Geautomatiseerde contaminatiecontrole is betrouwbaarder – en kan ademen

(Messe Frankfurt/Sandra Gätke)

Het lijkt op een moderne natuurwet: alles wat gedigitaliseerd kan worden, wordt gedigitaliseerd. Ook in pure productieruimtes! Hoe je dat in je eigen bedrijf implementeert, ervaar je op de branchebeurs Cleanzone op 19 en 20 november 2019 in Frankfurt am Main.

Digitale technologieën bieden een enorm potentieel om de productiviteit en kwaliteit te verhogen. Terwijl aanvankelijk vooral gegevens werden verzameld, is men nu een stap verder: het gaat om het mogelijk maken van communicatie. Daarmee komt men snel bij automatisering, het inzetten van robots en zelfoptimaliserende systemen. Terwijl contaminatiecontrole in de halfgeleiderindustrie al grotendeels geautomatiseerd is en veel processen zijn ingekapseld (zogenaamde Mini-Environments), zet deze trend zich nu ook door in andere sectoren – in de automobielindustrie, farmacie en biotech.

„Hoe hoger de eisen aan de cleanroom, hoe groter de voordelen van automatisering en robotgebruik“, verwacht Egon Buchta, Ingenieursbureau & Reinraumservice Egon Buchta GmbH, Wannweil. „Want de ‘menselijke component’ is, omdat deze de belangrijkste bron van deeltjes en kiemen vormt, uiteindelijk het grootste risico voor verstoringen en uitval.“ En natuurlijk helpt automatisering ook om het tekort aan vakbekwame krachten in de sector te bestrijden.

Daarom bewegen robots zich al vandaag in cleanrooms. Geen humanoïde versies met hoofd, armen en benen, maar diverse één- of meerarm-grijpers – of autonoom rijdende desinfectiemobielen zoals bijvoorbeeld de UVD Robot, die door het bedrijf LabTec Labortechniek op de Cleanzone 2018 werd gepresenteerd. Ze nemen na de handmatige reiniging door medewerkers een extra eindreiniging uit en richten geconcentreerd UVC-licht op infectieuze ‘hotspots’ in farmaceutische productielocaties, laboratoria of ziekenhuiskamers. Een dergelijke desinfectierobot kan via een app worden gestart en rijdt dan zelfstandig naar de plek van het gebeuren. Na afloop meldt hij ‘Bacteriën op hotspots verwijderd’, maakt een protocol aan en verlaat de ruimte.

Automatisering en robotisering vragen om dialoog

Automatisering en robotisering in sterk gereguleerde gebieden stellen bijzondere uitdagingen aan de productie. Hier enkele voorbeelden van de problemen die zich daarbij kunnen voordoen: Een familiebedrijf uit de farmaceutische industrie wil zijn productie vanuit het buitenland terughalen naar Europa. Kwaliteits- en kostenaspecten spreken voor een uitgebreide automatisering in deze stap. Alleen dan is de terugkeer naar het thuisland echt de moeite waard. Voor een complex mengproces komen verschillende reinraumgeschikte automatische mengers in aanmerking. Maar deze zouden de centrifugale krachten in het proces niet kunnen weerstaan. Alternatief zijn er robot-systemen met voldoende mechanische robuustheid, maar deze zijn niet geschikt voor cleanrooms. Wat te doen?

Een ander voorbeeld: bij de controle van een farmaceutische productie nemen tien medewerkers handmatig monsters uit het lopende proces. Deze stap wil men automatiseren en heeft dit succesvol getest op een referentie-installatie in het laboratorium. Maar nu komen de aanvullende vragen: Hoe kan de mechaniek van de robots worden gedesinfecteerd? Hoe moeten chemische afvalstoffen worden afgevoerd?

In alle voorbeelden is één ding duidelijk: de exploitant en eventueel zijn leveranciers moeten aan tafel gaan met cleanroomexperts uit de farmaceutische sector, met een focus op microbiologische expertise. Daarbij worden samen praktische oplossingen ontwikkeld. Als resultaat kunnen bijvoorbeeld mechanisch overtuigende robots worden gemaakt die door bekleding en kapseling geschikt zijn voor cleanrooms. Of een geschikt robot wordt mechanisch geschikt gemaakt. En voor afvalverwerking is mogelijk een extra robot nodig.

De ademende cleanroom

„Geautomatiseerde systemen zijn betrouwbaarder dan de mens“, stelt Josef Ortner, Ortner Reinraumtechnik GmbH, Villach. „Dat is een drijvende kracht achter innovatie. In de farmaceutische industrie heb ik de afgelopen weken een interessante projectstart meegemaakt onder het motto ‘Automatisering in de farmaceutische omgeving inclusief voor- en nabewerking zoals vullen en mengen’. In dit gebied is de afgelopen jaren echt veel gebeurd.“

Andere kansen in de samenwerking tussen digitale techniek en automatische controle kunnen ontstaan uit het gebruik van toegangskontrolegegevens voor het fijn afstellen van de luchtwissel. Want als een slim systeem weet hoeveel medewerkers zich in de cleanroom bevinden, kan het bij twintig medewerkers hogere luchtwisselpercentages instellen dan bij slechts vier. De cleanroom ademt.

Grenzeloze mogelijkheden? – Voor verdere fijne afstelling verwachten experts meettechnologie op een geheel nieuw niveau. Want terwijl in de afgelopen vijftien jaar veel optimalisaties hebben plaatsgevonden, zal een cleanroom of een hele fabriek waarschijnlijk alleen vrij kunnen ademen als de huidige puntmetingen volgens ISO 14644 worden aangevuld met screening van grotere oppervlakken of driedimensionale ruimten. De verkregen gegevens kunnen vervolgens worden samengebracht in een centrale monitoringsstation en digitaal worden geëvalueerd. Uiteindelijk krijg je een dynamische contaminatiekaart voor de hele cleanroom, waarbij de tijdsgebonden veranderingen in contaminatie als extra informatie voor de fijne afstelling van de luchtwissel kunnen worden gebruikt. Dit betreft zowel deeltjesbelasting als kiemen.

Rein geproduceerde pompen voor zeep- en desinfectatiemiddelspender

Ook ogenschijnlijk ‘eenvoudige’ onderdelen vereisen een zorgvuldige controle op deeltjes- en kiembelasting. Een voorbeeld zijn pompen voor zeep- en desinfectiemiddeldispensers die worden vervaardigd via spuitgiettechniek. De productie vindt plaats in een cleanroom van klasse ISO-7, waarbij de medewerkers alleen nog de onderdelen aan de robot-collega overhandigen. Want het uit verschillende verpakkingen halen van diverse onderdelen en deze in de juiste hoeveelheid doorgeven, blijft voor de robot een arbeidsintensieve taak. „Ook dit proces wordt op termijn geautomatiseerd“, schat Markus Thamm, cleanroom.de GmbH, Heidelberg. „Zodra de aantallen toenemen, loont het om een product-specifieke automatiseringsoplossing te ontwikkelen.“ De dialoog over de kansen van digitale technologieën, automatisering en robotisering kan ideaal beginnen op een branchebeurs – zoals op de Cleanzone op 19 en 20 november 2019 in Frankfurt am Main.

Voor de Cleanzone in november in Frankfurt vindt op 18 en 19 september de tweede Cleanzone Middle East plaats in Abu Dhabi. De conferentie met bijbehorende beurs richt zich op het Midden-Oosten, delen van Azië en Afrika en brengt fabrikanten van cleanroomtechnologie en gebruikersindustrieën samen.