Automazione in camera bianca garantisce una produzione efficiente

Automazione in camera bianca garantisce una produzione efficiente

Allrounder e sistemi robotici costituiscono un'unità
• Il controllo Selogica rende possibile la programmazione anche di robot a sei assi
• Le celle di produzione garantiscono elevata resa e qualità dei pezzi stampati

La produzione nel settore medicale richiede, oltre a un'elevata precisione, anche un ambiente di lavoro estremamente pulito. L'obiettivo principale durante la produzione in ambienti di sala bianca è evitare contaminazioni dei prodotti stampati con polvere, pollini, batteri, aerosol organici e altre impurità trasportate dall'aria. Inoltre, la tecnologia medica impone requisiti elevati per componenti di qualità impeccabile, da produrre in grandi quantità e con cicli di produzione molto rapidi. Grazie a un concetto completo di sala bianca e alla modularità del programma Allrounder, Arburg è perfettamente attrezzata per realizzare con precisione tutte le attività in questo settore.

Proprio le esigenze di precisione, pulizia e rapidità dei processi richiedono spesso l'impiego di celle di produzione automatizzate con robot integrati, per escludere il più possibile le contaminazioni. Arburg, come fornitore sia di macchine ad iniezione che di sistemi robotici e robot a sei assi integrabili tramite il controllo Selogica, dispone degli strumenti adeguati per offrire configurazioni adatte anche alla produzione in ambienti di sala bianca.

La modularità, l'alta qualità e resa, oltre a condizioni di produzione rigorosamente pulite, caratterizzano le celle di produzione flessibili di Arburg. Come general contractor, le esigenze dei clienti vengono recepite in modo dettagliato e realizzate con coerenza. In questo modo, la produzione si svolge senza problemi e con elevata qualità anche in serie.

Due alternative per la produzione in sala bianca

Arburg adotta due approcci nella produzione in sala bianca. Da un lato, vengono offerti Allrounder – con o senza sistema robotico – con equipaggiamenti aggiuntivi per il collegamento alle sale bianche tramite nastri trasportatori, dall'altro, macchine appositamente attrezzate operano direttamente in sala bianca. In linea di principio: gli Allrounder idraulici sono frequentemente collegati alla sala bianca, mentre quelli elettrici possono operare anche direttamente al suo interno.

Per mantenere la contaminazione da particelle nella sala bianca al minimo, Arburg posiziona le macchine in modo tale da collocarle all'esterno della sala stessa e collegarle tramite nastri trasportatori sigillati. Gli Allrounder sono dotati di un modulo di aria pulita con ionizzazione su un telaio di movimentazione sopra l'unità di chiusura, per garantire piena accessibilità. Il flusso d'aria permanente generato assicura un elevato ricambio d'aria nel locale di produzione. La corrente di vapore di scambio risultante impedisce l'ingresso di particelle. In questo modo, i componenti possono essere prodotti in un ambiente pulito. Un nastro di trasporto prolungato con copertura tunnel trasporta i pezzi nel reparto sala bianca, dove vengono ulteriormente lavorati, ad esempio montati o imballati. Le operazioni automatizzate di prelievo e deposito, che richiedono robot integrati nelle macchine, sono dotate di custodie in PC trasparente e sono anch'esse coperte da moduli di aria pulita. Il deposito avviene, come per i pezzi che cadono, su un nastro sigillato che trasporta gli articoli nella sala bianca.

Se invece le macchine devono essere impiegate direttamente all’interno della sala bianca, devono essere adottate misure contro potenziali contaminazioni. Queste includono, ad esempio, una maggiore altezza delle macchine per facilitarne la pulizia, la verniciatura a polvere in grigio chiaro, la realizzazione di pannelli di copertura in acciaio inossidabile, piastre di fissaggio nichelate con forature coperte, connessioni di alimentazione dei media a tenuta, motori di azionamento e quadri elettrici raffreddati ad acqua.

Progresso nell’automazione: programmazione di robot a sei assi tramite controllo Selogica

I robot a sei assi sono particolarmente adatti per compiti di manipolazione molto complessi. Offrono un'elevata funzionalità e consentono movimenti molto articolati. Inoltre, sono in grado di seguire con precisione linee di contorno 3D e ruotare i pezzi liberamente nello spazio. Inoltre, lo spazio richiesto per un robot a sei assi è relativamente contenuto.

Grazie all’implementazione dell’interfaccia di comando Selogica sul controllo del robot, si ottengono vantaggi decisivi: gli operatori dispongono del sistema di comando a loro familiare, così anche sequenze di movimento complesse possono essere programmate autonomamente e senza conoscenze specialistiche, in modo analogo al ciclo della macchina. Ciò riduce notevolmente gli sforzi di cambio stampo e rende possibile l’impiego dei robot anche in settori di alta gamma come quello medicale. Il robot è collegato direttamente al controllo della macchina. La comunicazione online va ben oltre l’interfaccia Euromap, offrendo funzioni come la sincronizzazione dei movimenti e l’avvio semplificato della macchina. Ciò si traduce in tempi di impostazione e cicli più brevi. Anche le correzioni minori, spesso necessarie in pratica, possono essere effettuate in pochi minuti.

Esempio pratico: cella di produzione LSR per componenti medicali

Un esempio di utilizzo di un robot a sei assi è la produzione di un cappuccio medico. La cella di produzione è collegata a una sala bianca. Il concetto flessibile, basato su un Allrounder elettrico 520 A con 1500 kN di forza di chiusura e unità di iniezione 400 in versione sala bianca – tra cui una copertura speciale in acciaio inossidabile con sportello di accesso per l’estrusore – è stato specificamente progettato per la produzione di articoli farmaceutici. La macchina si distingue per numerose opzioni necessarie per la produzione medicale, come l’uso di lubrificanti approvati dalla FDA/NSF, un articolato sigillato, piastre di fissaggio in acciaio inossidabile resistenti alla corrosione, coperture laterali iniettate, raccordi e quick coupling in acciaio inossidabile, e una copertura per il modulo di acqua e le tubazioni. I moduli di sala bianca sulla macchina e nel robot garantiscono l’atmosfera altamente pura richiesta.

Le coperture bianche vengono prodotte in uno stampo a 32 cavità. Sono iniettate senza scarti tramite un sistema a canale freddo e ugelli dedicati. Quando lo stampo si apre, tutte le 32 coperture sono sui nuclei del lato estrusore. Il robot a sei assi posizionato in sala bianca si sposta con la testa di manipolazione in posizione e si fissa tramite dispositivi di centraggio allo stampo. Le 32 coperture vengono spinte tramite l’estrusore e una piastra perforata integrata nel modulo di formatura.

Tutti i pezzi vengono così raccolti in una copertura speciale. Successivamente, il robot esce dallo stampo e si sposta verso il nastro di trasporto. Qui, un sportello del modulo di formatura si apre, consentendo di depositare i componenti in modo mirato sul nastro di trasporto anch’esso sigillato.

La soluzione, combinata con il robot Kuka, si avvicina già molto ai requisiti di sala bianca, poiché il robot, grazie alla sua costruzione e ai motori elettrici, lavora in modo molto pulito. Grazie al concetto di prelievo sul retro della macchina, tutte le esigenze di involucro e di aria pulita possono essere soddisfatte.

Il sistema è progettato in modo che il nastro di trasporto, su cui vengono depositati i pezzi, sia direttamente collegato alla sala bianca. In questo modo, la produzione può essere trasferita immediatamente a successive fasi di lavorazione, come il riscaldamento, il controllo o l’imballaggio.

Anche la formatura senza aria dei pezzi è pienamente compatibile con le sale bianche. È importante, però, che i pezzi siano gestiti e trasportati in modo mirato. In questo modo, tutti gli articoli vengono stampati, prelevati e depositati di alta qualità, come richiesto per una produzione medica di qualità impeccabile.

Esempio pratico: impianto di impianto di principio attivo in LSR

Arburg ha svolto un ruolo di primo piano nello sviluppo e nella produzione in serie di un anello in LSR, utilizzato da donne come prevenzione contro l’HIV, assumendo il ruolo di general contractor per l’intera cella di produzione. La sostanza attiva viene inserita direttamente nelle due componenti di silicone liquido da lavorare, per consentire un rilascio controllato nel tempo dal anello vaginale applicato. L’intera cella di produzione è stata verificata e qualificata durante e dopo la sua realizzazione, sulla base delle esigenze del cliente. Lo sviluppo e l’ottimizzazione di tutti i parametri di processo importanti sono stati documentati e convalidati nel corso di una validazione.

Il anello vaginale, con la sostanza attiva integrata, pesa otto grammi e contiene 25 milligrammi di principio attivo. Questo è omogeneamente disperso e finemente sciolto nella matrice in LSR a due componenti vulcanizzante a base di platino. Il diametro esterno dell’anello è di 56 millimetri, mentre quello del profilo è di 7,7 millimetri.

Un grande passo verso una produzione in serie senza problemi di tali anelli in LSR che rilasciano principio attivo è rappresentato, oltre a una macchina di iniezione altamente automatizzata e adattata al processo di produzione medicale, dotata di controllo qualità tramite analisi spettroscopica non distruttiva e verifica ottica dei pezzi, anche da uno stampo perfettamente lavorato con tolleranze minime.
Per la produzione degli impianti di principio attivo destinati ai test clinici, è stato utilizzato lo stampo a 16 cavità di progetto Rico, configurato da Arburg, con un Allrounder elettrico integrato di robot a sei assi, equipaggiato con un sistema di sala bianca speciale e un’interfaccia di comando Selogica condivisa.

Tecnologia di macchine e impianti ottimizzata in ogni dettaglio

L’Allrounder elettrico 520 A, con 1500 kN di forza di chiusura e unità di iniezione 400, non è solo adattato alla lavorazione di LSR, ma anche ai requisiti di igiene nel settore medicale, realizzato in acciaio inossidabile e dotato di modulo cilindro LSR, controllo del vuoto e pompa del vuoto. La pressione di alimentazione del sistema di dosaggio può essere monitorata graficamente, così come il flusso e la temperatura del raffreddamento di processo.

L’Allrounder e l’intera automazione sono stati sigillati come cella di sala bianca con moduli di aria pulita, inclusa ionizzazione, soddisfacendo così i requisiti della classe di sala bianca ISO 3. Anche il robot a sei assi è stato adattato per l’uso in sala bianca, integrato con una pinza di prelievo speciale e un nastro di trasporto. Nel complesso, la cella di produzione rispetta sia le linee guida ISO 13485, sia le normative FDA e i requisiti di Good Manufacturing Practice (GMP).

Macchine elettriche destinate ad applicazioni in sala bianca

La tendenza nella produzione in sala bianca si orienta sempre più verso l’impiego di macchine elettriche, grazie alla loro velocità, precisione, basse emissioni e efficienza energetica, ideali per ambienti di sala bianca. In questo settore, Arburg è molto ben posizionata con le sue due serie di macchine elettriche. Queste coprono un intervallo di forza di chiusura da 350 a 3.200 kN e soddisfano l’intero spettro di applicazioni. Mentre le macchine Edrive sono progettate per la produzione di prodotti standard, le macchine Alldrive sono impiegate nel settore di alta gamma. Alla fine, però, la scelta più economica dipende sempre dal prodotto specifico.

La macchina lavora direttamente in sala bianca, dove i pezzi vengono prelevati e depositati su un nastro di trasporto per ulteriori lavorazioni.