Een nette zaak: integratie van spuitgussmachines in de cleanroomwand verlaagt energiekosten en voorkomt deeltjesinbraak

Die Pajunk GmbH entwickelt und produziert verschiedene Medizintechnikprodukte. Am Hauptsitz im baden-württembergischen Geisingen wurde ein neues Produktions- und Logistikzentrum mit einem Reinraum der GMP-Klasse D erbaut, der eine Fläche von 1.015 m2 umfasst. (Quelle: bc-technology GmbH)

In de nieuwe cleanroom worden verschillende werkzaamheden uitgevoerd: Dit omvat onder andere de productie van producten voor biopsieën en anesthesie, evenals test- en verpakkingsprocessen. (Bron: bc-technology GmbH)

In de nieuwe cleanroom worden verschillende werkzaamheden uitgevoerd: Dit omvat onder andere de productie van producten voor biopsieën en anesthesie, evenals test- en verpakkingsprocessen. (Bron: bc-technology GmbH)

Sommige componenten worden vervaardigd met behulp van de spuitgiettechniek. De productie in de cleanroom heeft echter als nadeel dat de machines veel warmte genereren, wat leidt tot een hoog energieverbruik door de geïnstalleerde airconditioning. Daarom heeft bc-technology in samenwerking met de spuitgietmachinefabrikant een concept ontwikkeld dat het mogelijk maakt om de machines in de cleanroomwand te integreren, zonder dat er ongewenste deeltjes kunnen ontstaan. (Bron: bc-technology GmbH)

Sommige componenten worden vervaardigd met behulp van de spuitgiettechniek. De productie in de cleanroom heeft echter als nadeel dat de machines veel warmte genereren, wat leidt tot een hoog energieverbruik door de geïnstalleerde airconditioning. Daarom ontwikkelde bc-technology samen met de spuitgietmachinefabrikant een concept waarmee het mogelijk is om de machines in de cleanroomwand te integreren, zonder dat er ongewenste deeltjes kunnen ontstaan. (Bron: bc-technology GmbH)

Sommige componenten worden vervaardigd met behulp van de spuitgiettechniek. De productie in de cleanroom heeft echter als nadeel dat de machines veel warmte genereren, wat leidt tot een hoog energieverbruik door de geïnstalleerde airconditioning. Daarom heeft bc-technology samen met de spuitgietmachinefabrikant een concept ontwikkeld dat het mogelijk maakt om de machines in de cleanroomwand te integreren, zonder dat er ongewenste deeltjes kunnen ontstaan. (Bron: bc-technology GmbH)

De spuitgietmachine bevindt zich in het zwarte gebied van het nieuwe productie- en logistiekcentrum. Ze kan echter vanaf de cleanroom worden beladen en ontladen. Voor het spuitgietgebied is een horizontale stromende filter-ventilatie-eenheid (FFU) aan de behuizing van de spuitgietmachine bevestigd als beschermzone, zodat de onderdelen altijd onder cleanroomcondities blijven. (Bron: bc-technology GmbH)

De spuitgietmachine bevindt zich in het zwarte gebied van het nieuwe product- en logistiekcentrum. Ze kan echter van de cleanroom worden beladen en ontladen. Voor het spuitgedeelte is een horizontale stromende filter-ventilatie-eenheid (FFU) aan de behuizing van de spuitgietmachine bevestigd als beschermzone, zodat de onderdelen altijd onder cleanroomcondities blijven. (Bron: bc-technology GmbH)

Bij de planning van de cleanroom moest bc-technology rekening houden met de eis van Pajunk dat ook achteraf nog machines kunnen worden aangesloten, die op verschillende tijdstippen en onafhankelijk van elkaar in gebruik genomen moeten worden.
(Bron: bc-technology GmbH)

In de bezoekersgang beschikt de cleanroom over een vloerhoge, grote glazen wand. (Bron: bc-technology GmbH)

Sinds de jaren 1960 ontwikkelt en produceert de Pajunk GmbH verschillende producten voor de medische technologie. Om besmetting door micro-organismen en deeltjes te voorkomen, moet de productie plaatsvinden in cleanrooms die voldoen aan de hoge eisen van de EG-GMP-richtlijn. De productie van componenten voor biopsie en anesthesie via spuitgietprocessen in de cleanroom gaat echter gepaard met hoge energiekosten. Voor het nieuwe logistieke en productiezenter in Geisingen, Baden-Württemberg, zocht het bedrijf daarom naar een energie-efficiënte oplossing. Pajunk gaf de opdracht voor de realisatie aan bc-technology GmbH: de cleanroom-experts ontwierpen en leverden in nauwe samenwerking met de betrokken spuitgietmachinefabrikant een GMP-klasse D cleanroom met een oppervlakte van 1.015 m2, waarin de spuitgietmachines direct in de cleanroomwand geïntegreerd zijn. De ruimtes werden zo geconstrueerd dat er ook in de toekomst verdere machines kunnen worden aangesloten.

Tot voor kort liet Pajunk GmbH diverse spuitgietonderdelen, die onder andere in de medische praktijk worden gebruikt bij biopsie en anesthesie, uitbesteden in een uitbesteed proces. Het nieuwe, ruim opgezette logistieke en productiezenter met een totale oppervlakte van 4.550 m2 biedt nu de mogelijkheid om de productie van de componenten op eigen locatie uit te voeren. Hierdoor kan de productie enerzijds beter worden gecontroleerd, en anderzijds wordt de volledige procesketen van ontwikkeling tot levering versimpeld. Ook moeten in de cleanroom verschillende testprocedures worden doorlopen en verpakkingsprocessen in sterielbarrièresystemen worden uitgevoerd. Een andere eis aan de nieuwe cleanroom was dat de materiaaltoevoer vanuit het automatische kleinmateriaalmagazijn (AKL) zelfstandig via de materiaalpoort moest plaatsvinden, om de interne logistieke transportprocessen te optimaliseren.

Spuitgietmachines verhogen energieverbruik in de cleanroom

Bij de concrete planning stuitte de medisch-technische specialist echter op enkele uitdagingen. "Wij stellen zeer hoge eisen aan de hygiëne en kwaliteit van onze producten," legt Armin Pfeifer uit, hoofd kwaliteitsmanagement bij Pajunk GmbH. "Tegelijkertijd wilden we de productieprocessen zo versimpelen dat er zo min mogelijk reinigingsprocessen na de productie nodig zijn." Een gangbare oplossing is om het productieproces van de medisch-technische producten volledig in de cleanroom te verplaatsen. Het probleem daarbij: als spuitgietmachines in de cleanroom worden geïnstalleerd, neemt het energieverbruik aanzienlijk toe. Dit komt door de sterke warmteontwikkeling die ontstaat tijdens het spuitgietproces: bij thermoplastisch spuitgieten bereikt de kunststofmassa temperaturen tot wel 300 °C, wat leidt tot een verhoogde omgevingstemperatuur. De productie onder cleanroomcondities vereist echter onder andere constante temperatuurverhoudingen, wat de ingebouwde klimaatbeheersingssystemen extra belast en tot een hoger energieverbruik leidt.

Pajunk zocht daarom naar een mogelijkheid om de kunststofspuitgietproducten enerzijds onder schone omstandigheden te vervaardigen en anderzijds de energiekosten laag te houden. Tijdens onderzoek en het uitwisselen van ervaringen met regionale fabrikanten uit de branche kwam het bedrijf in contact met bc-technology GmbH. Dankzij een overtuigend planconcept voor de cleanroom inclusief bijbehorende installaties en meet- en regeltechniek (MSR) kregen de cleanroom-specialisten uit Dettingen de opdracht van Pajunk.

Schone productieomstandigheden door koppeling van spuitgietmachines aan de cleanroom

"Om aan deze eisen te voldoen, hebben we nauw samengewerkt met de machinefabrikant die bij het project betrokken was," vertelt Jürgen Wolf, projectleider bij bc-technology GmbH. "De spuitgietmachine met de bijbehorende productwisselaar bevindt zich buiten aan de cleanroomwand in de zwarte zone van het productiestation. Ze is echter zo geïnstalleerd dat ze vanuit de cleanroom kan worden beladen en ontladen na het spuitgietproces." Daartoe worden de te spuiten blanke onderdelen in het gereedschap geplaatst. Vervolgens wordt de draaischijf 180° gedraaid richting de machine. Tijdens het spuitgietproces kunnen in de cleanroom tegelijkertijd de in de vorige cyclus gespoten onderdelen worden verwijderd.

Om de onderdelen onder cleanroomcondities te spuiten, werd voor het spuitgebied een horizontale stromende filter-ventilatie-eenheid (FFU) als beschermzone aan de behuizing van de spuitgietmachine bevestigd. "Het concept van de turbulente luchtstroom die door de FFU wordt gegenereerd en de praktische uitvoering ervan overtuigden ons. Ook konden we de voordelen hiervan goed begrijpen," legt Armin Pfeifer uit, hoofd kwaliteitsmanagement. De luchtkwaliteit van de FFU voldoet aan klasse 5 volgens DIN EN ISO 14644 en is gekwalificeerd volgens de reinheidsklasse A volgens de EG-GMP-richtlijn, annex 1. Door de installatie van de spuitgietmachines in de zwarte zone ontstaat enerzijds slechts een zeer geringe warmtebelasting in de cleanroom, wat op zijn beurt leidt tot lage energiekosten. Anderzijds kan het personeel de spuitgietmachines in de zwarte zone onderhouden, waardoor de interne productieprocessen in principe worden vereenvoudigd. Bovendien worden de cleanroomcondities niet onnodig verstoord door deeltjesvorming.

Uitbreidbaar concept voor hoge flexibiliteit

"Bij de planning speelde ook een belangrijke rol dat Pajunk een uitbreidbaar concept wenste," vertelt Wolf. "Dat betekent dat ook na de voltooiing en de eerste ingebruikname van de cleanroom nog de mogelijkheid moet bestaan om spuitgietmachines en andere technologieën zoals laserlassen, lasergraveren en robotgestuurde fabricageprocessen onafhankelijk van elkaar en op verschillende tijdstippen te integreren en in gebruik te nemen." Het project met een oppervlakte van 1.015 m² werd in slechts 9 maanden gerealiseerd, inclusief een schuifdeur van 122 m². Daarnaast beschikt de cleanroom in de bezoekersgang over een vloerhoge, grote glazen wand. Tijdens de bouw werden al twee spuitgietmachines aan de cleanroom gekoppeld; eind 2018 werd een derde machine toegevoegd. Om deze latere uitbreidingen mogelijk te maken, wordt de cleanroom van binnenuit afgeschermd door een mobiele wand. Op deze manier kan de opening die nodig is voor een nieuwe machine worden uitgesneden zonder dat de cleanroom wordt besmet met ongewenste deeltjes.

In 2019 staan verdere spuitgietmachines gepland. Omdat het koppelingconcept zich heeft bewezen, wordt dit ook bij de volgende integratie van nieuwe machines gehandhaafd. De directeuren, mevrouw Pajunk-Schelling en meneer Hauger, beoordelen het project eveneens positief: "De samenwerking was soepel en constructief. Ook in de toekomst kunnen we ons goed voorstellen om met bc-technology samen te werken."