Voor een korte Time to Market

In een cleanroom van klasse GMP C produceert Röchling Medical op de locatie Brensbach onder andere geavanceerde farmaceutische verpakkingen, verbruiksartikelen voor medische diagnostiek en medischtechnische componenten. (Afbeelding: ENGEL) / In een cleanroom van klasse GMP C op de locatie Brensbach produceert Röchling Medical onder andere geavanceerde farmaceutische verpakkingen, verbruiksartikelen voor medische diagnostiek en medischtechnische componenten. (Afbeelding: ENGEL)

Met elk een kleefkracht van 5000 kN zijn de twee nieuwe volledig elektrische e-motion 500 machines de grootste spuitgietmachines die Röchling Medical volledig in de cleanroom bedient. (Afbeelding: ENGEL)

Met elk een kleefkracht van 5000 kN zijn de twee nieuwe volledig elektrische e-motion 500 machines de grootste spuitgietmachines die Röchling Medical volledig in de cleanroom bedient. (Afbeelding: ENGEL)

Omdat de nestinzetten van POM niet direct na het verwijderen van de onderdelen gestapeld kunnen worden, heeft ENGEL een U-vormige transportband boven de productiezone geïnstalleerd als naverkoelsectie. Vanaf daar pakt de viper-robot de onderdelen op en voert ze af via de grotere onderliggende transportband. (Afbeelding: ENGEL)

De viper 20 robots vervullen twee taken: het verwijderen van de spuitgietdelen uit de mal en het overzetten van de afgekoelde delen van de na-coolsectie naar de uitloopband. (Afbeelding: ENGEL)

Hoe kleiner de vulhoeveelheid van de flesjes, des te complexer is de mal voor de nestinzetten. De dicht op elkaar liggende kernen vereisen zeer precieze machinebewegingen. (Afbeelding: ENGEL) / The smaller the fill volume of the vials, the more complex the mould for the nest inserts is. The tightly spaced cores require very precise machine movements. (Picture: ENGEL)

Het gebruik van e-temp temperatuursregelapparaten verhoogt de energie-efficiëntie van de temperatuurregelingen aanzienlijk. Verbonden met de CC300 machinebesturing via OPC UA, passen de temperatuursregelapparaten hun pompsnelheid aan de vraag aan. (Afbeelding: ENGEL) / The use of e-temp temperature control devices significantly increases the energy efficiency of the temperature control processes. Connected to the CC300 machine control unit via OPC UA, the temperature control devices adjust their pump speeds to the demand. (Picture: ENGEL)

De schakelkasten hebben hun eigen warmtewisselaars om luchtverstrooiing in de cleanroom verder te verminderen. (Afbeelding: ENGEL) / The control cabinets have their own heat exchangers to further reduce air turbulence in the cleanroom. (Picture: ENGEL)

Van links: Holger Kast van ENGEL Deutschland, Marco Treuner en Joachim Lehmann van Röchling Medical. (Afbeelding: ENGEL) / From left to right: Holger Kast from ENGEL Deutschland, Marco Treuner en Joachim Lehmann van Röchling Medical. (Foto: ENGEL)

De volledig elektrische high-performance machines van ENGEL combineren efficiëntie met precisie. Cruciaal voor de investering in maar liefst acht e-motion machines was voor Röchling Medical echter het totaalpakket inclusief digitalisering. Bij de productie van nest- en tub-systemen scoren de twee grootste machines met elk 5000 kN sluitkracht met zelfregulerende tempereringsprocessen.

Nest- en tub-systemen zijn verpakkingen voor vloeibare farmaceutica, geleverd in flacons of voorgeladen spuiten. Door Covid-19 is de wereldwijde vraag enorm gestegen, omdat ook vaccinflesjes in deze verpakkingsvorm worden aangeboden. Voor Röchling Medical op de locatie Brensbach in het Odenwald zijn de nest- en tub-systemen een nieuwe toepassing die vooral flexibiliteit vereist van de spuitgietproductie. Gericht op flacons worden bij Röchling de nest-inserts in momenteel vijf maten geproduceerd op twee nieuwe volledig elektrische ENGEL e-motion spuitgietmachines. Eveneens de voor alle nestmaten uniforme bakken (tubs), die over het gehele productassortiment de grootste sluitkracht van 5000 kN vereisen. Om de gereedschappen flexibel te kunnen inrichten, zijn de twee voor deze toepassing bestelde machines in bouwgrootte 500 besteld en identiek uitgevoerd. "Binnenkort zullen de twee 5000-kN-machines 24/7 worden ingezet voor de nest- en tub-productie," zegt Marco Treuner, Technical Project Manager van Röchling Medical.

Extra functies verhogen efficiëntie in cleanroom

De afmetingen van de nest- en tub-verpakkingen zijn gestandaardiseerd, zodat ze in verschillende types en merken vul- en sterilisatie-installaties kunnen worden gebruikt. Tijdens het gehele vul- en verwerkingsproces blijven de flesjes in het nest en kunnen ze niet omvallen of tegen elkaar stoten. In de ruitstructuur zijn de flacons, die meestal van glas zijn, goed beschermd. Voor 50-ml-flessen passen 16 flacons in het nest. Hoe kleiner de vulhoeveelheid, hoe meer flacons in één verpakking passen, en hoe meer ruiten de nest-inserts hebben. Voor deze veeleisende componentgeometrie wordt POM gebruikt. De materiaalsoort weerstaat de reiniging vóór het vulproces zonder problemen en is bovendien economisch. Vanwege de sterke krimp stelt POM hoge eisen aan de stabiliteit en reproduceerbaarheid van het spuitgietproces. Daarnaast speelt het gereedschapsontwerp met veel lange, dicht bij elkaar liggende kernstukken een rol. "We hebben zeer stijve gereedschapsophangplaten nodig en vooral kleine centrischassen om overspuitingen te voorkomen, zelfs bij de grote platen van de e-motion 500," zegt Treuner. Geëquipeerd voor maximale prestaties, beschikken de e-motion machines standaard over zeer stijve platen. Specifiek voor de nest- en tub-toepassing bij Röchling heeft ENGEL platen met een bijzonder kleine centrischas van 80 mm uitgevoerd.

"ENGEL bood ons het beste totaalpakket," verklaart Joachim Lehmann, Director Business Unit Medical Europe van Röchling, de investeringsbeslissing. De twee e-motion 500 spuitgietmachines in cleanroom-uitvoering zijn uitgerust met een lineaire robot uit de viper-serie en GMP-conforme transportsystemen — beide ontwikkeld en geproduceerd door ENGEL zelf. Daarnaast zijn er voor Röchling op maat gemaakte speciale oplossingen die het gebruik van de grote spuitgietmachines in de cleanroom nog efficiënter maken. De kabelgoten zijn ingekapseld, kleinere kabelbundels zijn in slangen verwerkt en de schakelkasten beschikken over eigen warmtewisselaars, zodat ook hier geen luchtwervelingen ontstaan. Omdat de nestonderdelen bij het uitnemen uit het gereedschap nog te instabiel zijn om te stapelen, zijn boven de sluiteenheid extra U-vormige transportsystemen als naverkoelbaan geïnstalleerd. Pas 15 minuten na het uitnemen van de onderdelen neemt de viper-robot de onderdelen van de naverkoelbaan en stapelt ze in dozen via de grotere transportsystemen.

Temperatuurbeheersing voor stabiele processen en meer energie-efficiëntie

De precisie van de volledig elektrische high-performance machines en een zeer constante temperatuurregeling zijn cruciaal voor de duurzaamheid van de veeleisende POM-onderdelen, legt Marco Treuner uit. "We moeten de reproduceerbare kwaliteit al tijdens het productieproces garanderen." Kwaliteitscontroles vinden meerdere keren plaats, zowel in de fabriek in Brensbach als bij de klant. Als deze — zoals bij de huidige opdracht — in de VS zit, verstrijkt er voldoende tijd tussen productie en kwaliteitscontrole, zodat het kristallisatieproces, oftewel de krimp, is voltooid. Bij Röchling wordt daarnaast de veroudering van de onderdelen gedurende zes maanden gesimuleerd met behulp van een temperingsproces.

Voor een exacte reproduceerbare temperatuurregeling heeft Röchling Medical een stap richting digitalisering gezet. Beide machines werken met iQ flow control, de intelligente temperatuurbeheersassistent van ENGEL. Uitgerust met zes e-flomo temperatuurradialen en evenveel temperatuurgereedschappen uit de ENGEL e-temp-serie, controleert en reguleert het systeem zichzelf over de gehele productielot met behulp van de software en houdt de temperatuuromstandigheden constant. Het temperatuurverschil dient als regelgrootheid voor de dynamische individuele kringtemperatuurregeling.

In de ENGEL-oplossing communiceren de spuitgietmachines en de temperatuurgereedschappen via OPC UA. Op deze manier kan iQ flow control de pompsnelheid in de temperatuurgereedschappen aanpassen aan de werkelijke behoefte. Deze samenwerking combineert temperatuurstabiliteit met een zeer hoge productiviteit en energie-efficiëntie. "We merken al na korte tijd sinds ingebruikname dat de pompen duidelijk worden teruggeschakeld. Soms draaien ze met nauwelijks 30 procent capaciteit in plaats van constant 100 procent," vertelt Treuner. De belangrijkste reden voor de investering in iQ flow control was het materiaal, maar de voordelen voor het bedrijf door de energiebesparingen zijn veel groter. "We letten erop dat de ecologische voetafdruk van onze productielocaties klein blijft en houden dat ook rekening bij de selectie van onze leveranciers," benadrukt Lehmann. Röchling is ISO 50001-gecertificeerd. De energieverbruiksmeldingen van de e-motion machines ondersteunen de verwerker bij systematisch energiemanagement.

Medische machines krijgen prioriteit

De twee nieuwe grote productiezones maken deel uit van een uitgebreid pakket dat ENGEL de afgelopen weken naar Brensbach heeft geleverd. Alle acht nieuwe e-motion machines met sluitkrachten van 1600, 2800 en 5000 kN worden ingezet voor toepassingen in de farmaceutische verpakking, diagnostiek en medische technologie in de cleanroom. Naast de nest- en tub-systemen produceert Röchling Medical onder andere rekken voor pipetpunten en microtiterplaten op ENGEL-machines. Als centrum voor spuitgiettechniek combineert de fabriek in Brensbach spuitgietproductie, montage en gereedschapsbouw. De volledig elektrische aandrijftechniek is daar de standaard. Naast hoge precisie draait het er ook om om olie in de cleanroom zo veel mogelijk te vermijden. Bovendien zijn snelle machinebewegingen cruciaal. Terwijl de nestonderdelen cyclustijden tot 40 seconden hebben, vereisen de tubs met een cyclustijd van 10 seconden een zeer hoge prestatie.

Gedreven door Covid-19 stonden vooral de twee grote 5000-kN-machines onder enorme tijdsdruk. "We hebben onze processen meteen aan het begin van de pandemie aangepast en medische machines in alle fabrieken prioriteit gegeven," zegt Holger Kast, sales engineer bij ENGEL Duitsland in Stuttgart. "Voor het Röchling-project hebben we bovendien de orderafhandeling versneld en de bureaucratie naar achter geschoven."

Voor een snelle ingebruikname van de machines droeg een ander kenmerk van ENGEL bij: de machines werden zonder meerprijs in twee delen geleverd. "Onze schutruimte is te klein voor een volledig gemonteerde 5000-kN-machine," legt Treuner uit. "Als we de cleanroom hadden moeten openen om de machines te plaatsen, was dat met een productiestilstand van een hele week gepaard gegaan." En dat voor meerdere producten tegelijk, want in de grote GMP-C cleanroom staan meer dan tien productiezones.

Niet in de laatste plaats zorgt het systeemgebaseerde aanpak voor een korte time-to-market. "We hebben met ENGEL één centraal aanspreekpunt en communiceren rechtstreeks," aldus Lehmann. "Vanaf het begin is de hele productiezone zorgvuldig ontworpen en alle componenten precies op elkaar afgestemd. ENGEL heeft het ons al in de beginfase gemakkelijk gemaakt. Bij complexe productiezones lukt dat niet veel binnen zo'n snelheid."