A un pelo di capelli

Tobias Lacroix, responsabile del reparto di micro-iniezione, è completamente soddisfatto della nuova macchina di iniezione completamente elettrica IntElect di Sumitomo (SHI) Demag: «La componente deve essere estremamente precisa per adattarsi al design funzionale fluidico del test rapido e garantire così un risultato al cento per cento affidabile – e questa macchina ce l’ha fornito.» (Foto: Sumitomo (SHI) Demag) / Tobias Lacroix, responsabile del settore di stampaggio a iniezione micro, è più che felice della sua nuova macchina di iniezione completamente elettrica IntElect di Sumitomo (SHI) Demag: «La parte deve essere estremamente precisa per adattarsi al design funzionale fluidico del test rapido. Solo una componente altamente accurata può garantire un risultato affidabile al 100% – e questa macchina lo assicura.» (Foto di Sumitomo (SHI) Demag)

Il robot a braccio articolato a sei assi rimuove i componenti di prova finiti dallo stampo a 4 cavità e li colloca su un piccolo portatore di carico. (Foto: Sumitomo (SHI) Demag)

Se il portapacchi è completamente riempito, scompare sulla linea di trasporto in direzione della sala di montaggio. L'intero processo avviene in un ambiente completamente chiuso: polvere e altre contaminazioni sono escluse. (Foto: Sumitomo (SHI) Demag)

Durante la produzione, lo sguardo è consentito solo attraverso il vetro. Le condizioni di sala bianca di classe 7 – dalla macchina per lo stampaggio a iniezione all'automazione fino all'assemblaggio – vietano un contatto diretto. (Foto: 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)

A intervalli regolari, l'operatore della macchina preleva singoli componenti di test rapido dal processo di produzione tramite il cassetto QS. Questi vengono ispezionati accuratamente dagli esperti nel laboratorio di prova interno. (Foto: Sumitomo (SHI) Demag)

Qui vige il "divieto di coprirsi il volto": il personale assembla e confeziona sotto condizioni di camera bianca di classe 7 – nessun capello o polvere può entrare nei prodotti finiti. (Foto: thinXXS) / In questa area, le persone sono obbligate a indossare maschere: i membri dello staff assemblano e confezionano i prodotti sotto condizioni di camera bianca di classe 7 – i prodotti devono essere mantenuti privi di contaminazioni da capelli o polvere. (Foto di thinXXS)

Quello che sembra un'opera del Museo d'Arte Moderna mostra in realtà i delicati canali e strutture di un test rapido monouso – ingranditi chiaramente. (Foto: thinXXS) / Questa non è un'opera d'arte moderna ma un'immagine ingrandita dei delicati canali e strutture di un test rapido usa e getta. (Foto di thinXXS)

Microstrutture così delicate che non sono più visibili a occhio nudo. La macchina per stampaggio a iniezione produce queste strutture ad ogni colpo. Sono praticamente identiche: ogni pezzo è quasi un clone di quello prodotto prima. (Foto di thinXXS)

«Siamo sempre bravi quando si tratta di precisione. Mostriamo ai nostri clienti il percorso dal primo concetto di produzione fino alla produzione di serie economica dei prodotti», riassume il membro del consiglio di amministrazione Dieter Cronauer i punti di forza di thinXXS. (Foto: thinXXS) / «Siamo eccellenti quando è richiesta un'alta precisione. Guidiamo i nostri clienti dal concetto iniziale di produzione fino alla produzione su larga scala a costi contenuti», riassume Dieter Cronauer, membro del consiglio di amministrazione, i punti di forza di thinXXS. (Foto di thinXXS)

Piccolo, delicato, preciso – in queste categorie pensano i dipendenti di thinXXS Microtechnology AG a Zweibrücken. L'azienda produce test rapidi monouso, tra cui per la diagnostica medica. I clienti sono produttori farmaceutici e diagnostici, che sviluppano ad esempio metodi di rilevamento per infezioni batteriche o cellule tumorali nel sangue. Per facilitare il percorso dal laboratorio verso ospedali e studi medici, questi metodi devono essere immessi sul mercato come test rapidi facili da usare. È qui che entra in gioco la fucina della microtecnologia vicino al confine francese.

Fondata come spin-off del reparto di stampaggio a iniezione dell’Istituto di Microtecnologia di Mainz nel 2001, l’azienda è partita con 13 dipendenti e, secondo il consiglio di amministrazione Dieter Cronauer, si è subito specializzata nel segmento di cui si occupava: «Ci siamo sempre occupati di microiniezione e assemblaggio, lì risiede il nostro know-how. Nel settore degli utensili e degli stampi abbiamo un tratto distintivo. I nostri clienti lo sanno e per questo anche aziende dalla California vengono da noi a Zweibrücken.» Ora, thinXXS impiega 75 dipendenti. Lo stabilimento di stampaggio, assemblaggio, logistica e imballaggio ha una propria area di 350 m2, la domanda per i pallet è elevata. Il 90% dei clienti proviene da Europa e Nord America, tra cui Daktari Diagnostics e Emerald BioSystems dagli USA, DST Diagnostische Systeme & Technologien GmbH dalla Germania e Trinean dal Belgio. «Siamo sempre bravi quando si tratta di precisione. Mostriamo ai nostri clienti il percorso dalla prima idea di produzione alla produzione in serie a costi contenuti dei prodotti. Perché i nostri clienti investono milioni nello sviluppo della diagnostica e alla fine della giornata hanno bisogno di margini di vendita elevati, affinché i loro investimenti siano ripagati», descrive Cronauer il suo business.

Indispensabile: massima precisione

Il cuore pulsante di Zweibrücken è il reparto di stampaggio a iniezione. La propria produzione di utensili in-house crea stampi con canali e strutture nel micro-metro. Da questi si ottengono componenti macroscopici con aree microstrutturate, ad esempio nel formato di una carta di credito. Fresatrici di altissima precisione creano dalle progettazioni degli ingegneri le microstrutture negli stampi. L’occhio nudo non distingue più le geometrie fini nella loro varietà.

Per la diagnostica si tratta sempre di quantità minuscole. Una goccia di sangue deve bastare per determinare in pochi minuti se il paziente è affetto da un’infezione e, in tal caso, quanto. Sangue e la sostanza integrata nel serbatoio del test rapido si mescolano e mostrano rapidamente il risultato in un’unità di analisi separata – simile a un test di gravidanza. Attraverso i canali del componente in plastica che contiene il test, devono muoversi quantità definite di liquido a velocità definita. La sfida, spiega Tobias Lacroix, responsabile del reparto di microiniezione: «Dipende dalla massima precisione del componente, per garantire il funzionamento fluidico del test rapido e quindi un risultato assolutamente affidabile. Si tratta di dimensioni inferiori alla larghezza di un capello e di geometrie molto complesse.»

È ovvio che, in un componente high-tech come questo, anche la macchina di stampaggio a iniezione deve soddisfare i requisiti della microstruttura. Ogni granello di polvere nel processo di produzione sarebbe un disastro per thinXXS. Per questo, l’intero processo avviene in ambiente sterile. La macchina di stampaggio a iniezione per il test rapido batterico proviene da Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH di Schwaig. Si trova in una camera bianca di classe 8 con una copertura aggiuntiva che garantisce le condizioni di ambiente sterile di classe 7, comprensiva di automazione completa. Si tratta di una macchina di iniezione completamente elettrica di tipo IntElect 100-180, fornita da Sumitomo (SHI) Demag come appaltatore generale con sistema di handling e automazione.

Tolleranza del componente in micrometri

Con tre diversi stampi a quattro cavità, sulla macchina vengono prodotti i componenti che i dipendenti assemblano per creare il test rapido monouso. Con un peso di circa 12 g, la macchina produce gli elementi di test con un peso di 2,7 g in ciclo a tre turni. Due delle unità sono realizzate in PMMA naturale, la terza in polipropilene colorato di blu. «Per noi è fondamentale poter ottenere con la macchina di iniezione altissime precisioni di riproduzione e tolleranze dei componenti nell’ordine di micrometri. Inoltre, avevamo bisogno di un sistema di automazione che portasse i componenti finiti direttamente nell’area di assemblaggio, anch’essa in ambiente sterile di classe 7. Abbiamo scelto Sumitomo (SHI) Demag perché ci ha convinto il concetto sviluppato, la consegna in tempi stretti, il rapporto qualità-prezzo e le positive esperienze avute con un’altra macchina di Sumitomo (SHI) Demag. L’assistenza tecnica del servizio clienti è davvero eccezionale», spiega Lacroix.

Dietro porte chiuse

Il granulato essiccato viene trasportato tramite un sistema di alimentazione e dosaggio nella unità di plastificazione dell’IntElect. Lo stampo lato cliente viene riscaldato a circa 90 °C con acqua. La macchina è collegata tramite interfaccia CAN bus alla macchina di iniezione. Con un rapporto L/D di 20 e una forza di chiusura di 1000 kN, l’IntElect produce gli elementi del test rapido in cicli di 16 secondi. La barriera di ritorno attivaLock, che può essere attivata e disattivata, assicura che dal primo momento della fase di iniezione non possa fluire materiale fuso indietro nella vite. Per componenti come questi, la massima precisione e la costanza del processo sono fondamentali per rispettare le tolleranze strette.

Un robot articolato a sei assi di Stäubli preleva i componenti finiti dallo stampo e li deposita in un piccolo contenitore (KLT). Quando il contenitore è pieno, si sposta sulla linea di trasporto e arriva direttamente nell’area di montaggio successiva. La zona di prelievo, compresa la linea di trasporto, è completamente sigillata. Per la verifica di qualità periodica dei componenti medici, l’addetto alla qualità utilizza un pulsante di richiesta che attiva il cassetto di controllo qualità. L’operatore inserisce quindi il cassetto nella macchina, il robot deposita il lotto da verificare, così che il team di controllo possa esaminarlo e, successivamente, scartarlo. Sensori monitorano se il cassetto si trova nella posizione di deposito all’interno della cabina, controllano la stazione di scarico, la linea di trasporto, l’attrezzatura del robot e l’estrazione dei pezzi dallo stampo.

Il processo completo avviene in modo completamente automatico dietro porte chiuse, visibile solo attraverso il vetro della cabina di ambiente sterile. La soddisfazione di Lacroix nei confronti del fornitore Sumitomo (SHI) Demag è sincera: «L’intero sistema funziona in modo assolutamente preciso e riproducibile. Durante la validazione GMP, Sumitomo (SHI) Demag ci ha supportato in modo eccellente e tutto è andato senza problemi. Mi è piaciuto molto avere un referente che si occupasse di tutti gli aspetti tecnici e amministrativi dell’intera installazione. Sono davvero completamente soddisfatto!»