A robotika és az automatizált gyártás ellen a koronavírus-járvány ellen

BoKa Automatisierung egy Fanuc-robotot tartalmazó robotcellát fejlesztett ki, hogy a koronavírus-tesztek gyorsabbá és biztonságosabbá váljanak a drive-through eljárás során. (Fanuc) / BoKa Automation egy Fanuc-robotot tartalmazó robotcellát fejlesztett ki, hogy a koronavírus-tesztek gyorsabbá és biztonságosabbá váljanak a drive-through eljárás során. (Fanuc)

A Robotec Solutions jelenleg több robotrendszert épít globális vállalatok számára az egészségügy és diagnosztika területén. (Robotec Solutions PlasticMate)

Az Aalborgi Egyetemi Kórház automatizált megoldásokkal támogatja a személyzetet a vérminták kezelése során. (Kuka) / Az Aalborgi Egyetemi Kórház automatizált megoldások révén mentesíti a laboratóriumi személyzetet a vérminták kezelésének terhétől. (Kuka)

A Teamtechnik egy összetett összeszerelő- és tesztberendezést üzembe helyez egy koronavírus-diagnosztikai termékhez. (Teamtechnik)

A PIA Automation teljesen automatikus összeszerelő sorokat kínál az arcmaszkok nagysebességű gyártásához. (PIA) / A PIA Automation teljesen automatikus összeszerelő sorokat biztosít az arcmaszkok nagysebességű gyártásához. (PIA)

Innovatív megközelítésekkel a robotika és az automatizálás szakértői támogatják a koronavírus elleni küzdelmet. Így segítenek a robotok a koronavírus-tesztek elvégzésében és azok laboratóriumi kiértékelésében, automatizálják az orvosi felszerelések vagy védőfelszerelések gyártását. És az automatizált összeszerelő berendezéseken napi szinten százezres nagyságrendben készülnek a sürgősen szükséges szájmaszkok. Egy betekintés a gyakorlatba.

Bár a koronavírus-járvány idején néhány gyártás leállt vagy szünetelt, vannak olyan vállalatok is, amelyeknek sürgősen növelniük kell a gyártási kapacitásukat – például azért, mert koronavírus-tesztekhez vagy védőfelszerelésekhez, például szájmaszkokhoz szükséges anyagokat gyártanak. Itt segítenek az automatizált gyártási eljárások és az automatizálási technológiák, hogy olyan darabszámokat érjenek el, amelyek manuális gyártással nem lennének lehetségesek – különösen a jelenlegi távolságtartási és kontaktkorlátozások mellett.

És az olyan koronavírus-tesztek vagy a laboratóriumi munkák során is, ahol automatizált megoldások segítenek a munkát végzők tehermentesítésében és védelmében, mert a technológia és nem az ember kerül közvetlen kapcsolatba a potenciális fertőzöttekkel. Az automatizálási szakértők sok ötlettel álltak elő, amit Patrick Schwarzkopf, a VDMA Robotika + Automatizálás szakmai szövetség ügyvezető igazgatója nagyon örömmel fogad: „A vállalkozások segítőkészsége és kreativitása lenyűgözött minket”, dicséri Schwarzkopf. „Minden oldalról érkeznek kezdeményezések és új ötletek az automatizálástechnika alkalmazására a koronavírus válság kezelésében. Azon vállalatok gyorsasága, ahogyan ezt végrehajtják, lélegzetelállító: most egy erőteljes vállalkozói szellem fúj körülöttünk.”

Robotok által vezérelt drive-through a koronavírus-teszteléshez

Az egyik ilyen ötlet, hogyan járulhat hozzá a „társadalmi távolságtartás” mellett az „ipari megközelítés” a koronavírus elleni küzdelemhez, egy Dorfprozeltenből származó példát mutat be. Ott a BoKa Automatizálás kifejlesztett egy robotcellát, hogy a koronavírus-tesztek automatizált lebonyolítása gyorsabb és biztonságosabb legyen a drive-through rendszerben. A tesztelést orvosi szakemberek helyett videorendszer és egy Fanuc robot végzi, hogy irányítsa a tesztelést és összegyűjtse a mintákat.

Egy tablet segítségével a sofőr az autó oldalablakán keresztül azonosítja magát, majd egy Fanuc LR-Mate robot átad neki egy tesztszérumot. Egy videó útmutató segíti a mintavételt. „Annak érdekében, hogy minden teszt értékelhető legyen, a mintavételt kamerás átvitellel egy képzett orvosi személyzet is felügyelheti”, magyarázza Severin Bobon, a BoKa Automatizálás társtulajdonosa. Végül a robot elviszi a használt tesztszérumot – és tárolja azt a laborba szállításig.

A tesztek hozzárendelése vonalkódok segítségével történik az egyes szérumokon. Minden tesztalanynak be kell szkennelnie személyi igazolványát a kezdetkor, hogy a robot a megfelelő adatokhoz rendelhesse a tesztet. Mivel a rendszer két személy egyidejű kezelésére alkalmas, napi szinten körülbelül 500 mintát lehet kontaktusmentesen és automatizáltan összegyűjteni – mindezt 24 órás folyamatos működéssel. Összehasonlításképpen: a drive-in tesztállomások, ahol orvosi szakemberek dolgoznak, általában csak napi 200 koronavírus-tesztet végeznek (a nyitvatartási idő korlátozottsága miatt).

Robotok automatizálják a tesztfelszerelések gyártását

Az ilyen mintavételi tesztek mellett a vérvizsgálatok az antitestek kimutatására fontos szerepet játszanak a járvány elleni küzdelemben. De honnan származik az anyag a sok koronavírus-teszthez? Többek között a Robotec Solutions berendezéseiből. A svájci robotikai szakemberek jelenleg több robotberendezést építenek globális vállalatok számára az egészségügyi és diagnosztikai szektorban.

Egy ilyen üzemben a robotok egy tisztatérben formadarabokat rakodnak ki, amelyek a vérvizsgálatokhoz szükségesek. Ezeket a formadarabokat többek között a Flex Precision Plastics cég injection molding módszerrel gyártja. A sikeres kirakodás után a formadarabokat magasfeszültségű vizsgálatok, látásrendszerek és kifinomult érzékelőtechnológia ellenőrzi. A jó minőségű darabokat ezután lézerrel feliratozzák, és egy szállítószalagon továbbítják vagy azonnal csomagolják.

Ennek az az oka, hogy ezek az egyszer használatos termékek iránti igény, amelyeket minden teszt után cserélni kell, jelentősen megnőtt a koronavírus-járvány miatt. Mivel a gyártók automatizálási igénye ennek megfelelően nagy, a Robotec öt ilyen berendezést valósított meg rövid idő alatt, nagy nyomás alatt és szigorú higiéniai előírások betartásával: „Csapatunk szigorúan betartja a svájci egészségügyi hatóságok előírásait – a robotjainknak nem kell ezt megtenniük”, mondja Nick Koch ügyvezető igazgató.

Robotok végzik a monotonos szortírozást és ellenőrzést a koronavírus-tesztek esetében

Sok ilyen vérminta és teszt kezelése nagyon időigényes. Ezt mutatja be az Aalborgi Egyetemi Klinika Dániában, amely már a koronavírus előtt is robotalapú automatizálási megoldást alkalmazott a labor személyzetének tehermentesítésére. Már a járvány előtt napi akár 3.000 vérminta érkezett ide. Ezeket ellenőrizni és szortírozni kell – ez a feladat egyrészt monoton és időigényes, másrészt különös gondosságot igényel. A kórházi személyzet számára, különösen a jelenlegi kivételes helyzetben, a két Kuka robot, a KR Agilus sorozatból, automatikusan végzi ezeket a feladatokat, az egyik KR 3 típusú, a másik KR 10 típusú.

A laborban egy munkatárs elhelyezi az intelligens szállítódobozokat a robotok szállítószalagjára. Az első robot kinyitja a szállítódobozt, kivételezi a vérmintákat, majd a szortírozásra helyezi azokat. Ezután a második Kuka robot a kibontott üvegcsöveket a fedél színének megfelelően szortírozza. A pre-szortírozott mintákat úgy adják ki, hogy a laboratóriumi dolgozó elvégezhesse a vérvizsgálatot. Átlagosan a rendszer 1,5 perc alatt egy dobozt kezel, így egy óra alatt akár negyven dobozt is el tud szortírozni. Technikailag ez a megoldás bármilyen teszt – akár koronavírus-teszt – szortírozására is alkalmas. Feltétele mindössze annyi, hogy a tesztanyag, legyen az vérminta vagy pálcika, a üvegcsövekben legyen, és ezek az intelligens szállítódobozokban kerüljenek a robotrendszerhez.

Robotok átalakítása: 3D nyomtatás arcmaszkokhoz

Ezen túl a Kuka robotokat számos más „anti-Corona” projektben is alkalmazzák: például Észak-Itáliában a Caracol-AM cégnél, ahol 3D nyomtatással minden ötödik percben készítenek egy fejvédőt az arcmaszkokhoz. Naponta több mint 1.000 darabot gyártanak így. A Kuka robotok által nyomtatott fejvédőket plexiüveggel egészítik ki, hogy megvédjék a cseppfertőzéstől. Az olasz Caracol-AM cég egy részét a gyártásnak helyi kórházaknak és intézményeknek adományozza.

„A Covid-19 válság idején szeretnénk hozzájárulni 3D nyomtatási eljárásainkkal. Tapasztalatunknak köszönhetően gyorsan reagáltunk, és átálltunk a gyártásra”, mondja Francesco De Stefano, a Caracol-AM vezérigazgatója. Ez a példa is mutatja, milyen gyorsan lehet modern robotokat új feladatokra átképezni.

Automatizálás a laboratóriumban – a személyzet tehermentesítése

A cseh Bulovka Kórház Prágában egy könnyűszerkezetes Kuka LBR iiwa robot segíti a kórházi személyzetet a Covid-19 minták tesztelésében. A „Covid-tesztállomást” a Czech Institute of Informatics, Robotics and Cybernetics (CIIRC) fejlesztette ki és üzemelte be. A robotállomás napi 700 teszt elvégzésére képes. Szükség szerint éjszaka is működtethető.

Más helyeken is lelkes robotikai szakemberek dolgoznak olyan megoldásokon, amelyek tehermentesítik a laboratóriumi személyzetet. Például a Hahn Group a Rethink Robotics leányvállalatával, a Hahn-Cobot-tal éppen egy olyan cobot-megoldást tesztel, amely automatizálja a laboratóriumi feladatokat. Ehhez a Hahn a kollaboratív Sawyer robotját használja. A cobot segítségével a laboratóriumi dolgozók megkönnyítik az ismétlődő feladatokat, és távol tartják őket a veszélyes tevékenységektől. Sawyer támogatásával a távolságtartási szabályokat is könnyebben lehet betartani kisebb munkaterületeken. Az első labor-cobot technológiai telepítések tervezett időpontja 2020 nyara.

Más Hahn-Group vállalatok is azon dolgoznak, hogy több Covid-19 tesztet végezzenek, és az automatizált gyártás révén több fogyóeszközt, például pipettaszárakat állítsanak elő. A Hahn Robotics és a Waldorf Technik testvérrendezvények négy héten belül megtervezték és üzembe helyezték azt a robotikus automatizálási rendszert, amely egy műanyag fröccsöntő gépből veszi ki ezeket a pipettaszárakat.

Koronavírus-diagnosztika: automatizált összeszerelő berendezések a gyártásban

Az orvostechnikában egyre nagyobb a tendencia, hogy a diagnosztikai elemzéseket közvetlenül a helyszínen, például háziorvosi rendelőkben végezzék, ahelyett, hogy a mintákat időigényesen a központi laborokba szállítanák. Ahhoz, hogy ezek a gyors tesztek nagy mennyiségben elérhetőek legyenek a betegközeli diagnosztikában (Point-of-Care-Testing), azokat automata összeszerelő berendezéseken kell összeszerelni. Ilyen berendezéseket gyárt többek között a Teamtechnik gépgyártó. A vállalat például most készített egy első automata összeszerelő és tesztelő berendezést egy koronavírus-diagnosztikai termékhez.

És a Freibergben, a Neckar folyónál a drótok forognak: „Az ilyen diagnosztikai termékek összeszereléséhez szükséges kapacitások iránti kereslet óriási és sürgős. Kérdéseket kapunk belföldről és külföldről is”, mondja Frank Hack, aki a Teamtechnik Medtech részlegének ügyvezető igazgatója. A gyártó Contexo is azonnal reagált a megnövekedett igényre, és növelte kapacitásait. Korábban a Diagnosztikai Szolgáltató Curetis-szel közösen terveztek egy automatizált mini laboratóriumot, és építettek egy ehhez kapcsolódó összeszerelő berendezést, hogy a tüdőgyulladás kórokozóinak tesztelését decentralizálják.

Teljesen automatizált tömeggyártású szájmaszkok

Az egyik legfontosabb szempont a járvány megfékezésében a tesztek és diagnosztikai eljárások mellett a gyors és tömeges védőfelszerelések, például szájmaszkok gyártása. A PIA Automation gyártó teljesen automatizált összeszerelő sorokat kínál a védőmaszkok gyors gyártásához. A vírus gyors terjedése óta több mint 100 kérés érkezett a PIA-hoz minden földrészről.

Sok hazai vállalat is követi a felhívást, hogy nemzeti szinten építsenek védőfelszerelés-gyártást. Közülük a Zettl Automotive, amely partnerségben a PIA-val, a maszkgyártás kapacitásának növelésén dolgozik. A PIA és a Sandler AG, amely a egyszer használatos maszkok szövetét gyártja, megalapította a „Masken-Verbund-Bayern” nevű szövetséget. A szövetség néhány héten belül több százezer maszk napi gyártását tervezi. Minden PIA által gyártott teljesen automatizált gyártósor napi akár 140.000 szájmaszk (típus és anyag szerint) gyártására képes, ami sokszorosa annak, amit kézi módszerrel jelenleg előállítanak.

Bosch & Co: Tovább növekvő automatizált gyártósorok a szájmaszkok számára

És nemcsak Bajorországban működnek a teljesen automatizált szájmaszk-gyártó berendezések: az Aachen-i Fraunhofer Intézet a gyártástechnológia területén, az IBF Automation közreműködésével, egy szintén a Moss számára készülő maszkgyártó üzemet épít Lennestadtben, a Sauerlandban. A projekt célja, hogy egy olyan berendezést hozzanak létre, amellyel napi 50.000 maszk gyártható. Ezután további három berendezést állítanak fel Németországban, hogy a napi gyártási kapacitás elérje a 200.000 maszkot.

Szintén a Boschnál megkezdődött a száj- és orrmaszkok gyártása. 13 Bosch-gyárban kilenc országban önkéntesen készítenek maszkokat helyi igények kielégítésére. Emellett a Bosch jelenleg két teljesen automatizált gyártósort telepít Stuttgart-Feuerbachban – továbbiak pedig Eberbachban (Odenwald), Indiában és Mexikóban. „Saját gépgyártásunk néhány héten belül megtervezett egy ilyen berendezést”, mondja Volkmar Denner, a Bosch vezérigazgatója. A tervek ingyenesen elérhetőek más vállalatok számára is. Összesen több mint 500.000 maszkot lehet így naponta gyártani.