Massima sicurezza senza sorprese

Massima sicurezza senza sorprese

Produzione completamente automatizzata di cucette da un'unica fonte

Riproducibile nel tempo, precisa e stabile: questi sono stati gli obiettivi principali con cui Sonoco Crellin ha investito lo scorso anno nell'espansione della sua produzione di cucette. Per il fornitore di impianti ENGEL, ciò ha significato due cose: preservare le soluzioni collaudate ed evitare ciò che è superfluo.

I contenitori di prova alti quattro centimetri per la diagnostica medica, realizzati in PMMA trasparente, sono da molti anni un ordine stabile per Sonoco Crellin a Berkel en Rodenrijs, Paesi Bassi. A pochi minuti di auto da Rotterdam si trova il reparto di tecnologia medica della divisione Sonoco Plastics. Il produttore contrattuale realizza in una camera bianca di classe ISO 8 le più diverse richieste dei clienti. "La nostra forza è la capacità di adattarci molto rapidamente a nuove esigenze, e farlo a un livello qualitativo elevato", sottolinea Michael Müller, amministratore delegato di Sonoco Crellin a Berkel en Rodenrijs. "Your taste. Our skills.", è il motto. "Your taste sono le richieste dei nostri clienti. Our skills rappresenta la nostra competenza nel tradurre efficacemente le richieste dei clienti", aggiunge Müller.

Ed è così che le grandi e note aziende del settore della tecnologia medica, farmaceutico e diagnostico si affidano a Berkel en Rodenrijs per la produzione. Tra queste, Alfa Wassermann, committente delle cucette in PMMA. Per molto tempo, il fornitore globale di laboratori per studi medici e ospedali ha suddiviso il volume di ordini tra due trasformatori di plastica. Oltre a Sonoco, un'altra azienda negli Stati Uniti produceva gli stessi prodotti. Tuttavia, nel 2009 Alfa Wassermann ha modificato la propria strategia concentrando tutto il volume sui Paesi Bassi. "Per questo, il nostro cliente ci ha naturalmente richiesto una sicurezza di consegna a lungo termine", racconta Müller. "Dovevamo garantirgli di poter fornire con affidabilità anche numeri di pezzi più elevati, mantenendo la qualità costante per molti anni." La linea di produzione esistente ha così raggiunto i propri limiti, e la flessibilità del produttore contrattuale è stata ancora una volta messa alla prova.

Per poter accettare l'ordine, Sonoco ha investito nell'espansione e nella modernizzazione della produzione esistente. Da luglio dello scorso anno, invece di una, ora due linee di produzione lavorano in parallelo. Raggiungono una capacità di 60 milioni di cucette all'anno, e nei periodi di picco anche di più, un requisito importante del cliente. Entrambe le linee sono cosiddette "dedicate", cioè impianti progettati per un singolo prodotto e non riconfigurabili per altri ordini. "Prevediamo che gli impianti saranno impegnati con la produzione di cucette per i prossimi sei, sette anni", pianifica Müller.

Preservare le soluzioni collaudate

Le linee sono composte ciascuna da una macchina a iniezione ENGEL e-motion 55, un robot lineare ENGEL ERC 23 F e una soluzione di automazione personalizzata ENGEL per l'imballaggio delle cucette. Il pacchetto completo è stato consegnato come impianto turn-key, con garanzia di performance triennale.

"Abbiamo parlato con diversi fornitori, e tra questi ENGEL si è dimostrato il più adatto a soddisfare le nostre esigenze", sottolinea Müller, che voleva soprattutto evitare di dover progettare un processo di produzione completamente nuovo. "L'impianto vecchio aveva i suoi punti deboli, ma anche i suoi punti di forza, e volevamo conservarli. Per questo cercavamo un partner che ci offrisse, sulla base del processo esistente, una soluzione all'avanguardia." La sfida principale riguardava la competenza nell'automazione di ENGEL, poiché in questo settore i responsabili del progetto di Sonoco vedevano il massimo potenziale di ottimizzazione.

"Il vecchio sistema di handling e imballaggio dei pezzi era enormemente complesso. C'erano innumerevoli interruttori e sensori, soggetti a guasti e spesso causa di malfunzionamenti", racconta John Ballijns, responsabile engineering di Sonoco Crellin. Da qui nasceva la volontà di mantenere il nuovo sistema il più semplice possibile. Per gli esperti di ENGEL Automatisierungstechnik Deutschland a Hagen, ciò significava mettere in discussione il senso e la funzione di ogni componente del sistema precedente. Ad esempio, si è scoperto che nel nuovo impianto si può rinunciare ai sistemi di telecamere.

Le cucette vengono imballate in cosiddetti "sleeves", guide di plastica piatte divise a metà, che contengono dieci cucette ciascuna sui lati destro e sinistro. Questi sleeves servono a condurre le cucette agli strumenti di analisi, uno standard mondiale per le cucette. La particolarità degli sleeves: le cucette si trovano da un lato con l'apertura rivolta in avanti e dall'altro con l'apertura rivolta indietro. Per l'automazione, ciò significa che metà delle cucette deve essere ruotata dopo l'iniezione e le guide devono essere riempite da entrambi i lati. Gli sleeves sono posizionati centralmente, con guide di alimentazione in acciaio inossidabile a destra e a sinistra. In queste, le cucette vengono raccolte dopo l'iniezione e trasferite in modo sequenziale in una guida di plastica. Il robot ENGEL ERC preleva le cucette dallo stampo a 16 cavità, consegna metà a un altro robot posizionato fuori dall'area dello stampo e deposita le altre otto cucette a destra dello sleeve nella stazione di alimentazione. Contemporaneamente, il robot esterno ruota di 90° e deposita le sue otto cucette a sinistra dello sleeve.

Afferraggio sicuro di pesi leggeri e delicati

Durante le operazioni di presa, deposito e spinta delle cucette, gli esperti di automazione hanno dovuto prestare attenzione affinché i lati delle cucette non venissero mai toccati. Su di essi si trovano le finestre di visualizzazione attraverso cui, in laboratorio, si analizzano ad esempio campioni di sangue, con luce visibile e ultravioletta. Anche i graffi più sottili potrebbero falsare i risultati della spettroscopia. Perciò, il robot è stato adattato specificamente a questa restrizione, poiché le superfici disponibili per la manipolazione sono coniche. Un'altra sfida è stata rappresentata dal peso molto leggero delle cucette, di appena 0,2 grammi.

Il motivo per cui le cucette non vengono posizionate direttamente nelle guide di plastica subito dopo l'estrazione dallo stampo non è solo il volume di pezzi in un ciclo, inferiore a quello che lo sleeve può contenere. Piuttosto, la separazione tra iniezione e imballaggio serve a garantire la sicurezza del processo. Il buffering nelle guide di alimentazione assicura che in ogni momento vengano inserite esattamente 20 cucette negli sleeves, anche quando alcune cavità dello stampo sono bloccate.

Sonoco Crellin ha pienamente raggiunto il suo obiettivo di aumentare la produttività e la disponibilità dell'impianto, semplificando la gestione dei pezzi. Il massimo consentito di due malfunzionamenti in 48 ore viene oggi addirittura superato. "Vogliamo produrre e non dover eliminare malfunzionamenti", sottolinea Müller. "Processi stabili sono la condizione fondamentale per la massima qualità del prodotto e la riproducibilità nelle produzioni mediche monouso."

Se l'automazione necessita comunque di assistenza manuale, l'intero impianto è progettato in modo che la protezione di sicurezza del handling possa essere aperta durante il funzionamento della macchina a iniezione. "È più conveniente produrre scarti durante questa operazione che dover riavviare completamente il processo di iniezione dopo un malfunzionamento", afferma Ballijns.

Cycle più brevi, minor consumo energetico

Con l'aumento della produttività, Sonoco Crellin soddisfa non solo le nuove esigenze dei clienti, ma anche un elemento chiave del ritorno sull'investimento dell'impianto. "Garantiamo al nostro cliente stabilità dei prezzi", afferma Müller. "Per continuare a guadagnare anche con prezzi delle materie prime variabili, dobbiamo risparmiare in alcuni punti."

Oltre alla maggiore disponibilità dell'impianto, ciò riguarda soprattutto il tempo di ciclo del processo di iniezione. Con attualmente 9,7 secondi, Sonoco, insieme al partner ENGEL, è riuscita a ridurre del 20% il ciclo dell'impianto precedente. Di questi, 7,2% sono dedicati all'iniezione e al raffreddamento, mentre il robot impiega 2,5 secondi per l'estrazione. "Volevamo che l'automazione non ci facesse perdere tempo", sottolinea Ballijns. La scelta del robot di presa è ricaduta sul ERC 23 con il pacchetto di azionamento speed. "In questo modo otteniamo una velocità particolarmente elevata dell'asse Z", spiega Matthias Hölzer, ingegnere di progetto di ENGEL Automatisierungstechnik a Hagen.

Anche gli azionamenti completamente elettrici delle macchine a iniezione ENGEL e-motion contribuiscono al risparmio. "Stiamo attualmente convertendo l'intera camera bianca a macchine completamente elettriche", afferma Müller. "In questo modo risparmiamo tra il 30 e il 40% di energia."

Attualmente, nel reparto di Berkel en Rodenrijs ci sono 15 macchine, di cui nove già completamente elettriche. Oltre alle due macchine e-motion per la produzione di cucette, ci sono tra gli altri due altri modelli ENGEL e-motion e due ENGEL e-max. Una camera bianca senza olio, ma per Müller, questo rappresenta più di un risparmio energetico. "In passato abbiamo avuto una perdita d'olio nella camera bianca", racconta. "Ciò ci è costato molto, oltre a un'intera settimana dedicata alla pulizia e alla ri-validazione. Vogliamo eliminare completamente questo rischio."

Non da ultimo, per rafforzare ulteriormente i propri vantaggi nel competitivo mercato dei produttori contrattuali, Müller e il suo team devono essere pronti a rispondere rapidamente e con flessibilità alle nuove richieste dei clienti.

Immagine: Il sistema di automazione per l'imballaggio delle cucette stampate a iniezione è il cuore della soluzione di sistema fornita da ENGEL, tutto da un'unica fonte.