Egy hajszálon múlva

Tobias Lacroix, a mikroinjektálási részleg vezetője, teljes mértékben elégedett az új, teljesen elektromos IntElect fröccsöntő gépével a Sumitomo (SHI) Demagtól: „Azt, hogy a gyors teszt folyadékkal működő funkcionális kialakítását biztosítani tudjuk, a rész rendkívül precíznek kell lennie. Csak így garantálhatjuk a 100%-os megbízhatóságot eredményt – és ezt a gép is biztosítja.” (Fotó: Sumitomo (SHI) Demag) / Tobias Lacroix, a mikroinjektálás vezetője, nagyon elégedett az új, teljesen elektromos IntElect fröccsöntő gépével a Sumitomo (SHI) Demagtól: „A résznek rendkívül pontosnak kell lennie, hogy megfeleljen a gyors teszt folyadékkal működő funkcionális kialakításának. Csak egy rendkívül pontos alkatrész garantálhat 100%-os megbízhatóságot – és ez a gép ezt biztosítja.” (Fotó: Sumitomo (SHI) Demag)

A hat tengelyes, ívelt karú robot eltávolítja a kész tesztrekordokat a négyszoros szerszámról, majd egy kis rakodótárolóra helyezi őket. (Fotó: Sumitomo (SHI) Demag) / A hat tengelyes ívelt karú robot eltávolítja a kész tesztrekordokat a 4-üreges szerszámból, és egy kis rakodótárolóra helyezi őket. (Fotó: Sumitomo (SHI) Demag)

Ha a rakodóedény teljesen megtelt, egy szállítószalag szállítja az összeszerelő csarnokba. Az egész folyamat teljesen zárt rendszerben zajlik: a por és egyéb szennyeződések kizárva vannak. (Fotó: Sumitomo (SHI) Demag)

A gyártás során csak az üvegajtón keresztül megengedett a nézés. A 7-es osztályú tisztatér körülményei – a fröccsöntő géptől az automatizáláson át a szerelésig – megtiltják a közvetlen érintkezést. (Fotó: Sumitomo (SHI) Demag) / During the active production, the process can only be supervised through a glass window. Under class 7 cleanroom conditions, the injection moulding machine, automation equipment and assembly, must not come into close contact with the operator. (Photo by Sumitomo (SHI) Demag)

Rendszeres időközönként a gépkezelő mintákat vesz a gyors teszt-alkatrészekből, amelyeket a gyártási folyamatból a minőségellenőrző fiókon keresztül vesznek ki. A vállalati saját vizsgáló laboratóriumban a szakértők alaposan megvizsgálják ezeket. (Fotó: Sumitomo (SHI) Demag)

Itt érvényben van a „arcmaszk viselési kötelezettség”: a munkatársak a 7. osztályú tisztatér körülmények között szerelik össze és csomagolják a termékeket – sem haj, sem por nem kerülhet a végtermékekbe. (Fotó: thinXXS) / Ebben a területen kötelező maszkot viselni: a dolgozók a 7. osztályú tisztatér körülmények között szerelik össze és csomagolják a termékeket – a termékeket haj vagy por szennyeződése nélkül kell tartani. (Fotó: thinXXS)

A múzeum modern művészetének tűnő alkotás valójában egy egyszer használatos gyorsteszt finom csatornáit és szerkezeteit mutatja nagyítva. (Fotó: thinXXS) / Ez nem modern művészeti alkotás, hanem egy nagyított kép az egyszer használatos gyorsteszt finom csatornáiról és szerkezeteiről. (Fotó: thinXXS)

Azok a mikroszerkezetek, amelyeket már szabad szemmel nem lehet látni, minden egyes lövéssel kiesnek a fröccsöntő gépből. Szinte minden alkatrész szinte egy másolata az előzőnek. (Fotó: thinXXS) / These intricate microstructures are so delicate that they are no longer visible to the naked eye. The injection moulding machine produces these structures with every shot. They are virtually identical: each part is almost a clone of the one that was produced before. (Photo by thinXXS)

„Mindig akkor vagyunk jók, amikor a precizitásról van szó. Megmutatjuk ügyfeleinknek az utat az első gyártási koncepciótól egészen a költséghatékony sorozatgyártásig” – foglalja össze Dieter Cronauer, az igazgatóság tagja a thinXXS erősségeit. (Fotó: thinXXS) / „Kiemelkedünk, amikor nagy precizitásra van szükség. Vezetjük ügyfeleinket az első gyártási koncepciótól egészen a költséghatékony nagy tételben történő gyártásig” – összegzi Dieter Cronauer, a thinXXS igazgatósági tagja. (Fotó: thinXXS)

Apró, finom, precíz – ezekben a kategóriákban gondolkodnak a thinXXS Microtechnology AG munkatársai Zweibrückenben. A vállalat egyszer használatos gyorsteszteket gyárt, többek között orvosi diagnosztikai célokra. Az ügyfelek gyógyszer- és diagnosztikai gyártók, akik például baktériumfertőzések vagy rákos sejtek kimutatási módszereit fejlesztik a vérben. Ahhoz, hogy az eljárások a laboratóriumtól a kórházakba és orvosi rendelőkbe jussanak, ezeket a módszereket könnyen kezelhető gyorstesztként kell piacra dobni. Itt jön képbe a mikrotechnológiai műhely közel a francia határhoz.

2001-ben a Mainz-i Mikrotechnológia Intézet fröccsöntő részlegének spin-offjaként alapított vállalat 13 munkatárssal indult, és az igazgató Dieter Cronauer szerint azonnal a saját szegmensére specializálódott: „Mindig is a mikroszabású fröccsöntés és szerelés volt a szakterületünk, ez a Know-how-nk. Az esztergálás és formatervezés terén egyedülállóak vagyunk. Ezt az ügyfeleink is tudják, ezért még Kaliforniából is jönnek hozzánk Zweibrückenbe.” Mostanra a thinXXS 75 alkalmazottat foglalkoztat. A fröccsöntő üzem, szerelés, logisztika és csomagolás saját, 350 m2-es csarnokot kapott, a pálcák iránti kereslet nagy. 90 százalékuk Európából és Észak-Amerikából érkezik, köztük a Daktari Diagnostics és az Emerald BioSystems az USA-ból, a DST Diagnosztikai Rendszerek & Technológiák GmbH Németországból, valamint a Trinean Belgiumból. „Mindig akkor vagyunk jók, amikor a precizitásról van szó. Megmutatjuk ügyfeleinknek az utat az első gyártási koncepciótól a költséghatékony sorozatgyártásig. Mert ügyfeleink milliókat költenek a diagnosztika fejlesztésére, és a nap végén magas értékesítési árrést várnak, hogy befektetéseik megtérüljenek” – írja Cronauer üzletéről.

Elengedhetetlen: a legmagasabb precizitás

A Zweibrücker szívét a fröccsöntő üzem alkotja. A saját szerszámkészítő műhelyben csatornákkal és struktúrákkal ellátott formákat hoznak létre mikrométeres méretben. Ennek eredményeként makroszkopikus alkatrészek keletkeznek mikrostruktúrázott részekkel, például egy névjegykártya méretében. Az ultraprecíziós marók a tervezők rajzai alapján mikrostruktúrákat hoznak létre a szerszámokban. A szabad szemmel már nem láthatók a finom geometriák sokfélesége.

Diagnosztikában mindig apró mennyiségekről van szó. Egy csepp vér elegendő ahhoz, hogy perceken belül megállapítsák, a beteg fertőzésben szenved-e, és ha igen, milyen mértékben. A vér és a gyorsteszt folyadéktárolójába beépített anyag keveredik, és egy külön értékelő egységben gyorsan megmutatja az eredményt – hasonlóan egy terhességi teszthez. A műanyag alkatrész csatornáin keresztül, amely a tesztet tartalmazza, meghatározott sebességgel kell mozognia a folyadék mennyiségének. Tobias Lacroix, a mikrofröccsöntő részleg vezetője így ír: „A legnagyobb precizitásra van szükség az alkatrésznél, hogy a folyadékszabályozó funkciótervezés és ezáltal a száz százalékos eredmény garantált legyen. Ez méretben kevesebb, mint egy hajszál vastagsága, és nagyon összetett geometria mellett is működnie kell.”

Nyilvánvaló, hogy egy ilyen high-tech alkatrész esetében a mikrostruktúra-technológiának a fröccsöntőgépeknek is megfelelőknek kell lenniük. Minden porszem a gyártási folyamatban katasztrófát okozna a thinXXS számára. Ezért az egész folyamat tisztatérben zajlik. A bakteriális gyorsteszthez használt fröccsöntőgép a Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH-tól származik Schwaigből. Egy 8-as tisztatérben helyezkedik el, ahol a géphez egy további burkolat és az automatizálás is tartozik, biztosítva a 7-es osztályú tisztatér körülményeit. Ez egy teljesen elektromos IntElect 100-180 típusú fröccsöntőgép, amelyet a Sumitomo (SHI) Demag szállított kezelőrendszerrel és automatizálással, mint fővállalkozó.

Alkatrészméret-tolerancia mikrométerben

Három különböző négyszeres szerszámmal készülnek a gépen azok a komponensek, amelyekből a munkatársak összeállítják az egyszer használatos gyorstesztet. Körülbelül 12 g-os adagolással a gép a tesztelemeket 2,7 g-os alkatrészekkel állítja elő három műszakban. Két szerelvény természetes színű PMMA-ból, a harmadik kék színű polipropilénből készült. „Számunkra döntő volt, hogy a fröccsöntőgéppel extrém magas képalkotási pontosságokat és reprodukálhatóságot érjünk el, mikrométeres szintű alkatrész-toleranciával. Emellett olyan automatizálási rendszert kerestünk, amely a kész alkatrészeket közvetlenül a szerelésbe vezeti, szintén egy 7-es osztályú tisztatérben. A Sumitomo (SHI) Demag mellett döntöttünk, mert meggyőzött a kidolgozott koncepció, a szállítási határidő, az ár-érték arány, és pozitív tapasztalataink vannak egy másik géppel is a Sumitomo (SHI) Demagtól. A műszaki támogatás a szerviztől valóban kiváló” – mondja Lacroix.

Zárva az ajtók mögött

A szárított granulátum a szállítószalagon és adagolórendszeren keresztül jut a IntElect műanyag-felmelegítő egységébe. Az ügyfél oldali szerszám víz segítségével kb. 90 °C-ra melegítve van. A gép CAN bus interfészen keresztül kapcsolódik a fröccsöntőhöz. Egy L/D aránnyal 20 és 1000 kN záróerővel az IntElect 16 másodperces ciklusokban gyártja a gyorsteszt-elemeket. Az aktív visszacsapódás-megállító rendszer, az activeLock biztosítja, hogy az első injektálási fázistól kezdve ne folyjon vissza olvadék a csiga csatornáiba. Különösen ilyen alkatrészeknél fontos a magas precizitás és a folyamatstabilitás, hogy a szigorú toleranciákat betarthassák.

Az összes kész alkatrészt egy hat-tengelyes Stäubli robot veszi ki a szerszámból, és helyezi egy kis tárolóedénybe (KLT). Amint a tartály megtelik, a szállítószalagra hajt, és közvetlenül a szerelőhelyre kerül. A kivételi terület és a szállítószalag teljesen zárt. Az orvosi alkatrészek rendszeres minőségellenőrzéséhez a minőségbiztosítási szakember aktivál egy igényjeladót, amely aktiválja a minőségellenőrző fiókot. A munkatárs ezután betolja a fiókot a gépbe, a robot pedig ráhelyezi a vizsgálandó tételt, így a minőségellenőrző csapat megvizsgálhatja és kidobhatja azokat. Szenzorok figyelik, hogy a fiók a kabinban a helyén van-e, figyelik a kihelyezőállomást, a szállítószalagot, a robotkar fogóját és a szerszámból való kivételt.

Az egész folyamat teljesen automatikusan zajlik, zárt ajtók mögött, csak a tisztatér kabinjának üvegablakán keresztül látható. Lacroix szívből elégedett a szállító Sumitomo (SHI) Demag-gal: „Az egész rendszer abszolút precízen és reprodukálhatóan működik. A GMP-igazolás során a Sumitomo (SHI) Demag fantasztikus támogatást nyújtott, és minden zökkenőmentesen ment. Nagyon tetszett, hogy volt egy kapcsolattartónk, aki minden technikai és adminisztratív kérdésben segített az egész berendezés kapcsán. Egyszerűen teljesen elégedett vagyok!”