A robotok automatizálják a sterilizálási teszteket laboratóriumokban

Két ipari robot, amelyek mozgásai félig szinkronban vannak összehangolva, felismernek és megragadnak egy tömlőt, majd behelyezik azt egy perisztaltikus pumpába. (Forrás: Fraunhofer IPA/Fotó: Rainer Bez)

A laboratóriumi automatizálás iránti igény folyamatosan növekszik. Azonban a robotokkal támogatott alkalmazások elvárásai ebben a kontextusban magasak. Hogyan lehet ezeket mégis technikailag és gazdaságilag ésszerűen megvalósítani, azt a Fraunhofer IPA egy prototípus segítségével mutatja be, egy SKAN-nal való együttműködés keretében.

A robotok automatizálják a sterilizációs teszteket a laboratóriumokban

A tárgyak kezelése mindig is az egyik leggyakoribb feladat volt, amit a robotok végrehajtottak. Számos alkalmazási területen ez már optimálisan megoldott, és évek óta sorozatgyártásban folyamatosan alkalmazzák. A leginkább ismert példa erre az autókarosszéria, amelyet a gyártósorokban a nyersépítés során emelnek be. De sok más környezetben is nagy a kereslet a robotizált automatizálás iránt. Ide tartoznak a laboratóriumok az élet-tudományi és gyógyszeripari ágazatban.

Számos nem ergonomikus, ismétlődő és monoton feladat van a laboratóriumi környezetben, amelyek kevésbé vonzóak a szakemberek számára. Emellett a munkaerőhiány idején a laboratórium üzemeltetőinek először is kvalifikált laboratóriumi szakértőket kell találniuk. A robotika hozzájárulhat ahhoz, hogy a rendelkezésre álló szakembereket tehermentesítse, így több értéket teremtő tevékenységekre fordíthatják kapacitásukat. Emellett a laboratóriumban hatékony, ismételhető és folyamatbiztos munkavégzés, valamint hibátlan dokumentáció elvárt, melyhez a robotika szintén kiválóan alkalmas. Ha a robotikus megoldás modularitásával még rugalmas is, megfelelhet ennek a komplex környezetnek az elvárásainak.

Robotok kezelik a csöveket

Egy példamutató fejlesztés a sterilizációs tesztek automatizált kezelésére, mint a minőségellenőrzés része a gyógyszergyártásban, két Fraunhofer IPA és SKAN közötti projekt keretében jött létre. Míg az első együttműködésben az alapvető megvalósíthatóság vizsgálata volt a cél, a következő lépésben egy prototípus kezelőrendszer készült, amely már szabadalmaztatás alatt áll. Ebben két ipari robot működik, amelyek mozgásai félig szinkronban vannak, sterilizációs teszteket végeznek a csomagolásban, felismerik és megragadják a csövet, majd egy perisztaltikus pumpába helyezik. A robotcellák megfelelnek egy tipikus sterilizáló méreteinek a SKAN-nál.

Az egyik kihívás, hogy a csövek hajlékonyak és így nehezen kezelhetők. Emellett fennáll a veszély, hogy összegabalyodhatnak. Egy megvalósíthatósági tanulmány azonban megmutatta, hogy a prototípus strapabíró és folyamatbiztos módon működik.

Általánosságban elmondható, hogy a robotalapú alkalmazásokat a laboratóriumi környezet igényeihez kell igazítani. A fent említett hajlékony részek, mint például csövek vagy zacskók, tipikus objektumok, amelyekkel a robotnak a megfelelő trajektóriák és fogási technikák segítségével bánnia kell. Emellett szigorúak a sterilizálási vagy tisztítási előírások a gyártási környezetben, például a „Good Manufacturing Practice” (GMP) szerint. Végül, a labor- és gyógyszeripari környezet általában nagyon szigorúan szabályozott, így a használt folyamatoknak és rendszereknek megbízhatónak kell lenniük.

Szakértelem az automatizálásról és a laboratóriumi folyamatokról

A fejlesztésbe beépült az összetett összeszerelési, szétszerelési és kezelési megoldások széles körű ismerete, valamint körülbelül 50 év tapasztalat az automatizálás lehetőségeinek vizsgálatában. Ezek a vizsgálatok a koncepciótervezéstől a megrendelőspecifikus szerszám- és berendezésgyártáson át a robotalkalmazás felépítéséig és értékeléséig, majd a kis sorozatba történő átültetésig terjednek. A SKAN-nal való együttműködés során a Fraunhofer IPA szakemberei a robot- és asszisztens rendszerek, laborautomatizálás, valamint bioprodukciós technológia területeiről dolgoztak interdiszciplinárisan, hogy a legmegfelelőbb iparági tudást hozzák be az alkalmazásfejlesztésbe. Jelenleg a SKAN tervezi, hogy a prototípust rendszerintegrátor vagy berendezésgyártó segítségével sorozatgyártású termékké fejlessze. A Fraunhofer IPA ebben a technológiai transzferben továbbra is széleskörű támogatást nyújthat.