Per una breve Time to Market

In una camera bianca di classe GMP C presso la sede di Brensbach, Röchling Medical produce, tra le altre cose, imballaggi farmaceutici sofisticati, materiali di consumo per la diagnostica medica e componenti per la tecnologia medica. (Immagine: ENGEL)

Con una forza di chiusura di 5000 kN ciascuna, le due nuove macchine e-motion 500 completamente elettriche sono le più grandi presse ad iniezione che Röchling Medical gestisce interamente in ambiente sterile. (Immagine: ENGEL)

Con una forza di chiusura di 5000 kN ciascuna, le due nuove macchine e-motion 500 completamente elettriche sono le più grandi presse ad iniezione che Röchling Medical gestisce interamente in ambiente sterile. (Immagine: ENGEL)

Poiché le inserzioni dello stampo in POM non possono essere impilate immediatamente dopo la rimozione, ENGEL ha installato un nastro trasportatore a forma di U sopra la cella di produzione come sezione di post-raffreddamento. Da lì, il robot viper prende i pezzi e li scarica tramite il nastro trasportatore inferiore più grande. (Immagine: ENGEL)

I robot viper 20 svolgono due compiti: rimuovere i pezzi stampati dalla stampo e trasferire i pezzi raffreddati dalla sezione di post-raffreddamento al nastro di scarico. (Immagine: ENGEL)

Più piccola è la quantità riempita delle fiale, più complesso è lo stampo per le inserti del nido. I nuclei strettamente ravvicinati richiedono movimenti della macchina molto precisi. (Immagine: ENGEL)

L'uso di dispositivi di controllo della temperatura e-temp aumenta significativamente l'efficienza energetica dei processi di termoregolazione. Collegati al sistema di controllo macchina CC300 tramite OPC UA, i dispositivi di controllo della temperatura adattano la velocità delle loro pompe alla domanda. (Immagine: ENGEL)

Gli armadi di controllo hanno i propri scambiatori di calore per ridurre ulteriormente le turbolenze dell'aria nella camera bianca. (Immagine: ENGEL)

Da sinistra: Holger Kast di ENGEL Deutschland, Marco Treuner e Joachim Lehmann di Röchling Medical. (Immagine: ENGEL) / Da sinistra a destra: Holger Kast di ENGEL Deutschland, Marco Treuner e Joachim Lehmann di Röchling Medical. (Immagine: ENGEL)

Le macchine ad alte prestazioni completamente elettriche di ENGEL uniscono efficienza e precisione. Decisivo per l'investimento in ben otto macchine e-motion contemporaneamente è stato per Röchling Medical il pacchetto completo, inclusa la digitalizzazione. Nella produzione di sistemi Nest e Tub, le due macchine più grandi con una forza di chiusura di 5000 kN si distinguono per processi di riscaldamento auto-regolanti.

I sistemi Nest e Tub sono imballaggi per farmaci liquidi, presentati in fiale o siringhe pre-riempite. La domanda globale è aumentata drasticamente a causa del Covid-19, poiché anche le fiale per i vaccini vengono offerte in questa forma di confezionamento. Per Röchling Medical nello stabilimento di Brensbach nell'Odenwald, i sistemi Nest e Tub rappresentano una nuova applicazione che richiede principalmente flessibilità dalla produzione di stampaggio ad iniezione: focalizzandosi sulle fiale, a Röchling le inserzioni Nest vengono prodotte in attualmente cinque dimensioni su due nuove macchine ad iniezione completamente elettriche ENGEL e-motion. Allo stesso modo, le vasche (Tubs), standard per tutte le dimensioni di Nest, che coprono l'intera gamma di pezzi, richiedono la massima forza di chiusura di 5000 kN. Per poter configurare gli utensili in modo flessibile, le due macchine previste per questa applicazione sono state ordinate nella dimensione 500 e sono eseguite identicamente. "Presto, le due macchine da 5000 kN saranno impegnate 24/7 nella produzione di Nest e Tub", afferma Marco Treuner, Project Manager Tecnico di Röchling Medical.

Caratteristiche extra aumentano l’efficienza in ambiente sterile

Le dimensioni degli imballaggi Nest e Tub sono standardizzate per poter essere utilizzate in impianti di riempimento e sterilizzazione di diversi tipi e fornitori. Durante tutto il processo di riempimento e lavorazione, le fiale rimangono nel Nest, evitando di cadere o urtare tra loro. Nella struttura a nido d’ape, le fiale, che sono per lo più in vetro, sono ben protette. Per contenitori da 50 ml, 16 fiale trovano posto nel Nest. Quanto più piccola è la quantità riempita, più fiale si possono inserire in un singolo imballaggio e più celle di nido sono presenti nelle inserzioni Nest. Per questa geometria complessa viene utilizzato il POM, che resiste bene alla pulizia prima del processo di riempimento ed è anche economico. Tuttavia, a causa della sua forte contrazione, il POM richiede elevati standard di stabilità e riproducibilità nel processo di stampaggio ad iniezione. Inoltre, il design degli utensili include molti nuclei lunghi e ravvicinati. "Abbiamo bisogno di piastre di fissaggio utensili molto rigide e di diametri di centraggio particolarmente piccoli, per evitare sovrappressioni anche sulle grandi piastre dell’e-motion 500", afferma Treuner. Progettate per alte prestazioni, le macchine e-motion sono dotate di piastre molto rigide di default. Specificamente per l’applicazione Nest e Tub, ENGEL ha realizzato le piastre con un diametro di centraggio particolarmente piccolo di 80 mm.

"ENGEL ci ha offerto il miglior pacchetto complessivo", spiega Joachim Lehmann, Direttore Business Unit Medical Europe di Röchling, alla decisione di investimento. Le due macchine ad iniezione e-motion 500 in versione ambiente sterile sono equipaggiate con un robot lineare della serie viper e con nastri trasportatori conformi alle norme GMP – entrambi sviluppati e prodotti da ENGEL. Inoltre, Röchling ha soluzioni speciali su misura, che rendono ancora più efficiente l’uso delle grandi macchine di stampaggio in ambiente sterile. I canali di cablaggio sono integrati, i piccoli gruppi di cavi sono tubati e gli armadi di controllo dispongono di scambiatori di calore propri, per evitare turbolenze d’aria anche in questa zona. Poiché le parti di Nest, al momento dell’estrazione dallo stampo, sono ancora troppo instabili per essere impilate, sopra l’unità di chiusura sono stati installati ulteriori nastri trasportatori a forma di U come tratto di raffreddamento supplementare. Solo 15 minuti dopo la formatura, il robot viper preleva i pezzi dal nastro di raffreddamento e li trasferisce sui nastri più grandi per impilarli in contenitori.

Assistente di riscaldamento per processi stabili e maggiore efficienza energetica

Decisivo per la sostenibilità dei complessi pezzi in POM è, oltre alla elevata precisione delle macchine ad alte prestazioni completamente elettriche, una temperatura molto costante, come spiega Marco Treuner. "Dobbiamo garantire la qualità riproducibile già durante il processo di produzione". I controlli di qualità vengono effettuati più volte, sia nello stabilimento di Brensbach che presso il cliente. Se quest’ultimo – come nel caso dell’attuale ordine – si trova negli Stati Uniti, passa abbastanza tempo tra produzione e controllo qualità, affinché il processo di ricristallizzazione, ovvero la contrazione, sia completato. In parallelo, Röchling simula l’invecchiamento dei pezzi su sei mesi tramite un processo di riscaldamento.

Per una gestione della temperatura estremamente precisa, Röchling Medical ha fatto un passo verso la digitalizzazione. Entrambe le macchine funzionano con iQ flow control, l’assistente intelligente di controllo della temperatura di ENGEL. Dotato di sei distributori di acqua termica e altrettanti dispositivi di riscaldamento della serie e-temp di ENGEL, il sistema controlla e regola autonomamente, tramite il software, l’intera produzione e mantiene costanti le condizioni di temperatura. La differenza di temperatura viene utilizzata come variabile di regolazione per la modulazione dinamica di singoli circuiti.

Nel sistema ENGEL, le macchine ad iniezione e i dispositivi di riscaldamento comunicano tra loro tramite OPC UA. In questo modo, iQ flow control può adattare la velocità delle pompe nei dispositivi di riscaldamento alle esigenze effettive. Questa sinergia combina costanza di temperatura, elevata produttività ed efficienza energetica. "Già dopo poco tempo dall’avvio, notiamo che le pompe riducono significativamente la loro potenza. In alcuni casi funzionano con circa il 30% della capacità, invece che al 100%", riferisce Treuner. La motivazione principale dell’investimento in iQ flow control è il materiale, ma i benefici in termini di risparmio energetico sono molto più grandi. "Ci impegniamo a mantenere il nostro impatto ecologico delle strutture di produzione il più basso possibile e lo consideriamo anche nella scelta dei fornitori", sottolinea Lehmann. Röchling è certificata ISO 50001. I display di consumo energetico delle macchine e-motion supportano il gestore nel sistema di gestione energetica.

Le macchine medicali hanno priorità

Le due nuove grandi celle di produzione fanno parte di un pacchetto completo che ENGEL ha consegnato a Brensbach nelle ultime settimane. Tutte e otto le nuove macchine e-motion con forze di chiusura di 1600, 2800 e 5000 kN sono impiegate in applicazioni di imballaggio farmaceutico, diagnostica e tecnologia medica in ambiente sterile. Oltre ai sistemi Nest e Tub, Röchling Medical produce anche rack per punte di pipetta e piastre microtiter in macchine ENGEL. Come centro di competenza per la tecnologia di stampaggio ad iniezione, lo stabilimento di Brensbach integra produzione, montaggio e costruzione stampi. La tecnologia di azionamento completamente elettrica è lo standard aziendale. Oltre alla alta precisione, l’obiettivo è minimizzare l’olio in ambiente sterile. Inoltre, i movimenti rapidi delle macchine sono fondamentali. Mentre le parti Nest hanno cicli fino a 40 secondi, i Tubs, con un ciclo di 10 secondi, richiedono prestazioni molto elevate.

Stimolati dal Covid-19, i due grandi macchinari da 5000 kN sono stati sottoposti a una pressione di tempi estremamente elevata. "All’inizio della pandemia abbiamo subito adattato i nostri processi e dato priorità alle macchine medicali in tutti gli stabilimenti", afferma Holger Kast, ingegnere commerciale di ENGEL Deutschland a Stoccarda. "Per il progetto Röchling abbiamo anche accelerato la gestione degli ordini e posticipato le pratiche burocratiche".

Per una messa in funzione rapida, ENGEL ha anche fornito una caratteristica speciale: le macchine sono state consegnate in due parti senza costi aggiuntivi. "La nostra camera di carico è troppo piccola per una macchina da 5000 kN completamente montata", spiega Treuner. "Se avessimo dovuto aprire il locale sterile per inserire le macchine, avremmo avuto una perdita di produzione di un’intera settimana". E questo per più prodotti contemporaneamente, poiché nel grande ambiente GMP-C ci sono più di dieci celle di produzione.

Non da ultimo, il sistema di fornitura garantisce un breve time-to-market. "Con ENGEL abbiamo un referente centrale e comunichiamo direttamente", afferma Lehmann. "Dall’inizio, l’intera cella di produzione è stata progettata con cura e tutte le componenti sono state coordinate esattamente. ENGEL ci ha facilitato molto fin dalla fase iniziale. Non molti riescono a realizzare celle di produzione complesse in questa velocità".