Maximale Sicherheit ohne verrassingen

Maximale Sicherheit ohne Überraschungen

Volautomatische productie van cuvetten uit één hand

Op lange termijn reproduceerbaar, nauwkeurig en stabiel: zo luidden de belangrijkste doelen waarmee Sonoco Crellin vorig jaar investeerde in de uitbreiding van zijn productie van cuvetten. Voor de machineleverancier ENGEL betekende dit twee dingen: bewezen technieken behouden en onnodige zaken vermijden.

De vier centimeter hoge proefvaten voor medische diagnostiek, gemaakt van helder PMMA, behoren al jaren tot de vaste opdrachtportefeuille van Sonoco Crellin in Berkel en Rodenrijs. Slechts enkele minuten rijden van Rotterdam is de medische technologie-afdeling van de Sonoco Plastics Division gevestigd. De contractfabrikant vervult daar in een ISO 8 cleanroom de uiteenlopende wensen van klanten. "Onze kracht is dat we ons zeer snel kunnen aanpassen aan nieuwe eisen, en dat op het hoogste kwaliteitsniveau," benadrukt Michael Müller, algemeen directeur van Sonoco Crellin in Berkel en Rodenrijs. "Your taste. Our skills.", luidt de slogan. "Your taste, dat zijn de wensen van onze klanten. Our skills, dat staat voor onze competentie om de klantvereisten effectief te realiseren," aldus Müller.

En zo laten de grote, gerenommeerde bedrijven uit de medische technologie-, farmaceutische- en diagnostieksector in Berkel en Rodenrijs produceren. Onder hen Alfa Wassermann, de opdrachtgever voor de PMMA-cuvetten. Lange tijd verdeelde de wereldwijd actieve leverancier van laboratoriumapparatuur voor artsenpraktijken en ziekenhuizen zijn ordervolume over twee kunststofverwerkers. Naast Sonoco produceerde een ander bedrijf in de VS dezelfde producten. In 2009 wijzigde Alfa Wassermann echter zijn strategie en concentreerde het de totale volume bij de Nederlanders. "Daarvoor vroeg onze klant natuurlijk om lange termijn leveringszekerheid," vertelt Müller. "We moesten hem garanderen dat we ook bij hogere aantallen in constante kwaliteit betrouwbaar konden leveren voor vele jaren." De bestaande productielijn bereikte daarmee haar grenzen, de flexibiliteit van de contractfabrikant werd opnieuw uitgedaagd.

Om de opdracht te kunnen aannemen, investeerde Sonoco in de uitbreiding en modernisering van de bestaande productie. Sinds juli vorig jaar produceren twee productielijnen parallel in plaats van één. Ze komen op 60 miljoen cuvetten per jaar, in piekperiodes kunnen dat er meer zijn, ook dat was een belangrijke eis van de klant. Beide productielijnen worden zo genoemd 'dedicated lines'. Zo noemt de contractfabrikant installaties die op één product zijn afgestemd en niet voor andere orders tussentijds worden omgebouwd. "We gaan ervan uit dat de installaties de komende zes, zeven jaar volledig bezet zullen zijn met de cuvettenproductie," plant Müller.

Bewezen technieken behouden

De lijnen bestaan elk uit een spuitgietmachine van het type ENGEL e-motion 55, een lineaire robot van het type ENGEL ERC 23 F en een eveneens door ENGEL op maat ontworpen automatiseringsoplossing voor het verpakken van de cuvetten. Het totaalpakket werd geleverd als turn-key installatie, inclusief drie jaar prestatiegarantie.

"We hebben met verschillende aanbieders gesproken, en daarbij kwam ENGEL als de partij naar voren die het beste op onze wensen kon inspelen," benadrukt Müller, die vooral wilde voorkomen dat een compleet nieuw productieproces moest worden ontworpen. "De oude installatie had zijn zwakke punten, maar ook sterke punten, en die wilden we behouden. Daarom zochten we een partner die ons op basis van het bestaande proces een state-of-the-art oplossing kon bieden." Vooral de automatiseringskennis van ENGEL werd uitgedaagd, want in dit gebied zagen de projectverantwoordelijken van Sonoco het grootste optimalisatiepotentieel.

"Het oude onderdelenhandling- en verpakkingssysteem was enorm complex. Er waren talloze schakelaars en sensoren die kwetsbaar bleken te zijn en vaak storingen veroorzaakten," vertelt John Ballijns, Engineering Manager bij Sonoco Crellin. Dit leidde tot de wens om het nieuwe systeem zo eenvoudig mogelijk te houden. Voor de experts van ENGEL Automatiseringstechnik Deutschland in Hagen betekende dat, de zin en functie van elke component van het oude systeem in vraag te stellen. Zo bleek bijvoorbeeld dat in de nieuwe oplossing kan worden afgezien van camerasystemen.

De cuvetten worden verpakt in zogenaamde sleeves, platte kunststof rails onderverdeeld in het midden, die aan de rechter- en linkerkant elk tien cuvetten opnemen. Deze sleeves dienen om de cuvetten naar de analysetoestellen te leiden, een wereldwijde standaard voor cuvetten. Het bijzondere van de sleeves: de cuvetten liggen aan de ene zijde met de opening naar voren en aan de andere zijde met de opening naar achteren in de rail. Voor de automatisering betekent dit dat de helft van de cuvetten na het spuitgieten moet worden gedraaid en dat de rails van beide zijden moeten worden beladen. Daartoe zijn de sleeves centraal geplaatst, met aan de rechter- en linkerkant toevoerschachten van roestvrij staal. In deze schachten worden de cuvetten na het spuitgieten verzameld en telkens in groepen van vijf in de kunststof rail overgebracht. De grijper van de ENGEL ERC-robot haalt dus de cuvetten uit de 16-voudige matrijs, geeft de helft ervan door aan een andere grijper die buiten het matrijsgebied is geplaatst en legt de overige acht cuvetten rechts van de sleeve in de toevoerstation. Tegelijkertijd draait de externe grijper zich 90° en legt zijn acht cuvetten links van de sleeve.

Voorzichtig omgaan met lichte, gevoelige gewichten

Bij het grijpen, neerleggen en schuiven van de cuvetten moesten de automatiseringsexperts erop letten dat de zijwanden van de cuvetten nooit werden aangeraakt. Daar bevinden zich de vensters waardoor later in het laboratorium licht in het zichtbare en ultraviolette golflengtegebied wordt geleid voor de analyse, bijvoorbeeld van bloed. Zelfs de kleinste krassen zouden de spectroscopieresultaten kunnen vervalsen. Daarom moest de grijper specifiek worden aangepast aan deze beperking, want de oppervlakken die voor het hanteren beschikbaar zijn, lopen conisch. Een andere uitdaging voor het grijpsysteem was het geringe gewicht van de cuvetten, slechts 0,2 gram.

Dat de cuvetten niet direct na het uit de matrijs halen in de kunststof rails worden geplaatst, ligt niet alleen aan het feit dat er per cyclus minder cuvetten worden gespoten dan in de sleeve passen. Het scheiden van spuitgieten en verpakken is vooral gericht op procesefficiëntie en betrouwbaarheid. Het bufferen in de toevoerschachten garandeert dat altijd precies 20 cuvetten in de sleeves worden geschoven, zelfs als enkele holtes van de matrijs zijn geblokkeerd.

Het doel van Sonoco Crellin, om door vereenvoudiging van de onderdelenhandling de productiviteit en beschikbaarheid van de productie-installatie te verhogen, is volledig bereikt. Maximaal twee storingen in 48 uur, dat was de gestelde eis, en die wordt tegenwoordig zelfs ondernomen. "We willen produceren en geen storingen oplossen," benadrukt Müller. "Stabiele processen zijn bij de productie van medische wegwerpproducten de basis voor de hoogste productkwaliteit en reproduceerbaarheid."

Mocht de automatisering toch eens handmatige hulp nodig hebben, dan is de totale installatie zo ontworpen dat de veiligheidsafscherming van de onderdelenhandling tijdens het lopende spuitgietproces kan worden geopend. "Het is goedkoper om tijdens deze tijd afval te produceren dan het spuitgietproces na een storing volledig opnieuw te starten," aldus Ballijns.

Kortere cycli, minder energieverbruik

Door de verhoging van de productiviteit voldoet Sonoco Crellin niet alleen aan de nieuwe klantvereisten, maar is de hogere efficiëntie ook een belangrijke factor voor het rendement van de installatie. "We garanderen onze klant prijsstabiliteit," zegt Müller. "Om ook bij voortdurende schommelingen in grondstofprijzen aan het ordervolume te kunnen verdienen, moeten we op bepaalde punten besparen."

Naast de hogere beschikbaarheid van de installaties betreft dit vooral de cyclustijd van het spuitgietproces. Met momenteel 9,7 seconden is het Sonoco, samen met haar partner ENGEL, gelukt om de cyclustijd van de oude installatie met 20 procent te verkorten. Daarvan gaat 7,2 procent naar het inspuiten en koelen, terwijl de robot 2,5 seconden nodig heeft voor het uitwerpen. "We wilden door automatisering geen tijd verliezen," benadrukt Ballijns. Bij de keuze van de uitname-robot viel de beslissing daarom op de ERC 23 met het speed-aandrijfpakket. "Hiermee bereiken we een bijzonder hoge snelheid van de Z-as," zegt Matthias Hölser, projectingenieur bij ENGEL Automatiseringstechnik in Hagen.

Ook de volledig elektrische aandrijvingen van de ENGEL e-motion spuitgietmachines dragen bij aan de kostenbesparing. "We zijn momenteel bezig met de volledige omschakeling van onze cleanroom naar volledig elektrische machines," aldus Müller. "Daarmee besparen we tussen de 30 en 40 procent energie."

In totaal staan momenteel 15 machines in de cleanroom in Berkel en Rodenrijs, waarvan negen al volledig elektrisch werken. Naast de twee e-motion-machines voor de cuvettenlijn zijn onder andere nog twee andere ENGEL e-motion en twee ENGEL e-max machines. Een olievrije cleanroom betekent voor Michael Müller echter meer dan energiebesparing. "In het verleden hadden we een olielek in de cleanroom," vertelt hij. "Dat kostte ons niet alleen heel veel geld, maar ook een hele week voor reiniging en herkwalificatie. Dat risico willen we volledig uitsluiten."

Niet in de laatste plaats om de eigen voordelen in de harde concurrentie van contractfabrikanten verder uit te bouwen. Wie weet, op welke klantvereisten Michael Müller en zijn team zich als volgende snel en flexibel moeten aanpassen.

Afbeelding: Het automatiseringssysteem voor het verpakken van de spuitgietgeproduceerde cuvetten vormt het hart van de systeemoplossing die ENGEL uit één hand leverde.