Hoge procesveiligheid en productiviteitsverhoging bij de selectieve bewerking van femuronderdelen

Voor de verwerking van de femurimplantaten beschikt het nieuwe werk van Smith+Nephew momenteel over twee productiezones, elk met drie Schleppfinisher's. De automatische centrifuges voor de verwerking van het proceswater zijn uitgerust met het digitale proceswaterbeheersysteem "Advanced" van Rösler Smart Solutions voor verhoogde procesveiligheid. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH) / Op dit moment werkt de nieuwe fabriek van Smith+Nephew met twee productiezones, elk met drie drag finishers. Om de processtabiliteit verder te verbeteren, zijn de volledig automatische Z1000-centrifuges uitgerust met het digitale proceswaterbeheersysteem "Advanced" van Rösler Smart Solutions. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

De sleepfinish-installaties R 6/1000 SF beschikken over een werkbak met een diameter van 1.000 mm en een draagcarrousel voor zes werkspindels. Ze zijn ideaal voor de nauwkeurige, selectieve bewerking van complexe, gevormde en kwetsbare werkstukken zoals femuronderdelen. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH) / De sleepfinishers R 6/1000 SF bestaan uit een verwerkingsbak met een diameter van 1.000 mm en een carrousel met zes roterende spindels. Omdat de werkstukken tijdens het slijpen en polijsten niet tegen elkaar aan komen, zijn RÖSLER-sleepfinishers ideaal voor de precieze verwerking van delicate en complexe hoogwaarde werkstukken zoals femuronderdelen. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

De afname van de sleepfinishers vond plaats bij Rösler in Untermerzbach door Jürgen Preiser, Senior Manufacturing Engineer bij Smith+Nephew, Johannes Schorr en Sebastian Schuberth, team Rösler (v.l.n.r.). (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH) / The drag finishers were commissioned at the Rösler plant in Untermerzbach, Germany. The commissioning was handled by Jürgen Preiser, Senior Manufacturing Engineer at Smith+Nephew and Johannes Schorr and Sebastian Schuberth from the Rösler team (left to right). (Photo: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

Voor de verschillende implantaten bestaan er nauwkeurige specificaties voor de oppervlaktetkwaliteit. Zo zijn in het buitengebied van de femuronderdelen homogene, zeer gladde en hoogglans gepolijste oppervlakken vereist, wat een gedeeltelijke bewerking noodzakelijk maakt. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH) / Each implant is subject to precise surface finishing specifications. For example, the exterior surface of the femur components requires a homogeneous, very smooth and polished finish. This demands the treatment of specially defined surface areas on the work pieces. (Photo: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

Voor een optimale patiëntenzorg moeten de verschillende gebieden van implantaten verschillende oppervlacheigenschappen vertonen. In de nieuwe hoogtechnologische fabriek van Smith+Nephew in Maleisië worden momenteel twee productiezones met elk drie Schleiffinish-systemen R 6/1000 SF ingezet voor de selectieve oppervlaktebewerking van femuronderdelen. Bij de voorbereiding van het proceswater zorgt de uitrusting van de twee automatische centrifuges Z1000 met het digitale proceswaterbeheer "Advanced" van Rösler Smart Solutions voor verhoogde procesveiligheid. Een bijdrage daaraan levert ook de continue bewaking en regelmatige behandeling van de schuurmiddelen.

Smith+Nephew is een van de leidende medische technologiebedrijven dat zich ten doel heeft gesteld het lichaam en het zelfvertrouwen van mensen te herstellen door technologieën te gebruiken die het leven zijn grenzen doen verleggen. Daarvoor werken ongeveer 18.000 medewerkers in meer dan 100 landen dagelijks aan het verbeteren van de uitmuntendheid van het productportfolio in de drie wereldwijde bedrijfssectoren orthopedie, modern wondbeheer en sportgeneeskunde en KNO, door de ontwikkeling en toepassing van innovatieve technologieën. Dit is ook zichtbaar in de nieuwe hoogtechnologische fabriek in Penang, Maleisië, die vooral de productie van producten voor knie- en heupprothesen ondersteunt, en daarmee vooral de orthopedische tak van het bedrijf versterkt.

Het oppervlaktefinish – een cruciaal kwaliteitscriterium

"Voor de verschillende implantaten bestaan exacte specificaties over de oppervlacheigenschappen die ze moeten hebben," legt Jürgen Preiser uit, Senior Manufacturing Engineer bij Smith+Nephew. Hij begeleidt de opbouw van de oppervlaktebewerkingszones voor knie-implantaten van cobalt-chromelagen in de nieuwe fabriek in Maleisië. Zo moet op de binnenvlakken van femuronderdelen een bepaalde ruwheid worden bereikt voor een optimale integratie, terwijl op de buitenkant homogene, zeer gladde en hoogglanzend gepolijste oppervlakken nodig zijn om slijtage tijdens bewegingen te voorkomen. Dit maakt een gedeeltelijke, maar uiterst hoogwaardige en reproduceerbare bewerking van de buitenvlakken van deze femuronderdelen noodzakelijk.

Schleppfinish – de oplossing voor selectief, contactvrij glijpolijsten

Het bedrijf heeft voor deze veeleisende taak gekozen voor de Schleppfinish-systemen R 6/1000 SF van Rösler. Dit zijn speciale glijpolijstsystemen die ontwikkeld zijn voor de precieze, selectieve individuele bewerking van complex gevormde, hoogwaardige en delicate werkstukken. Tijdens het slijp- of polijstproces mogen de femuronderdelen elkaar niet raken. Exact reproduceerbare, via PLC gestuurde en aan het betreffende profiel aangepaste procesparameters garanderen reproduceerbare resultaten. "Omdat wij identieke machines en processen in onze Amerikaanse vestiging in Memphis gebruiken voor deze toepassing, beschikken we over de juiste ervaring en knowhow. Dat maakt de goedkeuring eenvoudiger en sneller. Een ander aspect dat voor Rösler als partner spreekt, is de wereldwijde aanwezigheid met een vestiging in Singapore. Bovendien ontwikkelt en produceert Rösler zowel de systemen als de procesmiddelen, zodat alles optimaal op elkaar is afgestemd en de bevoorrading zeker is," verduidelijkt Jürgen Preiser de redenen voor de keuze.

Twee productiezones met elk drie systemen

Het fabriek op het Maleisische schiereiland is tot nu toe uitgerust met twee productiezones. Voor de processtappen voor- en fijnslijpen met keramische schuurmiddelen, fijnslijpen met kunststof schuurmiddelen en droogpolijsten met een plantaardig medium zijn in elke zone drie Schleppfinish-systemen geïntegreerd. Om ook tijdens onderhoudswerkzaamheden de procesketen niet te onderbreken, kan in alle systemen het droogpolijstproces plaatsvinden en in vier van de zes systemen kan zowel het droge als het natte bewerkingsproces worden uitgevoerd.

Ongeveer 50 procent hogere productiviteit door geoptimaliseerde werkstukopname

De machines beschikken over een werkbak met een diameter van 1000 mm en een draagcarrousel voor zes werkspindels. Ze zijn uitgerust met onderdeel-specifieke werkstukopnamen, waarin de femuronderdelen zo kunnen worden gepositioneerd dat alleen de gedefinieerde gebieden worden bewerkt. Een optimalisatie van de opnamen maakt het mogelijk om in plaats van twee nu drie femuronderdelen tegelijk vast te spannen, terwijl de hoogwaardige en allround bewerking gewaarborgd blijft. "Dit stelt ons in staat om 18 femuronderdelen gelijktijdig te bewerken. Dat betekent een doorvoersnelheidsverhoging van bijna 50 procent en is een aanzienlijke verbetering," merkt Jürgen Preiser enthousiast op.

Voor het slijp- of polijstproces dompelt de roterende draagcarrousel de werkstukken, die op de eveneens draaiende spindels zijn gespannen, onder in de stillende schuurmassa. Een standaard diepte-instelling voor het onderdompelen garandeert dat de voor het onderdeel vastgelegde diepte precies wordt nageleefd. De bewerkingsintensiteit kan door de afzonderlijke en onafhankelijk instelbare carrousel- en spindelaandrijvingen optimaal worden afgestemd op de verschillende femuronderdelen. De hogere belasting door de extra spindels met elk een extra femuronderdeel vereist uiteraard dat de volledige systeemtechniek inclusief de aandrijvingen is voorbereid op de hogere prestaties. Dit is standaard bij Rösler-systemen, waardoor alle verdere bewerkingsparameters, inclusief de diepte-instelling, kunnen worden behouden en de kortste cyclustijden kunnen worden gerealiseerd.

Bewaking en behandeling van schuurmiddelen garanderen resultaat

Belangrijke procesparameters voor het waarborgen van reproduceerbaarheid van de bewerking zijn het vulvolume en de samenstelling van de schuurmiddelen in de werkbak. De vulhoeveelheid wordt zowel visueel als met sensoren bewaakt en de operator krijgt een melding wanneer actie nodig is. "Om de bewerkingskwaliteit te waarborgen, hebben we ook gekozen voor het systeem voor de behandeling van schuurmiddelen. In deze installatie, uitgerust met een zeefstation, worden keramische en kunststof schuurmiddelen wekelijks gereinigd en gesorteerd op grootte," beschrijft Jürgen Preiser.

Verbeterde procesveiligheid door digitaal proceswaterbeheer

Voor de reiniging van het procesvloeistoffen uit de natte bewerkingsstappen voor- en fijnslijpen van de twee productiezones heeft Smith+Nephew geïnvesteerd in twee volledig automatische centrifuges Z1000. "Dit stelt ons in staat om het proceswater gescheiden te reinigen op basis van keramische en kunststof schuurmiddelen, waardoor problemen zoals schuimbvorming kunnen worden voorkomen," vertelt Jürgen Preiser. Daarnaast zijn in de besturingssystemen van de centrifuges het digitale proceswaterbeheer van Rösler Smart Solutions geïntegreerd. Deze innovatieve, interactieve monitoringoplossing voor de reiniging en behandeling van proceswater maakt het mogelijk om tot 14, door de gebruiker gekozen, procesparameters te bewaken, vastleggen en evalueren, waaronder de concentratie van de compound, pH-waarde en microbiologische belasting. De streef- en tolerantiebereiken van de relevante parameters worden in de software vastgelegd en de gemeten resultaten worden geregistreerd. Bij afwijkingen in een of meerdere parameters wordt dit weergegeven en krijgt het personeel automatisch eenvoudige, direct toepasbare adviezen voor maatregelen om het proceswater weer binnen de vastgestelde grenzen te brengen en zo de productkwaliteit te waarborgen. "Door deze digitale oplossing hebben we de behandeling van proceswater niet alleen beter onder controle, maar wordt ook de inwerking van medewerkers die hier nog geen ervaring mee hebben, vereenvoudigd," legt Jürgen Preiser uit. Bovendien kunnen door de automatische opslag van de waarden veranderingen in het proceswater over een langere periode worden herkend, zodat een noodzakelijke vervanging in het productieproces kan worden gepland. Ook kunnen hiermee besparingen op water- en compoundverbruik worden gerealiseerd. De volledige registratie van de gegevens is bovendien nuttig als bewijs van proceskwaliteit en -stabiliteit bij kwaliteitscontroles en voor documentatiedoeleinden.

"Met de eerste twee productiezones bevinden we ons momenteel in de validatiefase; de start van de serieproductie is gepland voor het voorjaar van 2023. Tegelijkertijd plannen we momenteel samen met Rösler nog twee extra productiezones voor identieke producten en processen," besluit Jürgen Preiser.