Reinraumpressen von Wickert: Sleuteltechnologie voor de verwerking van elastomeren

Zo zien typische onderdelen eruit die op Wickert-steriele drukmachines kunnen worden vervaardigd. De sectoren heten farmaceutische industrie, medische technologie, biotechnologie, enzovoort. Wickert merkt bovendien een toenemende vraag naar dergelijke producten – en daarmee ook naar zijn persen. (Afbeelding: Wickert)

De cleanroompersen van Wickert Maschinenbau uit Landau zijn bovendien volledig afgeschermd. De zogenaamde grijze ruimte kan de cleanroom daarbij niet besmetten. Dit zijn echter slechts enkele kenmerken, zodat de machines elastomeren mogen verwerken in gevoelige omgevingen. (Afbeelding: Wickert)

Zo ziet een cleanroomgeschikte hydraulische pers van Wickert Maschinenbau eruit, bijvoorbeeld. Om te voorkomen dat er fouten ontstaan in deze gevoelige gebieden, is de behuizing gemaakt van roestvrij staal. De contouren zijn bovendien onderhoudsvriendelijk ontworpen. Maar dat is nog niet alles ... (Afbeelding: Wickert)

Wickert Maschinenbau ziet een duidelijke stijging in de vraag naar gespecialiseerde hydraulische persen voor elastomeerverwerking in cleanrooms. De installaties worden vooral ingezet voor de productie van afsluitsystemen voor farmaceutische verpakkingen, in de fabricage van bipolaire platen voor brandstofcellen of ook in afdichtings- en machine-elementen voor de productie in de halfgeleiderindustrie. 

De achtergrond hiervan is de groeiende interesse in hoogwaardige verpakkingscomponenten voor dure en gevoelige medische werkstoffen. Er worden bovendien meer cleanrooms nodig om de toenemende vraag naar gepersonaliseerde geneeskunde, zoals voorgeladen wegwerpspuiten voor zelfmedicatie, te kunnen dekken. Al tijdens de COVID-19-pandemie werd het belang van technologie bij vacuüm-compressiepersen voor de productie van deze producten duidelijk.

Reinraum-hydraulische persen worden onder andere ingezet voor de fabricage van farmaceutische afsluitsystemen van butylrubber (IIR) en brombutylrubber (BIIR). Daarnaast dienen ze voor de productie van afdichtingsfolies voor bipolaire platen van elastomeren en van ventielmembranen van polytetrafluorethyleen (PTFE) voor toepassingen in de chemische en medische industrie. Ook rubber-metaalverbindingen voor de halfgeleiderproductie worden op deze installaties vervaardigd.

Op maat gemaakte oplossingen

Hydraulische persen van de wereldmarktleider voor cleanroompersen worden in de elastomeerverwerking vooral ingezet wanneer bijzonder hoge kwaliteitsnormen gelden. Ze voldoen aan de hoogste eisen op het gebied van nauwkeurigheid, temperatuurhomogeniteit en proceseerbaarheid in gevoelige toepassingen. Bovendien zijn ze zo ontworpen dat ze de precieze verwerking van elastomeren in cleanrooms tot en met klasse 6 volgens ISO 14644-1 mogelijk maken.

Wickert ontwerpt en produceert de installaties vooral als speciale machines of in zeer kleine aantallen volgens klant-specifieke eisen. Omdat ze modulair zijn opgebouwd, kunnen ze veelzijdig worden geconfigureerd.

Ze bereiken verwerkings- temperaturen tot 500 °C, perskrachten tot 100.000 kN en vlakparalleliteiten van 0,025 mm/m. Voor het vulkanisatieproces van gevoelige compounds worden vacuümkamers met een onderdruk tot 990 mbar gebruikt. Dit voorkomt luchtinsluitingen, zelfs bij complexe vormen, en optimaliseert bovendien het materiaalgebruik van dure compounds.

Een centraal criterium is de gelijkmatige temperatuurregeling in het gereedschap. Moderne meergangregelingen en closed-loop-besturingen zorgen ervoor dat temperatuurafwijkingen van meer dan ± 1 K worden voorkomen. Want bij typische verwerkingstemperaturen tot 230°C kan het overschrijden van de strakke toleranties de vulkanisatie negatief beïnvloeden en leiden tot afkeur. Een absolute controle van deze kritieke prestatie-indicatoren (KPI's) is daarom een garantie voor consistente, procesechte kwaliteit.

Gecapsuleerde installaties

De volledig gecapsuleerde persen integreren naadloos in cleanroomconcepten met hun roestvrijstalen bekleding. Het gebruik van hulp- en smeermiddelen wordt zo veel mogelijk vermeden. Als ze toch onmisbaar zijn, worden uitsluitend niet-toxische en fysiologisch onschuldige materialen gebruikt. Bewegende delen van de machines zijn zo ontworpen dat het uitstroom van smeer- of hulpstoffen wordt voorkomen. Dit wordt bereikt met hoogwaardige afdichtings- en afstreifsystemen.

De onderhoudsruimte, de zogenaamde grijze ruimte, en het productiegebied in de cleanroom zijn strikt gescheiden, zodat besmetting wordt voorkomen. Hydraulische pompen, schakelkasten en besturingssystemen bevinden zich aan de achterkant van de pers, terwijl de cleanroom, waarin de compounds worden verwerkt, uitsluitend voor de productie is gereserveerd. De constructie van de binnenruimte van de pers voldoet aan alle eisen voor gemakkelijke reiniging: het vermijdt onderkanten en dode hoeken waar potentiële verontreinigingen zich kunnen ophopen.

Automatisering vermindert partikellast

Bij ongeveer de helft van alle nieuwe installaties die Wickert levert, zijn processen gedeeltelijk of volledig geautomatiseerd. Magnetische klemplaten maken een snelle wissel van ferromagnetische gereedschappen binnen enkele minuten mogelijk. Systemen voor de geautomatiseerde toepassing van scheidingsmiddelen zorgen voor reproduceerbare en consistente processen. Dit gebeurt bij gesloten slagveld, en een geïntegreerde aerosolafzuiging voorkomt betrouwbaar dat spuitnevel de productieruimte besmet.

Gespiegelde Human-Machine-Interfaces (HMI) aan de grijze ruimte- en cleanroomzijde verminderen de partikelinvoer verder. Zo kan het opstartpersoneel bij het wisselen van mallen alle benodigde werkzaamheden vanuit de grijze ruimte uitvoeren. 

Monitoring volgens GMP-standaarden

Moderne installaties maken gebruik van KPI's en kwaliteitsweichen om defecte procesparameters tijdig te kunnen herkennen. Alle relevante gegevens worden manipulatiewaar beveiligd gedocumenteerd volgens de Good Manufacturing Practice (GMP). Een access-level-matrix zorgt ervoor dat alleen geautoriseerd personeel wijzigingen aan machine- of receptuurgegevens kan aanbrengen. Met de functie "Audit-Trail" kunnen ook de bedieningshandelingen worden gemonitord en gelogd.

Meerlaagse persen op beperkte ruimte

Vaste leidingen vervangen traditionele slangkoppelingen en elimineren de vervanging die anders elke zes jaar nodig zou zijn. Dit verlaagt de bedrijfskosten en verhoogt de beschikbaarheid van de machines. Omdat ruimte in de cleanroom schaars is, bieden gestapelde dubbele persen bovendien een mogelijkheid om de productiecapaciteit op dezelfde oppervlakte te verdubbelen.

In de toekomst wordt meer geautomatiseerd

Wickert verwacht in de komende jaren grote vorderingen op het gebied van AI-gestuurde procesbewaking en energie-efficiëntie. Het bedrijf rekent er bovendien op dat het tekort aan vakbekwame medewerkers en de toenemende variëteit aan onderdelen de vraag naar automatisering zal stimuleren. Dankzij slimme omsteltconcepten wordt het ook voor kleinere series steeds rendabeler.

Door voortdurende verdere ontwikkeling en diverse retrofit-mogelijkheden voor bestaande installaties verwacht Wickert dat hydraulische persen in elastomeerverwerking onder cleanroomomstandigheden ook in de toekomst een sleutelrol zullen blijven spelen.