsi être transférée immédiatement vers les stations de traitement suivantes, telles que le traitement thermique, le contrôle ou l'emballage.

Le démoulage des pièces sans air est entièrement compatible avec la salle blanche. Il est également crucial que les pièces soient acheminées et transportées de manière ciblée. Ainsi, tous les articles sont injectés, retirés et déposés de manière de haute qualité, conformément aux exigences d'une fabrication de dispositifs médicaux irréprochable.

Exemple pratique : implant actif à base de LSR

Arburg a joué un rôle de maître d'œuvre dans le développement et la production en série d'une bague en LSR, utilisée par des femmes pour la prévention du VIH, avec responsabilité pour l'ensemble de la cellule de fabrication. La substance active est directement incorporée dans les deux composants de silicone liquide traités, afin d'être lentement libérée de manière contrôlée à partir de la bague vaginale appliquée. La cellule de fabrication a été conçue, testée et qualifiée en fonction des exigences du client, pendant et après sa mise en service. La validation a permis de contrôler et de documenter tous les paramètres de processus importants.

La bague vaginale, avec la substance active intégrée, pèse huit grammes et contient 25 milligrammes de la substance active. Celle-ci est homogène et finement dissoute dans la matrice en LSR à deux composants, vulcanisée au platine. Le diamètre extérieur de la bague est de 56 millimètres, et celui du profil de 7,7 millimètres.

Une étape majeure vers une production en série sans problème de telles bagues à libération contrôlée de substance active en LSR est, outre une machine d'injection hautement automatisée adaptée au processus médical, équipée d'un contrôle qualité par analyse spectroscopique sans destruction combinée à une mesure optique des pièces, un moule parfaitement usiné avec des tolérances minimales. Pour la production des implants actifs destinés aux tests cliniques, le moule à 16 cavités, développé par le partenaire Rico, a été utilisé sur un Allrounder électrique configuré par Arburg, équipé d'un robot six axes intégré, d'une configuration spécifique pour la salle blanche et d'une interface utilisateur Selogica commune.

Technologie machine et équipement parfaitement coordonnés

L'Allrounder électrique 520 A, avec une force de fermeture de 1 500 kN et une unité d'injection 400, n'est pas seulement adapté à la traitement du LSR, mais aussi aux exigences d'hygiène dans la technologie médicale. Il est en acier inoxydable, équipé d'un module de cylindre LSR, d'une commande de vide et d'une pompe à vide. La pression d'alimentation de l'installation de dosage peut être visualisée graphiquement, tout comme le débit et la température du refroidissement, entièrement surveillés.

L'Allrounder et toute l'automatisation ont été intégrés dans une cellule en salle blanche, équipée de modules d'air propre avec ionisation, respectant ainsi la classe ISO 3. Le robot six axes a également été adapté pour une utilisation en salle blanche, complété par une pince spécifique de prélèvement et un convoyeur. La cellule de production répond ainsi aux exigences des normes ISO 13485, de la FDA et des bonnes pratiques de fabrication (GMP).

Machines électriques destinées aux applications en salle blanche

La tendance en matière de fabrication en salle blanche se dirige nettement vers l'utilisation de machines électriques, en raison de leur rapidité, précision, faibles émissions et efficacité énergétique, adaptées à ces environnements. Arburg est très bien positionné dans ce domaine avec ses deux gammes électriques. Ensemble, elles couvrent une plage de force de fermeture de 350 à 3 200 kN et répondent à l'ensemble des applications. Les machines Edrive sont conçues pour la fabrication de produits standard, tandis que les machines Alldrive sont utilisées dans le secteur haut de gamme. En fin de compte, c'est toujours le produit qui détermine la technologie machine la plus rentable.

La machine fonctionne directement dans une salle blanche, où les pièces sont prélevées pour traitement ultérieur et déposées sur un convoyeur.