Schone zaak - Spuitgietmachine met geïntegreerde robot onder cleanroomomstandigheden

Schone zaak - Spuitgietmachine met geïntegreerde robot onder cleanroomomstandigheden

Het vervaardigen van medisch-technische producten behoort tot de meest gevoelige gebieden in de machine- en installatietechniek. Volledige beheersing van de productieprocessen onder cleanroom-omstandigheden betekent een van de kernvereisten in de medische sector, die een spuitgietcel van Engel met geïntegreerde cleanroom-robot van Stäubli veilig vervult.

De première van een voor cleanroom-eisen ontworpen Engel e-victory 50 op de wereldwijde kunststofbeurs K 2007 zorgde voor opschudding onder vakmensen. De totaaloplossing voor de productie van medisch-technische componenten en medische massale producten biedt gebruikers een interessante en economische oplossing uit één hand. De spuitgietmachine met 500 kN sluitkracht is volgens GMP gekwalificeerd voor gebruik in de cleanroom.

Het belangrijkste voordeel voor gebruikers brengt Dipl.-Ing. Christoph Lhota, hoofd van de medische afdeling bij Engel Austria, treffend onder woorden: “Onze klanten krijgen van ons op verzoek een werkende, kant-en-klare spuitgietcel met alle componenten uit één hand. Volgens het Plug & Play-principe kan de gebruiker meteen beginnen met de productie van zijn medisch-technische onderdelen. Als het onderdelenassortiment verandert, kan de cel dankzij de hoge flexibiliteit, die onder andere wordt bereikt door het gebruik van een zesassige robot voor het onderdelenhandling, snel en eenvoudig worden aangepast aan de nieuwe taakomschrijving.”

Het onderdelenassortiment dat op de machine gespoten kan worden, is breed. In principe gaat het om medisch-technische producten voor eenmalig gebruik. Het spectrum varieert van medicatievoorzieningssystemen zoals spuiten, infusiesets, transfusie- en dialyseapparatuur tot centrifuges, bloedfilters, inhalatoren, diabeteszorgproducten en implantaten voor fractuurvastlegging. Tijdens de beurspremière op de Düsseldorfse K produceerde de machine onder uiterst zuivere omstandigheden microfluïdische testelementen, zogenaamde ‘Labs on a chip’ (LOC), die nog in de cleanroom in zakken werden verpakt. Deze LOC’s dienen voor snelle analyse van lichaamsvloeistoffen ter plaatse, wat tegenwoordig in grote laboratoria mogelijk is.

De machine heeft Engel ontwikkeld volgens c’GMP-voorschriften (current Good Manufacturing Practice) van de Amerikaanse FDA (Food and Drug Administration). Om de ontwikkelingswerkzaamheden onder realistische omstandigheden te kunnen uitvoeren, hebben de Oostenrijkers geïnvesteerd in een cleanroom klasse 6 volgens DIN EN ISO 14644-1 in het toepassingscentrum in de hoofdvestiging in Schwertberg. “Ongeveer 95 procent van de medische toepassingen in de kunststoftechniek wordt uitgevoerd onder cleanroomklasse GMP C+D, wat overeenkomt met ISO 7 en 8. De cleanroomgeschiktheid van onze machines voldoet volledig aan deze eisen. Indien nodig kunnen we ook strengere eisen vervullen. Voor de gebruikte Stäubli TX 40 in cleanroom-uitvoering is naleving van deze cleanroomklasse geen probleem,” aldus Lhota. De robot bereikt zelfs de veel veeleisendere cleanroomklasse
ISO 4.

Holvrije sluiteenheid met significante voordelen

De bijzonderheid van de Engel-victory spuitgietmachines ligt in de holvrije sluiteenheid. Volgens Christoph Lhota, die beweert dat alleen Engel deze bouwvorm aanbiedt, biedt deze enkele belangrijke voordelen. Daartoe behoren de vrij toegankelijke inbouwruimte voor het gereedschap en veel ruimte voor de integratie van de robot binnen de machine. Een ander pluspunt van de holvrije constructie: het biedt ideale voorwaarden voor gebruik in cleanrooms, omdat de bogen als vuilvangers wegvallen en verstoringen door storende contouren in de laminaire cleanroom-luchtstroom worden vermeden.

Waarom Engel Austria onder andere de Stäubli TX 40 in deze cel inzet, brengt Dipl.-Ing. Christoph Lhota treffend onder woorden: “Een criterium was natuurlijk de door de fabriek gegarandeerde cleanroomgeschiktheid van de TX 40. Daarnaast speelt de uiterst compacte bouw van deze robot een rol, die een eenvoudige integratie binnen de machine mogelijk maakt, en dat op een optimale positie. Dat betekent dat we de robot niet boven het product hoeven te plaatsen, maar hem op één niveau met het product kunnen plaatsen, wat de laminaire luchtstroom, die in cleanrooms in meer dan 90 procent van de gevallen van boven naar beneden stroomt, niet negatief beïnvloedt.”
Bovendien beschikt Stäubli vooral in de medische sector over een bijzonder goede reputatie. Engel kan uiteraard ook robots van andere fabrikanten integreren, maar alleen onder de voorwaarde dat deze robots de vereiste cleanroomgeschiktheid bezitten.

Eenvoudige bediening van de robot

De integratie van de Stäubli-robot in de e-victory machine betaalt zich ook op een ander punt uit: de eenvoudige bediening. Met VALplast biedt Stäubli software die de bediening en programmering van de robots in de spuitgietsector sterk vereenvoudigt. De aansluiting op spuitgietmachines verloopt snel en eenvoudig via de gestandaardiseerde Euromap-interface. Het intuïtieve en gebruiksvriendelijke scherm maakt een snelle programmering van de robots mogelijk. Vooraf gedefinieerde functies en bouwstenen maken het opstellen van programma’s en bewegingspatronen aanzienlijk eenvoudiger. Diepgaande specialistische kennis is daarom niet vereist.

Het takenpakket van de robot binnen de machine is beperkt tot louter handlingoperaties. De TX40 neemt de onderdelen uit de mal en legt ze op een transportband. Met het verhoogde temperatuurniveau in de spuitgietcel kan de zesassige robot hier goed mee overweg. Ook temperatuurschommelingen tussen de start bij het begin van de ploeg en het werk na enkele productiestunden laten de robot koud. De hoge precisie van de robot is voor deze toepassingen meer dan voldoende. Naast de compactheid en cleanroomgeschiktheid stond voor Engel de betrouwbaarheid van de Stäubli-machines voorop. “Als de robot staat, staat ook de hele machine. En productiestilstanden kunnen en willen wij ons niet veroorloven,” aldus Lhota.

Lineairsystemen versus robot

Engel bouwt jaarlijks zelf meer dan 1000 eigen lineaire handling-systemen voor spuitgietmachines. De keuze voor de integratie van een zesassige robot in deze machine verklaart Christoph Lhota als volgt: “De toepassing bepaalt bij ons de gebruikte componenten. We zetten onze lineairsystemen meestal in wanneer de besturing volledig in de machinebesturing moet worden geïntegreerd en wanneer korte cyclustijden vereist zijn. Zesassige robots worden ingezet wanneer onder cleanroom-omstandigheden gewerkt moet worden en wanneer de cel zeer compact moet zijn, zodat het handlingproces binnen de cel kan worden geïntegreerd. Een andere reden voor het gebruik van zesassers kan liggen in het overnemen van opvolgoperaties op het spuitgietonderdeel en natuurlijk in de hoge flexibiliteit in het algemeen.”

De constructie en productie van grijpers wordt door de Oostenrijkers ook graag in eigen huis gedaan. Daarbij wordt wel eens gebruikgemaakt van standaardmodules van bekende fabrikanten, maar alle verdere aanpassingen en personalisaties worden in eigen beheer uitgevoerd. Een hoge mate van productie-inhuis, die hier in Oostenrijk vaak als een nadeel wordt gezien, wordt hier consequent als voordeel benut. Men is snel, flexibel en onafhankelijk. En dat geldt niet alleen voor de bouw van grijpers.

Afbeelding: De holvrije sluiteenheid biedt enkele belangrijke voordelen, zoals vrij toegankelijke inbouwruimte voor het gereedschap en veel ruimte voor de integratie van de robot binnen de machine.