Sumitomo (SHI) Demag mostra già oggi il futuro della produzione di parti mediche

Cella di produzione completamente automatizzata e altamente efficiente per parti mediche con la macchina IntElect S completamente elettrica. / Fully automated and highly efficient production cell for medical technical parts with the all-electric IntElect S machine.

In un ciclo totale di circa sei secondi vengono prodotti cappucci per siringhe di insulina su uno stampo a 16 cavità. / Produzione di cappucci per siringhe mediche di insulina su uno stampo a 16 cavità in un ciclo di sei secondi.

Die Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH, Schwaig, presenta a Fakuma 2021 una cella di produzione completamente automatizzata ed altamente efficiente per componenti medicali. Al centro dell'attenzione ci sono la macchina ad iniezione completamente elettrica IntElect S 100/460-250 e un sistema di automazione di Waldorf Technik GmbH, Engen, basato sul sistema brevettato Vario Tip FSS. La mostra è stata progettata senza compromessi per la produzione di parti mediche e produce in un ciclo totale di circa sei secondi tappi per siringhe di insulina, chiamati Insulin-Caps, su uno stampo a 16 cavità.

FSS sta per Floor Space Saving e descrive la significativa riduzione dello spazio richiesto rispetto al modello standard. Tuttavia, la sua elevata funzionalità e variabilità rimangono inalterate. Il sistema si distingue per il suo livello di libertà senza precedenti per diverse configurazioni di utensili e unità di imballaggio. Inoltre, include una vasta gamma di caratteristiche uniche che possono essere personalizzate in base alle esigenze del cliente.

„Direttamente dopo l'estrazione dei tappi dalla macchina ad iniezione, il gripper di presa uniforma la consegna. I tappi vengono ordinati in base ai numeri di cavità, trasferiti su un tavolo scorrevole e, naturalmente, di nuovo cavità-puliti, posizionati in rack”, descrive Anatol Sattel, Director Business Development Medical, il processo. „L'impianto dispone inoltre di una stazione di controllo qualità (QS) subito dopo l'estrazione, dove tutti e 16 i pezzi possono essere espulsi durante il funzionamento automatico. All'uscita dell'impianto, il cobot Sawyer aspetta e preleva i rack riempiti dall'impianto.“

Completano l'automazione l'integrazione del servizio intelligente EVE Suite di Hahn Digital, una filiale del Gruppo Hahn, Rheinböllen. Si tratta di una soluzione innovativa per attuare la trasformazione digitale della Smart Factory. Un modulo si chiama EVE Analytics. Con esso, gli impianti possono essere monitorati in modo interregionale e in tempo reale. Dashboard personalizzate forniscono dati di processo e macchina in modo indipendente dalla piattaforma e creano ulteriori possibilità di analisi.

„Grazie all'uso di EVE Analytics, i tempi di inattività possono essere ridotti drasticamente. Notifiche mirate in tempo reale e aggiornamenti di stato indipendenti dalla posizione consentono risposte rapide. Analisi dei dati e dashboard basate su indicatori garantiscono un monitoraggio efficiente”, riferisce Sattel. Il sistema esegue automaticamente un'analisi dei dati riguardante le correlazioni e le deviazioni dalle impostazioni ottimali. Dai dati si ottengono insight tramite analisi predittive, che garantiscono un aumento continuo della produzione.

Progetto di digitalizzazione per un controllo qualità completo e tracciabilità della produzione dei pezzi

„Soprattutto nel settore della tecnologia medica, un controllo qualità completo e la tracciabilità della produzione dei pezzi sono imprescindibili”, spiega Anatol Sattel. „Con il nostro progetto di digitalizzazione vogliamo soddisfare questi requisiti. Attualmente stiamo sviluppando una dashboard IoT, che consentirà analisi dei dati e visualizzazione, trasmissione e archiviazione del know-how, nonché pianificazione e previsione della manutenzione. Oltre a un sistema di assistenza per i passaggi di aiuto guidati, avrà anche altre funzioni autonome.”

Secondo Sattel, tramite un'interfaccia con la macchina, è possibile raccogliere dati dipendenti dal ciclo e dal tempo e visualizzarli tramite una dashboard basata su app. Questi dati, nel primo passo, vengono archiviati su un server, e vengono creati dashboard KPI, visualizzazioni di dati in tempo reale, dati storici e tendenze, e analisi correlate. Inoltre, una guida alla risoluzione dei problemi aiuta a risolvere e valutare le deviazioni di processo.

Ma non si ferma qui: per il prossimo futuro, Sumitomo (SHI) Demag prevede lo sviluppo di app di assistenza, un sistema per l'ottimizzazione e la configurazione dei processi, l'introduzione di un database di materiali e conoscenze, e l'integrazione di strumenti di simulazione per impostazioni avanzate e approfondimenti sui processi. „La nostra visione è una macchina intelligente che possa prevedere autonomamente la qualità dei pezzi, l'usura della macchina e i guasti, e ottimizzare online”, afferma Sattel. „Questo permette di aumentare la costanza del processo, migliorare la qualità dei prodotti e adattare la manutenzione di conseguenza.”

Capacità aumentata del sistema di recupero energetico per una maggiore efficienza

I primi risultati del progetto di digitalizzazione sono illustrati in modo impressionante dalla macchina completamente elettrica IntElect S 100t presente allo stand Fakuma (B1-1105). Allo stesso tempo, dimostra la competenza di Sumitomo (SHI) Demag nelle applicazioni medicali con tolleranze estremamente strette e grandi volumi di produzione. La tecnologia di azionamento diretto di alta precisione garantisce maggiore precisione e riproducibilità, migliorando la qualità dei componenti medici. La macchina è inoltre particolarmente pulita, fresca, veloce e silenziosa.

L'efficienza energetica e i costi operativi complessivi (Total Cost of Ownership, TCO) sono migliorati grazie agli azionamenti ad alte prestazioni, confermato da test approfonditi di durata su macchine e componenti. „Le viti testate sotto condizioni estreme non hanno mostrato segni di usura anche dopo milioni di cicli. L'aumento della capacità del sistema di recupero energetico non solo ha migliorato l'efficienza, ma ha anche aumentato la longevità dei componenti elettrici”, spiega Sattel. Inoltre, un miglioramento nel controllo della temperatura delle viti, motori e inverter contribuisce a garantire un funzionamento sicuro della macchina, anche nelle applicazioni più impegnative.

„Grazie a una temperatura di esercizio più uniforme, il consumo energetico è inferiore e si riduce il calore da dissipare in ambienti climatizzati”, riferisce l'esperto. „Di conseguenza, anche i costi operativi sono più bassi.” Durata e efficienza energetica sono fattori decisivi per riempire il motto della fiera „Act! Sustainably” con contenuto. Sumitomo (SHI) Demag si impegna a promuovere innovazioni future sempre sotto il segno della sostenibilità e a produrre macchine che contribuiscano a questo obiettivo. „La consapevolezza ecologica fa parte della nostra responsabilità sociale d'impresa, in ottica di un Corporate Social Responsibility rispettoso dell'ambiente”, conclude Sattel.

Inoltre, il Director Business Development Medical evidenzia un altro aspetto importante: „Per rispettare gli standard di gestione della qualità e di validazione specifici per i dispositivi medici secondo ISO 13485, sono stati introdotti nuovi parametri utente per la macchina. In questo modo, i processi vengono mantenuti entro determinate gamme e gli operatori non possono apportare modifiche a pressione, temperatura, portata e velocità di raffreddamento senza autorizzazione. Ciò consente di garantire processi di iniezione validati per applicazioni mediche.”

Sistema di chiusura a più aghi per massimizzare la produzione su superficie minima

Lo stampo a 16 cavità presentato allo stand Fakuma, utilizzato per produrre gli Insulin-Caps, è fornito da Kebo AG, Neuhausen am Rheinfall. Poiché la tendenza nel settore della tecnologia medica va verso geometrie di parti sempre più piccole e pesi di articoli con tolleranze critiche e alta complessità, l'azienda svizzera risponde alla crescente domanda di sistemi di chiusura a ago e presenta per la prima volta il nuovo sistema Multivalve. Offre una qualità di colata di prima classe, alti volumi di produzione grazie alla comprovata configurazione a cluster Kebo (diametro del cerchio di parte 60 mm), dimensioni compatte dello stampo per presse di iniezione di dimensioni ridotte e si distingue per lunga durata e alta facilità di manutenzione.

Nel sistema Multivalve, il team di sviluppo è riuscito a mantenere lo spazio richiesto dall'attuale disposizione compatta e aperta del cluster per la chiusura a ago. Gli spazi tra le cavità molto piccoli consentono la massima produzione in relazione alla superficie dello stampo. Alla fiera viene mostrata la versione più avanzata con otto cavità per cluster – sono possibili anche quattro o sei cavità, a seconda della geometria del pezzo e della posizione di iniezione. Inoltre, il sistema offre l'opportunità unica di disattivare cavità individuali in modo semplice e sicuro.

Poiché il mercato medico preferisce soluzioni completamente elettriche per le camere bianche, Kebo conferma le ugelli di chiusura a ago tramite una piastra elettrica. Oltre all'elevata precisione, pulizia e sicurezza del processo, la soluzione si distingue per alta ripetibilità, minore usura e ottima gestione della temperatura. Inoltre, la velocità dell'ago può essere regolata individualmente. Come alternativa all'ugello elettrico, è disponibile un azionamento pneumatico.

Controllo e regolazione compatibili con ambienti sterili, destinati a applicazioni mediche

Per controllare le valvole a ago del canale caldo nello stampo, Kebo utilizza il regolatore M-Ax di Mold-Masters, Baden-Baden. Questo apre e chiude le valvole a ago secondo profili di velocità e movimento definiti, e monitora le posizioni finali. Il regolatore della serie Tempmaster è molto flessibile e può essere configurato senza conoscenze di programmazione per ogni applicazione. Può controllare tutte le assi lineari (ad esempio, guide di stampo, estrattori) e rotative (ad esempio, piastre di rotazione, tavole rotanti). Inoltre, grazie al funzionamento completamente elettrico, il dispositivo è adatto per ambienti sterili e destinato ad applicazioni mediche.

M-Ax offre la massima precisione e le opzioni di adattamento più semplici per utensili automatizzati. La funzionalità di controllo delle assi servo può essere combinata con fino a 256 zone di regolazione della temperatura. Per il controllo completo di tutte le funzioni di iniezione, sono possibili fino a 64 ingressi e uscite. Inoltre, il regolatore è molto efficiente e consuma fino al 60% in meno di energia. La ragione sono gli azionamenti servo, che richiedono energia solo quando sono in movimento. Per più utensili, è necessario un solo dispositivo, aumentando così la flessibilità. Oltre alla compattezza, il touchscreen con grandi simboli permette un'operatività semplice e un controllo intuitivo di servo e temperatura.

Copolimero PP a bassa viscosità, ottimizzato per applicazioni mediche sicure

Anche il granulo plastico utilizzato allo stand è appositamente adatto per applicazioni mediche e si caratterizza per un indice di flusso di fusione di 70 g/10 min, facilitando il riempimento dello stampo a 16 cavità. Il fornitore è Borealis AG, Vienna. „Utilizziamo un polipropilene chiamato Bormed. In collaborazione con il nostro partner, abbiamo già condotto con successo test su pipette”, afferma Sattel.

Questo copolimero PP eterophasico a bassa viscosità è stato sviluppato appositamente da Borealis per supportare i clienti del settore sanitario nel rispetto delle normative UE sui dispositivi medici (MDR) e sui dispositivi di diagnostica in vitro (IVDR), aumentando così la sicurezza per i pazienti. Per quanto riguarda le prestazioni della macchina, l'elevata fluidità del materiale ottimizza i cicli di produzione. Inoltre, Bormed offre una migliore resistenza agli urti dei pezzi stampati.