Controllo automatizzato della contaminazione è più affidabile – e può respirare

(Fiera di Francoforte/Sandra Gätke)

Sembra una legge naturale moderna: tutto ciò che può essere digitalizzato, viene digitalizzato. Anche in ambienti di produzione puri! Come applicarlo nella propria azienda, si può scoprire alla fiera di settore Cleanzone il 19 e 20 novembre 2019 a Francoforte sul Meno.

Le tecnologie digitali offrono un potenziale enorme per aumentare l’efficienza e la qualità della produzione. Mentre inizialmente si raccoglievano principalmente dati, ora si è fatti un passo avanti: si tratta di facilitare la comunicazione. Con ciò si arriva rapidamente all’automazione, all’impiego di robot e a sistemi auto-ottimizzanti. Mentre il controllo delle contaminazioni nel settore dei semiconduttori è già ampiamente automatizzato e molti processi sono racchiusi in cosiddetti mini-ambienti, questa tendenza si sta ora diffondendo anche in altri settori – nell’industria automobilistica, in pharma e biotech.

«Più alta è la richiesta di ambienti a classe di purezza superiore, maggiori sono i vantaggi dell’automazione e dell’impiego di robot», afferma Egon Buchta, ufficio di ingegneria & servizio ambienti sterili Egon Buchta GmbH, Wannweil. «Perché la componente umana, che rappresenta la principale fonte di particelle e germi, rappresenta in definitiva il più grande rischio di disturbi e guasti.» E naturalmente l’automazione aiuta anche a far fronte alla carenza di personale specializzato nel settore.

Per questo motivo, già oggi i robot operano negli ambienti sterili. Non versioni umane con testa, braccia e gambe, ma vari tipi di pinze a uno o più bracci – o veicoli autonomi per la disinfezione, come ad esempio il UVD Robot, presentato dall’azienda LabTec Labortechnik alla Cleanzone 2018. Dopo la pulizia manuale eseguita dagli operatori, questi robot eseguono una pulizia finale aggiuntiva e irradiano luce UV-C concentrata su “hotspot” infetti in stabilimenti di produzione farmaceutica, laboratori o camere d’ospedale. Un robot per la disinfezione può essere avviato tramite un’app e si muove autonomamente verso il luogo dell’intervento. Al termine del lavoro, segnala «batteri eliminati dagli hotspot», crea un protocollo e lascia la stanza.

Automazione e robotizzazione richiedono dialogo

L’automazione e la robotizzazione in settori fortemente regolamentati pongono sfide particolari alla produzione. Ecco alcuni esempi dei problemi che possono presentarsi: un’azienda familiare del settore farmaceutico vuole riportare la produzione dall’estero in Europa. Aspetti di qualità e di costi favoriscono questa scelta, rendendo conveniente un’ampia automazione. Solo così il ritorno in patria vale davvero la pena. Per un processo misto complesso, sono indicati vari miscelatori automatici idonei alla classe di ambiente sterile. Ma questi non resisterebbero alle forze centrifughe del processo in corso. In alternativa, ci sono sistemi robotici con robustezza meccanica sufficiente, ma non idonei agli ambienti sterili. Cosa fare?

Un altro esempio: nel controllo di una produzione farmaceutica, dieci operatori prelevano manualmente campioni dal processo in corso. Si desidera automatizzare questa fase e si è provato con successo su un impianto di riferimento in laboratorio. Ma ora sorgono altre domande: come disinfettare la meccanica dei robot? Come gestire i rifiuti chimici?

In tutti gli esempi, una cosa è richiesta: l’operatore e, se del caso, i fornitori devono confrontarsi con esperti di ambienti sterili del settore farmaceutico, con particolare attenzione alle competenze microbiologiche. Insieme si sviluppano soluzioni pratiche. Come risultato, ad esempio, robot meccanicamente convincente possono essere resi idonei agli ambienti sterili tramite rivestimenti e incapsulamenti. Oppure, un robot idoneo agli ambienti sterili viene meccanicamente potenziato. E per lo smaltimento dei rifiuti potrebbe essere necessario un robot aggiuntivo.

L’ambiente sterile che respira

«I sistemi automatizzati sono più affidabili dell’uomo», afferma Josef Ortner, Ortner Reinraumtechnik GmbH, Villach. «Questo è un motore di innovazione. Nell’industria farmaceutica ho recentemente assistito a un interessante avvio di progetto sotto il motto “Automazione nel contesto farmaceutico, inclusi i passaggi a monte e a valle come il riempimento e la miscelazione”». In questo settore, negli ultimi anni, si è fatto davvero molto.»

Altre opportunità nell’interazione tra tecnologia digitale e controllo automatico possono derivare dall’uso dei dati di accesso per ottimizzare il bilancio di scambio d’aria. Se un sistema intelligente sa quante persone si trovano in ambiente sterile, può aumentare le quantità di scambio d’aria con ventole più potenti quando ci sono venti operatori, rispetto a quando ce ne sono solo quattro. L’ambiente sterile “respira”.

Possibilità illimitate? – Per una regolazione più fine, gli esperti prevedono tecnologie di misurazione a un livello completamente nuovo. Sebbene negli ultimi quindici anni siano stati fatti molti miglioramenti, un ambiente sterile o un’intera fabbrica respirerà liberamente solo se le attuali misurazioni puntuali secondo ISO 14644 saranno integrate da screening di aree più vaste o di spazi tridimensionali. I dati raccolti vengono poi centralizzati in una stazione di monitoraggio e analizzati digitalmente. Alla fine, si ottiene una mappa dinamica di contaminazione dell’intero ambiente sterile, con le variazioni temporali di contaminazione come informazioni aggiuntive per la regolazione fine del bilancio di scambio d’aria. Ciò riguarda sia le particelle che i germi.

Pompe prodotte in modo sterile per dispensatori di sapone e disinfettante

Anche componenti apparentemente “semplici” richiedono un’attenta verifica della contaminazione di particelle e germi. Un esempio sono le pompe prodotte tramite stampaggio a iniezione di plastica per dispenser di sapone e disinfettante. La produzione avviene in un ambiente sterile di classe ISO-7, con gli operatori che consegnano le parti ai robot. Poiché prelevare e consegnare più pezzi da contenitori diversi in modo corretto rimane un lavoro complesso per il robot, si prevede che anche questo processo sarà automatizzato a lungo termine, secondo Markus Thamm, di cleanroom.de GmbH, Heidelberg. «Quando i volumi aumentano, vale la pena sviluppare una soluzione di automazione specifica per il prodotto.» La discussione sulle opportunità offerte dalle tecnologie digitali, dall’automazione e dalla robotizzazione può iniziare idealmente in una fiera di settore – come alla Cleanzone il 19 e 20 novembre 2019 a Francoforte sul Meno.

Prima della Cleanzone di novembre a Francoforte, si svolgerà il 18 e 19 settembre la seconda edizione di Cleanzone Middle East ad Abu Dhabi. La conferenza con mostra annessa si concentra sul Medio Oriente, parti dell’Asia e dell’Africa, riunendo produttori di tecnologie per ambienti sterili e industrie utilizzatrici.