Bewijs van verpakkingsvaardigheden geleverd

Voor het veilige vullen van de blisters werken drie Stäubli-robots parallel samen in een Uhlmann-blisterlijn. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics) / Three Stäubli robots work together in parallel on a Uhlmann blister line to ensure the blisters are loaded safely. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

In de eerste robotstation plaatst de Stäubli TS2-60 met tienvoudige grijper de gevulde spuiten. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics) / At the first robot station, a Stäubli TS2-60, equipped with a tenfold gripper, inserts filled syringes. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

In de tweede toevoereenheid worden per minuut tot 400 naalden in de blisterholte geplaatst. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics) / In de tweede toevoereenheid worden tot 400 naalden per minuut in de blisterholte geplaatst. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Blick auf den Greifer des Vierachsroboters. Gut zu sehen: die verschiedenen Komponenten, mit denen jeder Blister befüllt wird. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics) / View of the gripper on the four-axis robot. Clearly visible: the various components with which each blister is filled. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Hoe verpakt men spuitsets met vier componenten, 200 stuks per minuut, volgens de eisen van de farmaceutische productie? Uhlmann Pac-Systeme heeft het antwoord: met een UPS 5-blistermachine. Het systeemconcept, dat hygiëneconforme SCARA-robots van Stäubli gebruikt voor takt-tijd kritische handlingprocessen, is modulair schaalbaar. Recent werd de tot nu toe langste installatie met vier robotstations en high-speed toevoersystemen in gebruik genomen.

Beter parenteraal: dat is de devies van artsen bij talrijke medicijnen. Het betekent dat men de omweg via de maag wil vermijden en de werkzame stoffen direct daar in het lichaam brengt waar ze moeten werken – bijvoorbeeld met spuiten, pennen en andere 'drug delivery devices'.

Voor deze taak ontwikkelt en produceert Uhlmann Pac-Systeme de passende secundaire verpakkingssystemen. Vaak wordt de medicatiedosis met het injectieapparaat als 'eenmalige dosis' verpakt in een blister. Voor dit soort medicatie heeft Uhlmann de blistersysteemserie UPS 5 ontwikkeld, die eenvoudig modulair uit te breiden is en zich zo aan verschillende gebruikersvereisten kan aanpassen.

Bij het hier beschreven klantproject zette Uhlmann in op SCARA-robots van Stäubli. De precieze vierassers, die op het machineframe van de betreffende stationen zijn gemonteerd, plaatsen verschillende parenterale producten in de blisters die door de UPS 5 worden gevormd. De toevoer van de verschillende parenterale producten wordt verzorgd door de door Uhlmann ontwikkelde SyPro- en LiPro-systemen. De op maat gemaakte robotgrepen zijn eveneens eigen ontwikkelingen. Zo kunnen sets van spuiten of pennen met hoge snelheid farmaconform verpakt worden.

De tot nu toe langste en krachtigste UPS 5 heeft Uhlmann recent geleverd aan een wereldwijd actief farmaceutisch bedrijf dat een medicatieset produceert bestaande uit een eenmalige spuit en een tweecomponenten-wirkstof. Dit betekent dat in elke blister vier onderdelen horen: een met werkzame stof 1 gevulde spuit, twee naalden en een vial met werkzame stof 2. Hun combinatie vormt de eenmalige dosis voor een geïnjecteerde werkzame stof.

Drie robots, vier componenten, één blister

De projectingenieurs van Uhlmann Pac-Systeme zijn erin geslaagd deze verpakkingsopdracht op te lossen met drie Stäubli TS2-60 SCARA-robots en door het gebruik van een extra, momenteel niet gebruikte robotstation maximale flexibiliteit te garanderen. De installatie wordt zo uitgerust dat ze later nog complexere farmaceutische producten kan verpakken.

Het eerste werkstation van de UPS 5 produceert de blisterstapel: een PET-folie wordt verwarmd en in de zogenaamde vormstation met perslucht in de gewenste vorm gebracht en weer afgekoeld – in seconden. Zo kunnen blisters met een diepte tot 40 mm worden gerealiseerd. In het hier beschreven geval is dat bijna 20 mm. In totaal zijn tien blisters parallel gerangschikt en worden ze naar de volgende robotstations gevoerd.

Eerste robotstation: plaatsen van gevulde spuiten

Op het eerste robotstation staat het plaatsen van gevulde spuiten in de blister op het programma. Hier gelden al hoge eisen aan de dynamiek van de Stäubli SCARA TS2-60. De hoogdynamische robot plaatst betrouwbaar 200 spuiten per minuut. Ze worden via een door Uhlmann speciaal voor gevoelige glazen spuiten ontwikkelde SyPro-aanvoer getoond. Het transport gebeurt aanvankelijk hangend en wordt kort voor de verwijdering 90 graden gedraaid, zodat de vacuümgrijper van de robot telkens tien spuiten kan opnemen en plaatsen.

Tweede station: handling van 2 x 200 naalden per minuut

In het tweede station komen twee verschillende naalden – bijvoorbeeld gekleurd in blauw en oranje – bij. Het tempo is daarmee nog eens verdubbeld: 400 naalden per minuut plaatst de tweede, identieke robot in de blister.

Waarom in elke blister twee verschillende naalden horen, legt Janina Triska, projectmanager bij Uhlmann Pac-Systeme, uit: „Bij deze werkzame stof voor injectie moeten, zoals ook bij veel andere parenterale medicijnen, twee componenten vóór toediening worden gemengd. Pas dan komt de werkzame stof tot werking. Hier zitten de twee componenten enerzijds in de spuit en anderzijds in het vial. Met de ene naald zuigt men de inhoud van het vial in de spuit, de andere dient voor de medicatietoediening.“

Op dit station wordt een tweede SyPro-aanvoersysteem toegepast, dat echter een ander transportsysteem gebruikt en de naalden naast elkaar voert. Bij een nauwkeurige blik op het plaatsingsproces valt op dat de robot – die telkens tien naalden grijpt en plaatst – twee verschillende cycli doorloopt. Janina Triska: „Alleen zo kunnen we de gevraagde hoge prestatie over de twee blistersreihen heen bereiken en ervoor zorgen dat telkens 200 blauwe en 200 oranje naalden worden geplaatst.“

Station 3: de vials worden geplaatst

Op dit station plaatst de derde identieke robot vials met de tweede werkzame stof in de blisters. Hier worden de vials staand getransporteerd op een servogestuurde LiPro-aanvoer en bij het afnamepunt 90 graden gedraaid. De TS2-60 neemt met zijn vacuümgrijper tien vials tegelijk op en legt ze tegelijkertijd in de bijbehorende blisters. De voltooide blisters worden in de volgende stappen gecontroleerd met beeldverwerking, verzegeld en in de stansstation gescheiden. Alleen perfecte blisters worden doorgestuurd naar de kartonneermachine, die ze verpakt in vouwdozen.

Ook een vierde toevoereenheid van de blistermachine is al uitgerust met een robot, maar blijft voorlopig zonder functie. Janina Triska legt uit: „De klant wilde niet alleen een zeer krachtige, maar ook een zeer flexibele installatie. Daarom hebben we de machine zo ontworpen dat ze nog een extra component zou kunnen plaatsen. Deze functie wordt momenteel echter niet gebruikt.“

Stäubli-robots: referentie in farmaceutische toepassingen

Dat op alle vier stations – en in het algemeen in de UPS 5-systemen – SCARA-robots van het type Stäubli TS2-60 worden ingezet, heeft goede redenen: dit robottype is vooral in de farmaceutische productie zeer gangbaar. Belangrijk hiervoor zijn – naast het superieure hygiëneontwerp – de hoge precisie, de lange levensduur en de indrukwekkende dynamiek, die hier cruciaal bijdragen aan het naleven van de takt-tijdvereisten.

De bediening van de installatie is zo eenvoudig en intuïtief mogelijk gehouden. De robotbesturing communiceert met de bovenliggende Schneider-SPS, en als mens-machine-interface wordt de 'Smart Control' van Uhlmann gebruikt: Het is intuïtief te bedienen, vergelijkbaar met een app, omdat de gebruiker een 3D-model van de installatie voor zich ziet en zich met een klik kan inzoomen op de gebieden en functies die hij wil observeren of beïnvloeden.

Een bijzondere installatie op basis van een beproefde standaard

De – uiteraard GMP-conforme – installatie is bijna 15 meter lang en daarmee de langste die Uhlmann tot nu toe heeft ontworpen en gebouwd. Er zijn ook minder complexe blistermachines die met een ruimte van slechts enkele vierkante meters kunnen worden uitgevoerd.

Toch is deze installatie niet alleen vanwege haar afmetingen indrukwekkend. Janina Triska: „De machine verpakt verschillende componenten via verschillende toevoersystemen in ploegendienst bij zeer hoge snelheid. De robots en de overige automatiseringscomponenten onderscheiden zich door uitstekende prestaties. Dat is al indrukwekkend en het resultaat van hoge vakkennis, die in de details zit.“ De specificaties en doelen van de gebruiker konden zo honderd procent worden gerealiseerd.