Met robotica en geautomatiseerde productie tegen de coronapandemie

BoKa Automatisierung heeft een robotcel ontwikkeld met een Fanuc-robot om het afnemen van coronatests in de drive-through procedure sneller en veiliger te maken. (Fanuc) / BoKa Automation has developed a robot cell with a Fanuc robot to make corona testing faster and safer in a drive-through procedure. (Fanuc)

Robotec Solutions bouwt momenteel meerdere robotsystemen voor wereldwijde bedrijven in de gezondheidszorg en diagnostiek. (Robotec Solutions PlasticMate)

Het Universitair Ziekenhuis Aalborg vertrouwt op geautomatiseerde oplossingen zodat robots het personeel ontlasten bij het verwerken van bloedmonsters. (Kuka) / Het Universitair Ziekenhuis Aalborg ontlast laboratoriumpersoneel van de last van het verwerken van bloedmonsters door middel van geautomatiseerde oplossingen. (Kuka)

Teamtechnik neemt een complexe montage- en testinstallatie in bedrijf voor een corona-diagnostiekproduct. (Teamtechnik)

PIA Automation biedt volledig geautomatiseerde assemblagelijnen voor de hoogsnelheid productie van mondmaskers. (PIA) / PIA Automation biedt volledig automatische assemblagelijnen voor de productie op hoge snelheid van gezichtsmaskers. (PIA)

Met innovatieve benaderingen ondersteunen specialisten in robotica en automatisering de strijd tegen de coronapandemie. Zo helpen robots bij het uitvoeren van coronatests en de analyse ervan in het laboratorium, automatiseren ze de productie van medisch materiaal of beschermkleding. En op geautomatiseerde montagelijnen ontstaan per dag honderdduizenden dringend benodigde mondmaskers. Een kijkje in de praktijk.

Hoewel sommige producties stil stonden en nog steeds stil liggen tijdens de coronapandemie, zijn er ook bedrijven die hun productiecapaciteit dringend moeten opschalen – bijvoorbeeld omdat materialen voor coronatests of beschermingsmateriaal zoals mondmaskers worden geproduceerd. Hier helpen geautomatiseerde productieprocessen en automatiseringstechnologieën om aantallen te bereiken die bij handmatige productie onmogelijk zouden zijn – vooral gezien de huidige afstandsregels en contactbeperkingen.

En ook bij de uitvoering van coronatests of de daaropvolgende werkzaamheden in het laboratorium kunnen geautomatiseerde oplossingen de mensen ontlasten en beschermen, omdat technologie en niet de mens direct in contact staat met mogelijke coronabesmettingen. De automatiseringsspecialisten hebben hier het nodige voor bedacht, wat Patrick Schwarzkopf, directeur van de VDMA-vereniging Robotica + Automatisering, zeer verheugt: „De bereidwilligheid en creativiteit van de bedrijven heeft ons overweldigd“, zegt Schwarzkopf. „Van alle kanten komen initiatieven en nieuwe ideeën om automatiseringstechnologie in te zetten voor het bestrijden van de coronacrisis. Daarbij tonen de bedrijven een verbluffende snelheid: er waait momenteel een krachtige wind van ondernemersgeest om onze oren.“

Robot-Drive-Through voor grootschalige coronatests

Een van deze ideeën, hoe naast ‘social distancing’ ook een ‘Industrial Approaching’ kan bijdragen aan het inperken van het coronavirus, komt uit Dorfprozelten in Unterfranken. Daar heeft BoKa Automatisering een robotcel ontwikkeld om de geautomatiseerde afhandeling van coronatests in het Drive-Through-proces sneller en veiliger te maken. In plaats van medisch personeel worden een videosysteem en een Fanuc-robot ingezet om tests te begeleiden en monsters te verzamelen.

Via een tablet identificeert de automobilist zich door het zijraam van zijn voertuig en een Fanuc LR-Mate robot overhandigt hem een testbuisje. Een videoinstructie leidt de monstername. „Om ervoor te zorgen dat elke test bruikbaar is, kan de afname van de uitstrijkje via cameratransmissie worden gecontroleerd door een medisch opgeleide persoon“, legt Severin Bobon uit, mede-eigenaar van BoKa Automatisering. Tot slot neemt de robot het gebruikte testbuisje over – en slaat het op tot transport naar het laboratorium.

De toewijzing van de tests gebeurt via barcodes op de buisjes. Elke testpersoon moet bij aanvang zijn identiteitsbewijs scannen, zodat de robot de gegevens aan de betreffende test kan koppelen. Omdat het systeem voor twee personen tegelijk is ontworpen, kunnen er per dag en installatie ongeveer 500 monsters contactloos en geautomatiseerd worden verzameld – en dat in 24-uursbedrijf. Ter vergelijking: drive-in-teststations, bemand door medisch personeel, komen (ook vanwege de beperkte openingstijden) meestal niet verder dan 200 coronatests per dag.

Robots automatiseren de productie van testmateriaal

Naast dergelijke uitstrijkjestests spelen bloedtesten op antistoffen een belangrijke rol bij de bestrijding van de pandemie. Maar waar komt het materiaal voor de vele coronatests vandaan? Onder andere uit installaties van Robotec Solutions. De Zwitserse roboticaspecialisten bouwen momenteel meerdere robotinstallaties voor wereldwijde bedrijven in de gezondheidszorg en diagnostiek.

In zo'n installatie laden robots in een cleanroom vormdelen uit die nodig zijn voor bloedtesten. Deze vormen worden onder andere in spuitgietprocessen vervaardigd door het bedrijf Flex Precision Plastics. Na het succesvol laden worden ze gecontroleerd op kwaliteit via hoogspanningsproeven, vision-systemen en geavanceerde sensorsystemen. Goede onderdelen worden vervolgens gelaserd en op een transportband afgegeven of direct verpakt.

Want de vraag naar deze wegwerpproducten, die na elke test moeten worden vervangen, is door de coronapandemie sterk toegenomen. Omdat de behoefte aan automatisering bij de fabrikanten groot is, heeft Robotec binnen korte tijd vijf van dergelijke installaties gerealiseerd, onder hoge druk en strenge hygiënemaatregelen: „Ons team volgt strikt de voorschriften van de Zwitserse gezondheidsautoriteiten – onze robots hoeven dat niet“, zegt CEO Nick Koch.

Robots nemen monotone sorteer- en controlewerkzaamheden van coronatests over

Het omgaan met veel bloedmonsters en tests bij de analyse is zeer arbeidsintensief. Een blik op het Universitair Ziekenhuis Aalborg in Denemarken toont dat al vóór de coronapandemie werd ingezet op robotgebaseerde automatiseringsoplossingen om het laboratoriumpersoneel te ontlasten. Daar kwamen al vóór de crisis tot 3.000 bloedmonsters per dag binnen. Ze moeten worden gecontroleerd en gesorteerd – deze taak is enerzijds monotoon en tijdrovend, anderzijds vereist ze bijzondere zorgvuldigheid. Om het ziekenhuispersoneel, vooral in de huidige uitzonderingssituatie, ruimte te geven voor andere taken, nemen nu automatisch twee Kuka-robots uit de KR Agilus-serie deze taken over, één van het type KR 3 en één van het type KR 10.

In het laboratorium plaatst een medewerker de slimme transportbakken op de invoerlijn van de robotinstallatie. De eerste robot opent de transportbak, haalt de bloedmonsters eruit en plaatst ze voor sortering. Vervolgens sorteert de tweede Kuka-robot de uitgepakte glazen buisjes op kleur van de deksels. De vooraf gesorteerde monsters worden zo uit de installatie afgegeven dat het laboratoriumpersoneel de bloedonderzoeken kan uitvoeren. Gemiddeld heeft de installatie 1,5 minuut nodig per bak en kan zo tot veertig bakken per uur verwerken. Technisch gezien kan deze oplossing worden gebruikt voor het sorteren van alle soorten tests – ook corona-testen. Voorwaarde is dat het testmateriaal, of het nu bloedmonsters of swabs zijn, in de glazen buisjes zit en deze via de slimme transportbakken in de robotinstallatie terechtkomen.

Robot-ombouw: 3D-printen van gezichtsschilden

Bovendien zijn Kuka-robots actief in een reeks andere actuele ‘Anti-Corona’-projecten: bijvoorbeeld in Noord-Italië bij het bedrijf Caracol-AM, waar ze elke vijf minuten een hoofdband voor gezichtsschilden printen met behulp van 3D-printtechnologie. Dagelijks worden zo meer dan 1.000 stuks geproduceerd. De door de Kuka-robots geprinte hoofdbanden worden vervolgens aangevuld met een plexiglaskap om druppelinfectie te voorkomen. Een deel van de productie doneert het Italiaanse bedrijf Caracol-AM aan lokale ziekenhuizen en instellingen.

„Tijdens de Covid-19-noodsituatie willen wij met onze 3D-printtechnologie een bijdrage leveren. Dankzij onze ervaring op dit gebied konden we snel reageren en onze productie omzetten“, zegt Francesco De Stefano, CEO van Caracol-AM. Het voorbeeld laat bovendien zien hoe snel moderne robots kunnen worden omgebouwd voor nieuwe taken.

Automatisering voor laboratoria – ontlasting voor het personeel

In het Tsjechische Bulovka-ziekenhuis in Praag ondersteunt een lichte robot, de LBR iiwa van Kuka, het ziekenhuispersoneel bij het testen van Covid-19-monsters. De ‘Covid-testcel’ daar is ontwikkeld en in gebruik genomen door het Czech Institute of Informatics, Robotics and Cybernetics (CIIRC). De capaciteit van de robotcel bedraagt 700 tests per dag. Indien nodig kan de installatie ook ’s nachts blijven draaien.

Ook elders zijn roboticaspecialisten druk bezig met het ontwikkelen van robotoplossingen die het laboratoriumpersoneel ontlasten. Zo test het team van Hahn Group, via haar dochter Rethink Robotics, momenteel een cobot-oplossing voor de automatisering van laboratoriumtaken. Hiervoor gebruikt Hahn haar collaboratieve robot Sawyer. Met behulp van de cobot worden laboratoriummedewerkers ontlast van repetitieve handelingen en beschermd tegen gevaarlijke werkzaamheden. Dankzij de ondersteuning van Sawyer kunnen ook de afstandsregels in kleinere werkruimtes beter worden nageleefd. Eerste installaties van de laboratorium-cobottechnologie zijn gepland voor de zomer van 2020.

Ook andere bedrijven van de Hahn Group willen helpen om meer tests op Covid-19 uit te voeren en zorgen voor meer productie van verbruiksartikelen zoals pipetspitzen door automatisering. Binnen vier weken hebben de zusterbedrijven Hahn Robotics en Waldorf Technik een robotgebaseerde oplossing ontworpen en in gebruik genomen die dergelijke pipetspitzen uit een kunststof spuitgietmachine haalt.

Corona-diagnostiek: montageinstallaties voor medische technologie boomen

In de medische technologie is er ook de trend om diagnostische analyses direct ter plaatse mogelijk te maken, bijvoorbeeld in huisartsenpraktijken, in plaats van de monsters tijdrovend naar centrale laboratoria te sturen. Om dergelijke sneltests voor patiëntgerichte diagnostiek (Point-of-Care-Testing) in grote aantallen beschikbaar te maken, moeten deze testapparaten op geautomatiseerde installaties worden geassembleerd. Zo'n installatie bouwt onder andere het machinebouwbedrijf Teamtechnik. Het bedrijf heeft onlangs een eerste automatische montage- en testinstallatie voor een coronadiagnostisch product geproduceerd.

En de draden in Freiberg am Neckar gloeien heet: „De vraag naar het beschikbaar maken van capaciteit voor dergelijke montage- en testinstallaties voor diagnostische producten is enorm en dringend. We krijgen aanvragen uit binnen- en buitenland“, vertelt Frank Hack, managing director van de Medtech-divisie bij Teamtechnik. Ook de machinebouwer Contexo uit het Remstal heeft onmiddellijk gereageerd op de gestegen vraag naar montageinstallaties voor medische apparaten en haar capaciteit verhoogd. In het verleden heeft Contexo al samen met de diagnostiekspecialist Curetis een automatische mini-laboratoriumlijn ontworpen en een montageinstallatie gebouwd om testen op longontstekingveroorzakers te decentraliseren.

Volautomatische massaproductie van mondmaskers

Een andere belangrijke factor bij het inperken van de pandemie is naast testen en diagnostiek de snelle en grootschalige productie van beschermingsmateriaal zoals mondmaskers. De montageinstallatiebouwer PIA Automation biedt daarom volledig geautomatiseerde productielijnen voor de hoge snelheid van mondmaskerproductie. Sinds de snelle verspreiding van het virus zijn er bij PIA in Amberg meer dan 100 aanvragen uit alle delen van de wereld binnengekomen.

Ook veel binnenlandse bedrijven volgen de oproep om een nationale productie van persoonlijke beschermingsmiddelen op te zetten. Onder hen het bedrijf Zettl Automotive, dat in samenwerking met PIA de productie van mondmaskers opzet. Samen met het bedrijf Sandler AG, dat het non-wovenvlies voor wegwerpmaskers produceert, hebben PIA en Zettl de ‘Masken-Verbund-Bayern’ opgericht. De groep wil binnen enkele weken een zescijferige hoeveelheid maskers per dag produceren. Elke volledig geautomatiseerde productielijn van PIA kan tot 140.000 mondmaskers (afhankelijk van type en materiaal) per dag leveren, een veelvoud van wat momenteel handmatig wordt gemaakt.

Bosch & Co: nog meer geautomatiseerde productielijnen voor mondmaskers

En niet alleen in Beieren lopen de geautomatiseerde mondmaskerproductielijnen: ook het Fraunhofer-instituut voor productietechnologie IPT uit Aken bouwt samen met IBF Automation uit Freudenberg, in opdracht van Moss uit Lennestadt in het Sauerland, een productielijn voor mondmaskers. De projectpartners hebben als doel een installatie op te zetten waarmee dagelijks 50.000 mondmaskers kunnen worden geproduceerd. Daarna zullen nog drie andere installaties in Duitsland worden opgezet om de productie uit te breiden tot 200.000 maskers per dag.

Ook bij Bosch is de productie van mond- en neusmaskers gestart. 13 Bosch-fabrieken in negen landen produceren uit eigen initiatief maskers voor hun lokale behoefte. Daarnaast bouwt Bosch momenteel twee volledig geautomatiseerde productielijnen op in Stuttgart-Feuerbach – meer volgen in Erbach (Odenwald) en in India en Mexico. „Onze speciale machinebouw heeft binnen enkele weken een passende installatie ontworpen“, zegt Bosch-CEO Volkmar Denner. De ontwerpplannen heeft Bosch ook gratis ter beschikking gesteld aan andere bedrijven. In totaal kunnen er daarmee meer dan 500.000 maskers per dag worden geproduceerd.