Op haar haarbreedte

Tobias Lacroix, hoofd van de micro-injectieafdeling, is volledig tevreden met de nieuwe volledig elektrische spuitgietmachine IntElect van Sumitomo (SHI) Demag: „Het komt aan op de hoogste precisie van het onderdeel om het vloeistoftechnisch ontwerp van de sneltest te garanderen en daarmee een honderd procent betrouwbaar resultaat – en dat is ons met deze machine gelukt.“ (Foto: Sumitomo (SHI) Demag) / Tobias Lacroix, hoofd van de micro-injectie, is zeer tevreden over zijn nieuwe volledig elektrische IntElect spuitgietmachine van Sumitomo (SHI) Demag: „Het onderdeel moet uiterst precies zijn om het vloeistoftechnisch ontwerp van de sneltest te kunnen ondersteunen. Alleen een zeer nauwkeurig onderdeel kan een 100% betrouwbaar resultaat garanderen – en deze machine levert dat.“ (Foto door Sumitomo (SHI) Demag)

De zes-assige scharnierarmrobot verwijdert de afgewerkte testonderdelen uit de viervoudige mal en plaatst ze vervolgens op een kleine laaddrager. (Foto: Sumitomo (SHI) Demag) / The six-axis articulated arm robot removes the finished test components from the 4-cavity mould and places them onto a small load carrier. (Photo by Sumitomo (SHI) Demag)

Is de ladingdrager volledig gevuld, dan verdwijnt hij op de transportband richting assemblagehal. Het hele proces vindt plaats in een volledig afgesloten omgeving: stof en andere verontreinigingen hebben geen kans. (Foto: Sumitomo (SHI) Demag) / Once the load carrier is full, a conveyor belt transports it to an assembly hall. The entire process takes place in a fully enclosed setup: dust and other contaminations are kept out. (Photo by Sumitomo (SHI) Demag)

Tijdens de productie is het alleen toegestaan om door het glazen raam te kijken. Onder cleanroomcondities van klasse 7 – van de spuitgietmachine tot automatisering en montage – is nauw contact verboden. (Foto: Sumitomo (SHI) Demag)

In regelmässigen Abständen entnimmt der Maschinenbediener einzelne Schnelltest-Bauteile über die QS-Schublade aus dem Fertigungsprozess. Im firmeneigenen Prüflabor testen die Experten diese auf Herz und Nieren. (Foto: Sumitomo (SHI) Demag) / At regelmatige intervals neemt de machinebediener samples van de sneltest-onderdelen, die via een QS-lade uit het productieproces worden gehaald. Deze worden grondig geïnspecteerd door experts in het interne testlaboratorium. (Foto door Sumitomo (SHI) Demag)

Hier herrscht das „Vermummungsgebot“: Die Mitarbeiter montieren und verpacken unter Reinraumbedingungen der Klasse 7 – da darf kein Haar oder Staub in die Endprodukte gelangen. (Foto: thinXXS) / In dit gebied zijn mensen verplicht maskers te dragen: medewerkers assembleren en verpakken producten onder klasse 7 cleanroom-omstandigheden – de producten moeten vrij blijven van besmetting door haar of stof. (Foto door thinXXS)

Wat eruitziet als een kunstwerk uit het Museum voor Moderne Kunst toont eigenlijk de fijne kanalen en structuren van een wegwerpsneltest – duidelijk vergroot. (Foto: thinXXS) / Dit is geen kunstwerk uit de moderne kunst, maar een vergrote afbeelding van de delicate kanalen en structuren van een wegwerpsneltest. (Foto door thinXXS)

Microstructuren die met het blote oog niet meer te zien zijn, vallen bij elke shot uit de spuitgietmachine. Elk onderdeel is bijna een kloon van zijn voorganger. (Foto: thinXXS) / Deze ingewikkelde microstructuren zijn zo delicaat dat ze met het blote oog niet meer zichtbaar zijn. De spuitgietmachine produceert deze structuren bij elke shot. Ze zijn vrijwel identiek: elk onderdeel is bijna een kloon van het vorige. (Foto door thinXXS)

„Wir sind immer dann gut, wenn es um Präzision geht. Wir zeigen unseren Kunden den Weg vom ersten Fertigungskonzept bis zur günstigen Serienfertigung der Produkte“, bringt Vorstand Dieter Cronauer die Stärken von thinXXS auf den Punkt. (Foto: thinXXS) / „We excel when high precision is called for. We guide our customers from the initial manufacturing concept right through to cost-efficient large-scale production“, fasst Dieter Cronauer, Mitglied des Vorstands, die Stärken von thinXXS zusammen. (Foto von thinXXS)

Klein, filigran, precies – in deze categorieën denken de medewerkers van de thinXXS Microtechnology AG in Zweibrücken. Het bedrijf produceert wegwerpsneltests onder andere voor medische diagnostiek. De klanten zijn farmaceutische en diagnostische fabrikanten die bijvoorbeeld detectiemethoden ontwikkelen voor bacteriële infecties of kankercellen in het bloed. Om de weg van het laboratorium naar ziekenhuizen en huisartsenpraktijken te effenen, moeten deze methoden als eenvoudig te gebruiken sneltests op de markt komen. Hier komt de kracht van de microtechnologiesmederij nabij de Franse grens tot uiting.

Opgericht als spin-off van de spuitgietafdeling van het Instituut voor Microtechnologie Mainz in 2001, begon het bedrijf met 13 medewerkers en specialiseerde zich volgens bestuursvoorzitter Dieter Cronauer meteen in het segment waarin het thuis was: „We houden ons al sinds jaar en dag bezig met micro-spuitgieten en montage, dat is onze expertise. In gereedschaps- en matrijzenbouw hebben we een uniek verkoopargument. Onze klanten weten dat en daarom komen zelfs bedrijven uit Californië naar ons in Zweibrücken.“ Inmiddels telt thinXXS 75 medewerkers. Spuitgietbedrijf, montage, logistiek en verpakking hebben een eigen hal van 350 m2 gekregen, de vraag naar de pennen is groot. 90 procent van de klanten komt uit Europa en Noord-Amerika, waaronder Daktari Diagnostics en Emerald BioSystems uit de VS, DST Diagnostische Systeme & Technologien GmbH uit Duitsland en Trinean uit België. „We zijn altijd goed in precisie. We laten onze klanten de weg zien van het eerste productieconcept tot de kostenefficiënte serieproductie van de producten. Want onze klanten investeren miljoenen in de ontwikkeling van diagnostiek en hebben aan het eind van de dag hoge winstmarges nodig, zodat hun investeringen de moeite waard zijn,“ beschrijft Cronauer zijn bedrijf.

Onmisbaar: hoogste precisie

Het hart van Zweibrücken is de spuitgietafdeling. De eigen gereedschapsbouw in huis creëert vormen met kanalen en structuren op microniveau. Hieruit ontstaan macroscopische onderdelen met micro-gestructureerde gebieden, bijvoorbeeld in de afmeting van een bankpas. Ultraprecisiefrezen maken uit de ontwerpen van de constructeurs de microstructuren in de gereedschappen. Het blote oog kan de fijne geometrieën niet meer onderscheiden in hun diversiteit.

Het draait bij diagnostiek altijd om kleine hoeveelheden. Een druppel bloed moet voldoende zijn om binnen enkele minuten vast te stellen of de patiënt een infectie heeft en zo ja, in welke mate. Bloed en de in de vloeistofopslag van de sneltest geïntegreerde stof mengen zich en tonen in een aparte uitleeseenheid snel het resultaat – vergelijkbaar met een zwangerschapstest. Via de kanalen van het kunststofonderdeel dat de test bevat, moeten zich in een bepaalde snelheid bepaalde hoeveelheden vloeistof bewegen. De uitdaging beschrijft Tobias Lacroix, hoofd van de micro-spuitgietafdeling: „Het komt aan op de hoogste precisie van het onderdeel om het vloeistoffunctiedesign van de sneltest en daarmee een honderd procent betrouwbaar resultaat te garanderen. Het gaat hier om afmetingen van minder dan haarbreedte en dat bij zeer complexe geometrieën.“

Het ligt voor de hand dat bij zo'n hightech-onderdeel de microstructuurtechniek ook de spuitgietmachine aan de eisen moet voldoen. Elk stofje in het productieproces zou voor thinXXS een ramp zijn. Het hele proces vindt daarom plaats in de cleanroom. De spuitgietmachine voor de bacteriële sneltest komt van Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH uit Schwaig. Ze staat in een klasse 8 cleanroom met een extra behuizing van de machine inclusief de volledige automatisering, die de cleanroom-voorwaarden van klasse 7 garandeert. Het betreft een volledig elektrische spuitgietmachine van het type IntElect 100-180, die Sumitomo (SHI) Demag als hoofdaannemer met handling-systeem en automatisering heeft geleverd.

Onderdelen tolerantie in micrometers

Met drie verschillende vierzijdige gereedschappen ontstaan op de machine de componenten waarmee de medewerkers in de montage de wegwerpsneltest samenstellen. Met een slaggewicht van ongeveer 12 g produceert de machine de testelementen met een onderdeelgewicht van 2,7 g in drieploegendienst. Twee van de modules bestaan uit naturel-kleurig PMMA, de derde uit blauw gekleurd polypropyleen. „Voor ons was doorslaggevend dat we met de spuitgietmachine extreem hoge reproduceerbaarheid en precisie met onderdelentoleranties in de micrometerrange kunnen behalen. Daarnaast hadden we een automatiseringssysteem nodig dat de afgewerkte onderdelen direct naar de montage voert, eveneens in een klasse 7 cleanroom. We hebben voor Sumitomo (SHI) Demag gekozen omdat ons het uitgewerkte concept ervan heeft overtuigd, de leveringsbelofte binnen een strak tijdschema, de prijs-kwaliteitverhouding en onze positieve ervaringen met een andere machine van Sumitomo (SHI) Demag. De technische ondersteuning via de buitendienst is echt uitstekend,“ legt Lacroix uit.

Achter gesloten deuren

Het gedroogde granulaat wordt via de transport- en doseerinrichting in de plastificeereinheid van de IntElect gebracht. Het klantzijde gereedschap wordt met water op ongeveer 90 °C verwarmd. Het apparaat is via een CAN-bus interface verbonden met de spuitgietmachine. Met een L/D-verhouding van 20 en een sluitkracht van 1000 kN produceert de IntElect in 16-seconden cycli de sneltest-elementen. De schakelbare activeLock terugstroombeveiliging zorgt ervoor dat vanaf het eerste moment van de injectiefase geen smeltdraad terug in de schroefgang kan vloeien. Vooral voor onderdelen zoals deze is hoge precisie en processtabiliteit essentieel om de strakke toleranties te kunnen handhaven.

Een zes-assige knikarmrobot van Stäubli haalt de afgewerkte onderdelen uit het gereedschap en legt ze in een kleine opnamebak (KLT). Zodra de bak vol is, rijdt hij naar de transportbaan en komt direct in de aansluitende montagekamer. Het afnamegebied inclusief de transportinrichting is volledig afgeschermd. Voor de regelmatige kwaliteitscontrole van de medische onderdelen bedient de kwaliteitscontrolemedewerker een toets die de QS-lade activeert. De medewerker schuift vervolgens de lade in de machine, de robot legt de te controleren partij erop, zodat het kwaliteitsteam deze onder de loep kan nemen en daarna kan weggooien. Sensoren controleren of de lade zich in de opslagruimte bevindt, bewaken de afslagplaats, de transportbaan, de robotgreep en het verwijderen van de onderdelen uit het gereedschap.

Het hele proces gebeurt volledig automatisch achter gesloten deuren, zichtbaar alleen door het glazen venster van de cleanroomcabine. De enthousiasme over de leverancier Sumitomo (SHI) Demag komt bij Lacroix uit het hart: „Het hele systeem werkt absoluut nauwkeurig en reproduceerbaar. Bij de GMP-validatie heeft Sumitomo (SHI) Demag ons geweldig ondersteund en alles ging probleemloos over de toonbank. Ik vond het fijn dat we een contactpersoon hadden die zich met alle technische en administratieve zaken van de volledige installatie bezighield. Ik ben echt helemaal tevreden!“