Supergeleider-technologie: contactloos werken in het laboratorium van de toekomst

Festo SupraMotion 2024: SupraMotion 2024: Openen, sluiten, vullen en wegen in de cleanroom. / Festo SupraMotion 2024: SupraMotion 2024: Opening, sluiten, vullen en wegen in de cleanroom.

Festo SupraMotion 2024: Inrijden in de cleanroom: Het contactloze zweefmodule van SupraMotion verplaatst de vriesdroogcontainer naar een gesymboliseerde cleanroom.

De supergeleider-technologie maakt een contactloze beweging en handling van objecten mogelijk – ideaal voor hightech-sectoren zoals laboratoriumautomatisering of biotechnologie. Op de Hannover Messe toont Festo een concept voor volledig geautomatiseerd vullen en wegen van vriesdroogcontainers in de cleanroom. Dankzij SupraMotion-zwembedules en producten uit het Festo automatiseringsportfolio voor laboratoriumtoepassingen kunnen hiermee de hoogste eisen aan reinheid en netheid worden nageleefd.

“Het proces in het laboratorium stofvrij houden is niet eenvoudig,” zegt Michael Schöttner, hoofd SupraMotion Projects bij Festo. “Vooral problematisch zijn de gebruikte arbeidsmiddelen, zoals reageerbuizen of meetinrichtingen zoals een weegschaal. Deze worden van buiten in de werkruimte ingebracht en kunnen verontreinigingen meebrengen. Dat kunnen wij met onze SupraMotion-modules grotendeels uitsluiten, want daarmee transporteren en wegen we contactloos.” In het expositieobject worden speciale wegwerp-vriesdroogcontainers automatisch gevuld en wordt de vulhoeveelheid gecontroleerd met een contactloze weegschaal. Daarbij worden zowel producten uit het LifeTech-portfolio van Festo ingezet als een levitatiemodule uit de ‘SupraMotion’-sector. Alles samen vormt een procesveilige totaaloplossing die voldoet aan de hoogste eisen op het gebied van reiniging en netheid.

De magnetische krachten tussen de supergeleider en de drager waarop de containers worden getransporteerd, maken zwevehogtes van 10 millimeter en meer mogelijk. Zo blijft er veel ruimte voor scheidingswanden die de steriele werkomgeving omsluiten. De beweging van de drager is door de wanden heen mogelijk, evenals de gewichtscontrole met een gangbare laboratoriumweegschaal. Zo blijft het grootste deel van de techniek buiten de cleanroom; verontreinigingen van alle aard worden tot een absoluut minimum beperkt. “Met ons concept laten we zien hoe we onze innovatieve supergeleider-technologie combineren met onze automatiseringsoplossingen voor de life sciences-sector en daarmee de meest veeleisende uitdagingen in laboratoriumautomatisering kunnen aangaan,” aldus Michael Schöttner.

Openen, sluiten, vullen en wegen in de cleanroom

Het contactloos werkende zwevemodule van SupraMotion brengt de vriesdroogcontainer in een gesimuleerde cleanroom. Een universeel inzetbaar, compact draaimodule EHMD, dat speciaal voor laboratoriumautomatisering is ontwikkeld, opent de schroefdop van de container onafhankelijk van de draadspoed. Vervolgens wordt hij naar een volgende station getransporteerd, waar twee doseerpijpen VTOE de container met vloeistof vullen. Deze doseerpijpen werken zeer nauwkeurig met een typische variatiecoëfficiënt van < 1% in het bereik van 10 tot 1000 μl. Via de geïntegreerde, contactloze weegschaal in het transportsysteem kan de vulhoeveelheid tijdens het proces voortdurend exact worden gecontroleerd.

“Met de SupraMotion-modules en onze producten voor laboratoriumautomatisering kunnen we innovatieve totaaloplossingen voor klanten uit de life sciences-sector ontwikkelen – precies, betrouwbaar en grotendeels stofvrij door contactloze handling. Alleen Festo biedt dit,” zegt Marcus Kroll, hoofd LifeTech Business Development bij Festo. Geïnteresseerde potentiële gebruikers ontvangen op aanvraag een maatwerkapplicatie afgestemd op hun behoeften.

Over de supergeleider-gebaseerde magnetische levitatie

Supergeleiders zijn materialen met unieke magnetische eigenschappen. De supergeleider die in SupraMotion-toepassingen wordt gebruikt, kan het magnetisch veld van een permanente magneet in zijn binnenste verankeren, waardoor een sterke maar onzichtbare koppeling ontstaat die magneet en supergeleider op een vaste en gedefinieerde afstand van elkaar houdt – zelfs door wanden, in vloeistoffen of in vacuüm. Zweeffelheden van 10 mm en meer zijn mogelijk. Zolang hij onder zijn sprongtemperatuur blijft, bewaart het magnetische geheugen van de supergeleider de vingerafdruk van de magneet en daarmee diens positie, zelfs wanneer beide van elkaar worden gescheiden.

De technologie kenmerkt zich door een laag energieverbruik, dat onafhankelijk is van de zwevehogte en het draagvermogen – het energieverbruik bedraagt, afhankelijk van de toepassing en met de huidige koelsystemen, tussen 15 en 80 watt. Het zweefeffect blijft tot 15 minuten bij stroomuitval bestaan, vereist geen aparte regeltechniek en leidt niet tot opwarming van oppervlakken en zwevemodules.