Automatizálás a tisztatérben biztosítja a hatékony gyártást

Automatizálás a tisztatérben biztosítja a hatékony gyártást

• Allrounder és robotrendszerek egységet alkotnak
• A Selogica-vezérlés lehetővé teszi a programozást hatkaros robotok esetében is
• Gyártócellák magas kibocsátást és spritztermék minőséget biztosítanak

A gyógyászati technológiai gyártás magas precizitás mellett rendkívül tiszta munkakörnyezetet is megkövetel. A tisztatér körülmények között történő gyártás legfőbb célja a szerszámtermékek szennyeződéseinek, mint por, pollen, baktériumok, szerves aeroszolok és más levegőben szálló szennyeződések elkerülése. Emellett a gyógyászati technológia legmagasabb követelményeket támaszt a minőségileg kifogástalan alkatrészek iránt, amelyeket nagy darabszámban és a lehető legrövidebb ciklusidővel kell gyártani. A komplex tisztatér koncepció és az Allrounder program modularitása révén az Arburg optimálisan fel van készülve arra, hogy minden feladatot pontosan megvalósítson ezen a területen.

Éppen a precizitás, tisztaság és a gyorsaság iránti igények gyakran megkövetelik automatizált gyártócellák robottechnikával integrálva, hogy a szennyeződések lehető legkisebbre csökkenjenek. Az Arburg, mint a szerszámgépek és robotrendszerek szállítója, valamint a Selogica-vezérlésen keresztül integrálható hatkaros robotok kínálatával rendelkezik, így a tisztatér gyártás területén is megfelelő konfigurációkat tud kínálni.

Az Arburg rugalmas gyártócelláit a moduláris felépítés, magas minőség és kibocsátás, valamint a következetesen tiszta gyártási körülmények jellemzik. Mint fővállalkozó, a vásárlói elképzeléseket részletesen felveszik és következetesen megvalósítják. Ezáltal a gyártás még sorozatban is zavartalanul és magas minőségben zajlik.

Két lehetőség a tisztatéri gyártáshoz

Az Arburg két utat kínál a tisztatéri gyártáshoz. Egyrészt Allrounder gépeket – robotrendszerrel vagy anélkül – tisztatéri csatlakoztatási lehetőséggel szállítanak szállítószalagon keresztül, másrészt kifejezetten felszerelt gépeket közvetlenül a tisztatérben működtetnek. Alapvetően érvényes: hidraulikus Allrounder gépeket erőteljesebben csatlakoztatnak a tisztatérhez, elektromos Allrounder gépek pedig akár közvetlenül a tisztatérben is üzemeltethetők.

Az Arburg a gépek egy részét a tisztatér kívül helyezi el, és szigetelt szállítószalagokon keresztül köti össze őket. Az Allrounder gépeket tisztairányított modul és ionizációs rendszerrel szerelik fel, amely a záróegység fölött helyezkedik el, hogy teljes hozzáférést biztosítson. A folyamatos légáramlás magas légcsere arányt eredményez a gyártóteremben, és a keletkező légcsere-áramlás megakadályozza a részecskék beszivárgását. Az alkatrészek így tiszta környezetben gyárthatók. Egy hosszabb szállítószalag, tunnelburkolattal, a részeket a tisztatérbe szállítja, ahol további feldolgozás, például összeszerelés vagy csomagolás történik. Az automatizált folyamatokat, amelyek alkatrészeltávolítást és elhelyezést igényelnek, beépített robotrendszerek végzik. Ezek átlátszó PC-ből készült burkolattal védett, szintén tisztairányított modulokkal vannak ellátva. Az elhelyezés, mint a leeső alkatrészek esetében, egy szigetelt szállítószalagon történik, amely az árukat a tisztatérbe szállítja.

Másrészt, ha a gépeket közvetlenül a tisztatérben kell üzemeltetni, intézkedéseket kell tenni a potenciális szennyeződés ellen. Ide tartozik például a gépek megnövelt állványa a könnyebb tisztítás érdekében, a szürke színű porbevonat, rozsdamentes acélból készült gépburkolatok, nikkelezett rögzítőlapok fedett furatokkal, közvetlenül a folyadékellátáshoz kapcsolódó csatlakozók, valamint vízhűtéses hajtóművek és kapcsolószekrények.

Automatizálási fejlesztés: Hatkaros robotok programozása a Selogica-vezérléssel

A nagyon összetett kezelési feladatokra különösen alkalmasak a hatkaros robotok. Nagyon magas funkcionalitást kínálnak, és lehetővé teszik összetett mozgások végrehajtását is. Emellett képesek pontosan követni 3D-s kontúrvonalakat, és szabadon forgatni az alkatrészeket a térben. Továbbá a helyigényük viszonylag kicsi egy hatkaros robot esetében.

A Selogica kezelőfelület robotvezérlésbe történő integrálásával számos előny szerezhető: a kezelők a jól ismert kezelőrendszert használhatják, így még a bonyolult mozgásprogramokat is saját maguk, különleges tudás nélkül, a gépfolyamatnak megfelelően tudják programozni. Ez jelentősen csökkenti az átszerelési időt, és lehetővé teszi a robotok hatékony alkalmazását akár a gyógyászati technológia magas szintű szektorában is. A robot közvetlenül összeköttetésben áll a gépvezérléssel. Az online kommunikáció messze meghaladja az Euromap interfészt, és olyan funkciókat kínál, mint például a mozgások szinkronizálása vagy a gép egyszerű indítása. Ennek eredményeként rövidebb beállítási és ciklusidők érhetők el. A gyakran szükséges kisebb korrekciók pedig néhány perc alatt elvégezhetők.

Gyakorlatbeli példa: LSR gyártócellák gyógyászati alkatrészekhez

Egy ilyen hatkaros robot alkalmazásának példája egy orvosi fedősapka gyártása. A gyártócellát ebben az esetben egy tisztatérhez csatlakoztatták. A rugalmas koncepció egy elektromos Allrounder 520 A, 1500 kN záróerővel és 400-as spritz egységgel, tisztatéri felszereltséggel – többek között egy speciális rozsdamentes acélból készült formanyomás burkolattal, hozzáférési ajtóval az extrudálórészhez – kifejezetten gyógyszerészeti termékek gyártására lett kialakítva. A gép számos, a gyógyászati gyártáshoz szükséges opcióval rendelkezik, például FDA/NSF által elismert kenőanyagok alkalmazásával, szigetelt térdcsuklóval, korrózióálló, merev és mozgatható rögzítőlapokkal, spritz oldalról elhelyezett gépkerettel, valamint rozsdamentes acélból készült csatlakozókkal és gyorscsatlakozókkal, vízszűrővel és emelőcsővel ellátott burkolattal. A gépen és a robot területén található tisztatér modulok biztosítják a szükséges magas tisztaságú környezeti atmoszférát.

A fehér fedősapkák egy 32-számos szerszámban készülnek. Ezeket közvetlenül, hulladék nélkül, hidegcsatornás rendszerrel és fúvókákkal injektálják. Amikor a szerszámot kinyitják, minden 32 sapka a formázó oldal magjainál található. A tisztatérbe csatlakoztatott hatkaros robot a kezelőfejével pozícióba áll, és központosító eszközökkel rögzíti a szerszámhoz. A 32 sapkát a szerszám extrudálóján keresztül egy beépített lyuklemezen keresztül nyomják ki az extrudálási modulba.

Ezeket az alkatrészeket így egy speciális burkolatban gyűjtik össze. A robot ezután kivonul a szerszámból és a szállítószalagra megy. Itt egy ajtó nyílik az extrudálási modulon, hogy az összes alkatrészt célzottan az ugyanilyen burkolt szállítószalagra helyezzék.

A Kuka robot által kínált megoldás már hagyományosan közel áll a tisztatéri követelményekhez, mivel a robot szerkezete és elektromos hajtásai nagyon tisztán működnek. A gép hátsó oldalán történő alkatrészeltávolítási koncepciónak köszönhetően minden elvárás a burkolás és a tisztairányított modulok tekintetében megvalósítható.

A rendszer úgy van kialakítva, hogy a részeket tartalmazó szállítószalag közvetlenül összeköttetésben áll a tisztatérrel. Ezáltal a gyártás azonnal átadható a további feldolgozóhelyeknek, például hőkezelésnek, ellenőrzésnek vagy csomagolásnak.

Az alkatrészek formázása levegő nélkül teljes mértékben tisztatér-kompatibilis. Fontos ugyanakkor, hogy az alkatrészek célzottan legyenek irányítva és szállítva. Ezáltal minden termék magas színvonalon spritzelt, kivéve és elhelyezve, megfelelve a minőségi gyártási követelményeknek a gyógyászati technológia területén.

Gyakorlatbeli példa: Hatóanyag-implantátum LSR-ből

A Arburg vezető szerepet töltött be egy olyan LSR gyűrű fejlesztésében és sorozatgyártásában, amelyet nők HIV-megelőzésére használnak. A teljes gyártócellát fővállalkozóként irányította, felelős a gyártási folyamatért. A hatóanyagot közvetlenül a két folyékony szilikon összetevőbe injektálják, így az lassan, kontrollált módon szabadul fel a hüvelyi gyűrűből. A gyártócellát a vevői igények szerint tervezték és a befejezés után is ellenőrizték és minősítették. A folyamat összes fontos paraméterét validáció során ellenőrizték és dokumentálták.

A hüvelygyűrű, a hatóanyaggal együtt, nyolc gramm tömegű, és 25 milligramm hatóanyagot tartalmaz. Ez a hatóanyag homogén és finom oldatban van a platinvulkanizáló kétkomponensű LSR mátrixban. A gyűrű külső átmérője 56 milliméter, profilátmérője 7,7 milliméter.

Az ilyen hatóanyag-kibocsátó LSR-gyűrűk problémamentes sorozatgyártásának egyik nagy lépése egy a gyógyászati gyártási folyamatnak megfelelően magas szintű automatizáltságú spritzöntő berendezés, minőségellenőrzéssel, nem destruktív spektroszkópiai elemzéssel és optikai alkatrészméréssel, valamint egy precízen megmunkált szerszám, minimális toleranciákkal. A hatóanyag-implantátumok klinikai vizsgálatokhoz történő gyártásához a Rico projektpartner által fejlesztett 16-számos hidegcsatornás szerszámot egy Arburg által konfigurált elektromos Allrounder gépen, integrált hatkaros robottal, speciális tisztatéri felszereltséggel és közös Selogica kezelőfelülettel alkalmazták.

Gépek és berendezések részletesen összehangolva

A 1500 kN záróerővel és 400-as spritz egységgel rendelkező elektromos Allrounder 520 A nemcsak az LSR feldolgozására, hanem a gyógyászati technológia higiéniai követelményeire is megfelel, rozsdamentes acél kivitelben, LSR-hengermodullal, vákuumvezérléssel és vákuumpumpával felszerelve. A adagolónyomás grafikus módon, a folyadék és a hűtővíz ellátásának áramlása és hőmérséklete pedig teljes körűen nyomon követhető.

Az Allrounder és az egész automatizálási rendszer egy tisztatéri cellában, ionizáló modulokkal felépítve, így felel meg az ISO 3 tisztatér osztály követelményeinek. A hatkaros robotot szintén a tisztatéri alkalmazásra optimalizálták, és kiegészítették egy speciális eltávolító fogóval és szállítószalaggal. Így a gyártócellának megfelel az ISO 13485 szabvány, az FDA előírásai és a jó gyártási gyakorlat (GMP) követelményei is.

Elektromos gépek tisztatéri alkalmazásokhoz

A tisztatéri gyártásban egyre inkább az elektromos gépek alkalmazása terjed, mivel gyorsaságuk, precizitásuk, alacsony kibocsátásuk és energiahatékonyságuk miatt ideálisak a tisztatér alkalmazásokhoz. Az Arburg két elektromos sorozata ebben a szegmensben kiválóan helytáll. Együttesen 350 és 3200 kN közötti záróerővel rendelkeznek, és lefedik az összes alkalmazási területet. Az Edrive gépek a standard termékek gyártására, míg az Alldrive gépek a high-end szektorban kerülnek alkalmazásra. Végső soron azonban mindig a termék dönti el, melyik géptechnika a legköltséghatékonyabb.

A gép közvetlenül a tisztatérben működik, ahol az alkatrészeket további feldolgozásra, például hőkezelésre, ellenőrzésre vagy csomagolásra szedik le.