Industrie-4.0-steriele ruimte voor Promolding

Connect 2 Cleanrooms (C2C) kreeg van Promolding BV de opdracht om een slimme cleanroom-oplossing te realiseren voor de productie van medische apparaten met een looptijd tot 2032.

Een effectieve contaminatiecontrole was cruciaal, aangezien Promolding optische krummers voor oogchirurgische instrumenten produceert. Deze precisieonderdelen moeten tijdens de operatie het oogdrukniveau behouden bij het verwijderen van de ooglens en zijn voorzien van fijne aders en membranen.

Over een periode van negen maanden ontwikkelde C2C samen met de klant een betrouwbare en intelligente cleanroom die probleemloos kan worden geïntegreerd met de bestaande ENGEL-machines en -robots van Promolding.

De cleanroom vormt nu een langdurige investering in de toekomst. Daarom zijn de ontwerpeigenschappen zodanig geoptimaliseerd dat ze de prestaties van de cleanroom nog vele jaren garanderen.

Het proces

1. Eenzijdige spuitgietmachine (80 ton) voor de productie van een kunststof onderdeel
2. Tweezijdige spuitgietmachine (300 ton) voor de productie van het tweede onderdeel, dat uit twee kunststoffen bestaat (ingespoten, gedraaid en opnieuw ingespoten)
3. Robots pakken de spuitgietdelen op en plaatsen ze op de gemotoriseerde transportband om ze naar de hoofdomgeving te vervoeren
4. De twee onderdelen worden gemonteerd en gelast, waarna ze worden verpakt

De oplossing

Elke spuitgietmachine beschikt over een vaste en een bedienbare overkapping met HEPA-filter.

De automatische HEPA-lite™-schuifoverkappingen bieden van bovenaf toegang tot de gereedschappen. Ze worden bediend via een actuator met twee lineaire geleidingen (Master en Slave). Deze verplaatsen het filtersysteem naar de open of gesloten positie.

De overkappingen zijn voorzien van effectieve veiligheidsmechanismen die infraroodsignalen naar de actuatoren sturen. Wanneer de signalen bijvoorbeeld worden onderbroken door de robot of de handen van de operator, worden alle bewegingen van de overkapping uitgeschakeld om ongelukken te voorkomen.

De overkappingen worden in het hoofdgebied van de cleanroom ingebracht, waar de montagegroep, de kunststoflasapparatuur en de verpakkingsinstallatie zich bevinden.

Industrie 4.0

Industrie 4.0 is de vierde industriële revolutie – de digitale transformatie. Met deze term wordt het gebruik van automatisering, slimme fabrieken, digitale systemen, sensoren, robotica, data en remote operation omschreven. Het doel is om de productie-efficiëntie te verhogen, planning en voorspellingen te optimaliseren of een concurrentievoordeel te behalen.

In dit geval zette C2C in op Industrie 4.0-technieken en ontwikkelde een cleanroom met automatische overkappingen die samen met de robotica van Promolding konden worden ingezet. Hierdoor werd het risico op menselijke fouten verminderd. Daarnaast werden de kwaliteit en consistentie van het eindproduct geoptimaliseerd.

De cleanroom beschikt over een slim digitaal systeem in de vorm van het ECO-besturingssysteem van C2C. Het moet garanderen dat de cleanroom met optimale efficiëntie wordt bedreven. Daartoe worden de bedrijfsomstandigheden in de kritieke omgeving continu in realtime bewaakt. Wanneer een van deze parameters een door de gebruiker ingestelde drempelwaarde overschrijdt, wordt een alarm afgegeven.

Alle relevante besturingsparameters voor de drie zones worden grafisch weergegeven op een touchscreen-gebruikersinterface, zodat gebruikers volledige controle hebben en fouten kunnen detecteren en diagnoses kunnen uitvoeren. Alle systeedgegevens worden gelogd en kunnen worden gedownload.

De slimme gietmachine detecteert productfouten en legt de getroffen producten in een roestvrijstalen vak voor inspectie. Tijdens de productie is de personeelsdeur gekoppeld aan de gietmachine. De monsters kunnen van buitenaf worden benaderd via de HEPA-lite™-overkappingen, zodat defecte onderdelen of monsters veilig kunnen worden verwijderd zonder de productie te onderbreken.

Er zijn plannen om alle processen binnen het hoofdgebied van de cleanroom in de toekomst volledig te automatiseren.

Uitdagingen en successen

Het hoofdgebied van de cleanroom is onder een tussenverdieping geïnstalleerd, zodat het plafond aan de gang erboven werd bevestigd en met 56 draadeinden werd opgehangen. Hierdoor kon het plafond worden beveiligd en werd verzekerd dat de ruimte niet op interne voeten hoefde te worden ondersteund. Op deze manier kon de open plattegrond behouden blijven.

C2C werkte bij de ontwikkeling van het constructiesysteem samen met een bouwingenieur. De vier dragende kolommen van het gebouw werden gebruikt om de voorziening van de cleanroom te garanderen, bijvoorbeeld met stopcontacten en perslucht.

Het HEPA-lite™-overkappingsysteem en het hoofdgebied van de cleanroom werden zodanig ontworpen dat er bij toenemende vraag plaats is voor nog twee extra spuitgietmachines.

Dankzij een succesvolle samenwerking met ENGEL kon C2C HEPA-lite™ integreren in de spuitgietmachines, waardoor geen vloerondersteuning nodig was.

Steunvoeten zouden de toegangsvakken en de regelmatige herkalibraties belemmeren. Daarom is volledige toegang tot de machine een groot voordeel. Bewegingen werden geabsorbeerd met behulp van rubberen lagers, zodat deze geen invloed hadden op de overkapping.

Hoewel het een precisieopbouw betrof, werd de hoofdruimte in vier weken voltooid, terwijl de HEPA-lite™-overkappingen in twee weken werden geïmplementeerd.

- ISO 14644-1:2015-Klasse 7
- Totale vloeroppervlakte: 279,42 m² (19,27 m x 14,5 m x 2,825 m). Binnenafstand van 2,5 m
- Binnenkleedruimte: 13,86 m² (6,860 m x 2,02 m).
- Luchtwisselingspercentage van 99 bij een luchtsnelheid van 0,45 m/s in het hoofdgebied
- 70 LED-armaturen van 20 W (lichttemperatuur 6500 K) in overeenstemming met de huidige verlichting in het gebouw van Promolding
- 42 HEPA-dakventilatoren met variabele snelheidsregeling
- Vier transactie-vakken naast de transportbanden
- Een rolpoort voor inkomende en uitgaande goederen
- ECO-besturingssysteem met automatische schuifdeuren bij de HEPA-lite™-eenheden
- Twee geautomatiseerde HEPA-lite™-overkappingen om tijdens de productie schone lucht toe te voeren en contaminaties te verminderen door de externe omgeving tijdens gereedschapswissels zoveel mogelijk uit te sluiten
- De cleanrooms waar de ENGEL-machines en de HEPA-lite™-overkappingen zich bevinden, zijn 4,7 m hoog
- De kabels bevinden zich achter het grijze klepje van het filtersysteem, zodat een gemakkelijk te reinigen oppervlak en een passende uitstraling voor het gebouw worden gewaarborgd
- De afzonderlijke geautomatiseerde HEPA-lite™-eenheden voor de spuitgietmachines worden bediend met bedieningspanelen. Alle zijn uit veiligheidsredenen voorzien van een noodbediening met de hand
- De proximity-sensoren aan de zijkanten van de HEPA-lite™-eenheden zijn uitgerust met LED-lampen om visueel aan te geven wanneer de HEPA-lite™-overkappingen op hun plaats zijn. De overkappingen beschikken bovendien over een veiligheidsmechanisme dat de actuatoren deactiveert wanneer de overkapping wordt geblokkeerd

C2C beschikt over meer dan 15 jaar ervaring met contaminatiecontrole-oplossingen voor kritieke omgevingen in de machinebouwsector.