Sumitomo (SHI) Demag montre dès aujourd'hui l'avenir de la production de pièces médicales

Cellule de production entièrement automatisée et hautement efficace pour pièces médicales avec la machine entièrement électrique IntElect S. / Fully automated and highly efficient production cell for medical technical parts with the all-electric IntElect S machine.

En une durée de cycle totale d'environ six secondes, des bouchons pour seringues à insuline sont fabriqués sur un moule de 16 cavités. / Produisant des bouchons pour seringues médicales à insuline sur un moule à 16 cavités en un cycle de six secondes.

Die Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH, Schwaig, présente lors de Fakuma 2021 une cellule de production entièrement automatisée et très efficace pour les pièces médicales. Au centre de l’attention se trouvent la machine d’injection électrique IntElect S 100/460-250 et une installation d’automatisation de Waldorf Technik GmbH, Engen, basée sur le système breveté Vario Tip FSS. L’exposition a été conçue sans compromis pour la fabrication de pièces médicales et produit en une durée de cycle totale d’environ six secondes des bouchons pour seringues à insuline, appelés Insulin-Caps, sur un moule 16+1.

FSS signifie Floor Space Saving et décrit la réduction significative de l’espace nécessaire par rapport au modèle standard. Sa haute fonctionnalité et sa variabilité restent toutefois inchangées. Le système se distingue par son degré de liberté inégalé pour différentes configurations d’outils et unités d’emballage. De plus, il comprend une multitude de fonctionnalités uniques pouvant être adaptées aux besoins spécifiques des clients.

« Juste après la sortie des bouchons de la machine d’injection, le préhenseur de sortie uniformise la remise. Les bouchons sont triés selon leur numéro de cavité, transférés sur une table de déplacement, puis – évidemment sans cavités – placés dans des racks », décrit Anatol Sattel, Directeur du Développement Commercial Médical, le processus. « La machine dispose également d’une station de contrôle qualité directement après la sortie, où les 16 pièces peuvent être évacuées en mode automatique. À la sortie de la machine, le cobot Sawyer attend et retire les racks remplis. »

La cellule d’automatisation est complétée par l’intégration du Smart Service EVE Suite de Hahn Digital, une filiale du groupe Hahn, à Rheinböllen. Il s’agit d’une solution innovante permettant de mettre en œuvre la transformation numérique pour la Smart Factory. Un composant s’appelle EVE Analytics. Il permet de surveiller les installations à l’échelle mondiale et en temps réel. Des tableaux de bord individuels fournissent des données de processus et de machines de manière indépendante de la plateforme, créant ainsi de nouvelles possibilités d’analyse.

« Grâce à l’utilisation d’EVE Analytics, les temps d’arrêt peuvent être considérablement réduits. Des notifications ciblées en temps réel ainsi que des mises à jour de statut accessibles de n’importe où permettent une réaction rapide. Les analyses de données et les tableaux de bord basés sur des indicateurs garantissent une surveillance efficace », rapporte Sattel. Le système effectue automatiquement une analyse des données pour identifier les relations de cause à effet et les écarts par rapport aux réglages optimaux. À partir de ces données, des insights issus d’analyses prédictives sont générés, assurant une augmentation continue du rendement.

Projet de numérisation pour un contrôle qualité complet et une traçabilité de la production des pièces

« Dans le domaine de la technologie médicale, un contrôle qualité exhaustif et une traçabilité de la production des pièces sont indispensables », explique Anatol Sattel. « Avec notre projet de numérisation, nous souhaitons répondre à ces exigences. Nous travaillons actuellement au développement d’un tableau de bord IoT, permettant l’analyse et la visualisation des données, le transfert et le stockage du savoir-faire, ainsi que la planification et la prévision de la maintenance. Il comprendra également un système d’assistance pour les étapes d’aide guidée, ainsi que d’autres fonctionnalités autonomes. »

Selon Sattel, il sera possible de collecter via une interface avec la machine des données dépendantes du cycle et du temps, qui seront affichées sur un tableau de bord basé sur une application. Dans un premier temps, ces données seront stockées sur un serveur, pour la création de tableaux de bord KPI, la visualisation de données en direct, l’affichage de données historiques et de tendances, ainsi que leur analyse. De plus, un guide de dépannage aidera à résoudre et à évaluer les écarts de processus.

Mais ce n’est pas tout : pour l’avenir proche, Sumitomo (SHI) Demag prévoit de développer des applications d’assistance, un système d’installation et d’optimisation des processus, l’introduction d’une base de données de matériaux et de connaissances, ainsi que l’intégration d’outils de simulation pour des réglages avancés et une compréhension approfondie des processus. « Notre vision est une machine intelligente capable de faire des prévisions autonomes sur la qualité des pièces, l’usure de la machine et les défaillances, et d’effectuer des optimisations en ligne », explique Sattel. « Cela permet d’accroître la constance du processus, d’améliorer la qualité des produits et d’ajuster la maintenance en conséquence. »

Capacité accrue du système de récupération d’énergie pour une efficacité encore meilleure

Les premiers résultats du projet de numérisation sont illustrés de manière impressionnante par la machine électrique IntElect S 100t présente sur le stand Fakuma (B1-1105). Elle démontre également la compétence de Sumitomo (SHI) Demag pour des applications médicales avec des tolérances extrêmement strictes en grande série. La technologie de transmission directe de haute précision assure une meilleure précision et reproductibilité, garantissant ainsi une qualité supérieure des composants médicaux. La machine est particulièrement propre, refroidie, rapide et silencieuse.

L’efficacité énergétique et les coûts d’exploitation globaux (Total Cost of Ownership, TCO) sont également considérablement améliorés grâce aux actionneurs haute performance, ce qui est confirmé par des tests approfondis de durabilité sur la machine et ses composants. « Les broches, testées dans des conditions extrêmes, n’ont montré aucun signe d’usure visible après des millions de cycles. La capacité accrue du système de récupération d’énergie a non seulement amélioré l’efficacité, mais aussi augmenté la longévité des composants électriques », explique Sattel. De plus, une meilleure régulation de la température des broches, moteurs et convertisseurs contribue à garantir un fonctionnement sûr de la machine, même pour les applications les plus exigeantes.

« Grâce à une température de fonctionnement plus régulière, la consommation d’énergie est réduite et moins de chaleur doit être évacuée des environnements climatisés », rapporte l’expert. « Cela réduit également les coûts d’exploitation. » La longévité et l’efficacité énergétique sont des facteurs clés pour donner du sens au slogan de la foire « Act! Sustainably ». Sumitomo (SHI) Demag s’engage à promouvoir en permanence l’innovation sous l’angle de la durabilité et à fabriquer des machines qui y contribuent. « La conscience écologique fait partie de notre responsabilité sociétale d’entreprise, dans le cadre d’un Corporate Social Responsibility respectueux de l’environnement », ajoute Sattel.

De plus, le directeur du développement commercial médical souligne un autre aspect important : « Afin de respecter les normes de gestion de la qualité et de validation pour les dispositifs médicaux selon ISO 13485, de nouveaux paramètres utilisateur ont été introduits pour la machine. Cela permet de maintenir les processus dans des plages définies et d’empêcher les opérateurs de modifier sans autorisation la pression, la température, le débit et les taux de refroidissement. Ainsi, des processus d’injection validés pour des applications médicales sont possibles. »

Système de fermeture à aiguilles multiples permettant une production maximale sur une surface minimale

L’outil 16+1 du stand Fakuma, utilisé pour produire les Insulin-Caps, est fourni par Kebo AG, Neuhausen am Rheinfall. Étant donné la tendance dans la technologie médicale vers des géométries de pièces de plus en plus petites, avec des tolérances critiques et une complexité élevée, l’entreprise familiale suisse répond à la demande croissante de systèmes de fermeture à aiguilles et présente pour la première fois le nouveau système Multivalve. Il offre une qualité d’injection exceptionnelle, des volumes de production élevés grâce à la construction en cluster éprouvée de Kebo (diamètre du cercle de partie 60 mm), une taille compacte adaptée aux petites machines d’injection, et se distingue par une longue durée de vie ainsi qu’une grande facilité d’entretien.

Dans le système Multivalve, l’équipe de développement a réussi à maintenir l’espace nécessaire pour la configuration en cluster ouverte et compacte existante pour la fermeture à aiguilles. Les très petites distances entre cavités permettent une production maximale en termes de surface de l’outil. La version présentée lors du salon comporte huit cavités par cluster – des configurations à quatre ou six cavités sont également possibles, en fonction de la géométrie de la pièce et de la position d’injection. De plus, le système offre la possibilité unique de désactiver facilement et en toute sécurité des cavités individuelles.

Étant donné que le marché médical privilégie principalement les solutions entièrement électriques pour les salles blanches, Kebo confirme que les buses de fermeture à aiguilles sont équipées d’une plaque électrique. Outre leur haute précision, leur propreté et leur sécurité de processus, elles se distinguent par leur grande répétabilité, leur usure réduite et leur excellente régulation thermique. La vitesse de l’aiguille peut également être réglée individuellement. En alternative à la fermeture électrique à aiguilles, une activation pneumatique du dispositif est également disponible.

Dispositif de contrôle et de régulation adapté aux salles blanches, destiné aux applications médicales

Pour la commande des aiguilles de fermeture à chaud dans l’outil, Kebo utilise le régulateur M-Ax de Mold-Masters, Baden-Baden. Il ouvre et ferme les aiguilles selon des profils de vitesse et de mouvement définis, ainsi que la surveillance des positions finales. Le régulateur de la série Tempmaster est très flexible et peut être configuré pour toute application sans connaissances en programmation. Il peut piloter toutes les axes linéaires (par ex. noyaux, éjecteurs) et rotatifs (par ex. plateaux indexeurs, tables tournantes). De plus, grâce à son fonctionnement entièrement électrique, l’appareil est adapté aux salles blanches et destiné aux applications médicales.

Le M-Ax offre la plus grande précision et les options d’ajustement les plus simples pour les outils automatisés. La fonctionnalité de contrôle des axes servo peut être combinée avec jusqu’à 256 zones de régulation de température. Pour la gestion complète de toutes les fonctions d’injection, jusqu’à 64 entrées/sorties sont possibles. De plus, le régulateur est très efficace et consomme jusqu’à 60 % d’énergie en moins. La raison en est l’utilisation d’actionneurs servo, qui ne consomment de l’énergie que lorsqu’ils sont en mouvement. Un seul appareil suffit pour plusieurs outils, ce qui augmente la flexibilité. En plus de sa conception compacte, l’écran tactile avec de grandes icônes permet une utilisation simple, une commande intuitive et conviviale des servomoteurs et de la régulation de la température.

Copolypropylène PP à faible viscosité, optimisé pour la performance, pour des dispositifs médicaux sûrs

Le granulé plastique utilisé sur le stand est également spécialement adapté aux applications médicales et se caractérise par un taux de flux de fusion de 70 g / 10 min, facilitant le remplissage du moule à 16 cavités. Le fournisseur est Borealis AG, Vienne. « Nous utilisons un polypropylène appelé Bormed. En collaboration avec notre partenaire, nous avons déjà réalisé avec succès des tests sur des pointes de pipettes », indique Sattel.

Ce copolypropylène hétérophasique à faible viscosité a été spécialement développé par Borealis pour aider les clients du secteur de la santé à respecter les réglementations européennes sur les dispositifs médicaux (MDR) et les dispositifs de diagnostic in vitro (IVDR), augmentant ainsi la sécurité pour les patients. En termes de performance de la machine, la grande fluidité du matériau optimise le cycle. De plus, Bormed offre une meilleure résistance aux chocs des pièces injectées.