Najwyższe bezpieczeństwo bez niespodzianek

Najwyższe bezpieczeństwo bez niespodzianek

W pełni zautomatyzowana produkcja kubków od jednego dostawcy

Na dłuższą metę powtarzalne, precyzyjne i stabilne: tak brzmiały najważniejsze cele, z którymi Sonoco Crellin zainwestował w rozwój swojej produkcji kubków w ubiegłym roku. Dla dostawcy maszyn ENGEL oznaczało to dwie rzeczy: zachowanie sprawdzonych rozwiązań i unikanie zbędnych zmian.

Próbne pojemniki o wysokości czterech centymetrów do diagnostyki medycznej z przezroczystego PMMA od lat stanowią stały element zamówień Sonoco Crellin w holenderskim Berkel en Rodenrijs. Zaledwie kilka minut jazdy samochodem od Rotterdamu mieści się dział medyczny firmy Sonoco Plastics Division. Producent kontraktowy realizuje tam w czystym pomieszczeniu klasy ISO 8 różnorodne życzenia klientów. „Naszą siłą jest to, że bardzo szybko potrafimy dostosować się do nowych wymagań, i to na najwyższym poziomie jakości”, podkreśla Michael Müller, dyrektor zarządzający Sonoco Crellin w Berkel en Rodenrijs. „Your taste. Our skills.”, to motto. „Your taste to wymagania naszych klientów. Our skills to nasza kompetencja w skutecznym realizowaniu tych wymagań”, dodaje Müller.

I tak to największe, renomowane firmy z branży medycznej, farmaceutycznej i diagnostycznej zlecają produkcję w Berkel en Rodenrijs. Wśród nich Alfa Wassermann, zamawiający kubki z PMMA. Przez długi czas globalny dostawca laboratoriów w gabinetach lekarskich i szpitalach rozdzielał swoje zamówienia na dwóch przetwórców tworzyw sztucznych. Oprócz Sonoco, inna firma w USA produkowała te same wyroby. Jednak w 2009 roku Alfa Wassermann zmieniła strategię i skupiła cały wolumen na Holendrów. „Oczywiście nasz klient wymagał od nas długoterminowej pewności dostaw”, relacjonuje Müller. „Musieliśmy mu zagwarantować, że jesteśmy w stanie niezawodnie dostarczać większe ilości w stałej jakości przez wiele lat.”. Obecna linia produkcyjna osiągnęła już swoje granice, a elastyczność kontraktowego producenta została po raz kolejny wystawiona na próbę.

Aby móc przyjąć zamówienie, Sonoco zainwestowało w rozbudowę i modernizację istniejącej produkcji. Od lipca ubiegłego roku działały dwie linie produkcyjne równocześnie. Wytwarzają 60 milionów kubków rocznie, a w okresach szczytowych może ich być więcej – co było również ważnym wymogiem klienta. Obie linie to tzw. dedicated lines. Tak nazywa się urządzenia, które są dostosowane do konkretnego produktu i nie są przestawiane na inny zlecenia. „Zakładamy, że maszyny będą przez najbliższe sześć, siedem lat w pełni wykorzystywane do produkcji kubków”, planuje Müller.

Zachować sprawdzone rozwiązania

Linie składają się z wtryskarki typu ENGEL e-motion 55, robota liniowego ENGEL ERC 23 F oraz indywidualnie zaprojektowanego przez ENGEL systemu automatyzacji do pakowania kubków. Cały zestaw został dostarczony jako gotowy do uruchomienia turn-key, z trzyletnią gwarancją na wydajność.

„Rozmawialiśmy z różnymi dostawcami, i to ENGEL okazał się tym, który najlepiej dostosował się do naszych potrzeb”, podkreśla Müller, który szczególnie nie chciał projektować zupełnie nowego procesu produkcyjnego. „Stara linia miała swoje słabości, ale też mocne strony, które chcieliśmy zachować. Szukaliśmy partnera, który na bazie istniejącego procesu zaoferuje nam rozwiązanie na najwyższym poziomie technologicznym.”. Kluczowe było tutaj know-how ENGEL w zakresie automatyzacji, ponieważ w tym obszarze projektanci Sonoco widzieli największy potencjał optymalizacji.

„Stary system obsługi i pakowania elementów był niezwykle skomplikowany. Wiele przełączników i czujników okazało się podatnych na awarie i często powodowało zakłócenia”, relacjonuje John Ballijns, inżynier ds. rozwoju w Sonoco Crellin. W efekcie pojawiła się chęć, aby nowy system był jak najprostszy w obsłudze. Dla ekspertów od automatyzacji ENGEL Automatisierungstechnik Deutschland w Hagen oznaczało to konieczność przeanalizowania sensu i funkcji każdego elementu starego systemu. Na przykład okazało się, że w nowym rozwiązaniu można zrezygnować z systemów kamer.

Kubki pakowane są w tzw. sleeves, płaskie, podzielone na pół plastikowe szyny, które po obu stronach mieszczą po dziesięć kubków. Sleeves służą do transportu kubków do urządzeń analitycznych, stanowiąc światowy standard dla kubków do diagnostyki. Cechą wyróżniającą sleeves jest to, że kubki po jednej stronie mają otwarcie skierowane do przodu, a po drugiej do tyłu. Dla automatyzacji oznacza to, że połowa kubków musi zostać obrócona po wtrysku, a szyny muszą być załadowane z obu stron. Sleeves są umieszczone centralnie, a po prawej i lewej stronie znajdują się rury doprowadzające ze stali nierdzewnej. W nich kubki są zbierane po wtrysku i przekładane w porcjach po pięć do plastikowej szyny. Szczypce robota ENGEL ERC wyjmuje kubki z 16-kokształtowego narzędzia, przekazuje połowę do innego chwytaka umieszczonego poza obszarem narzędzia, a pozostałe osiem kubków kładzie po prawej stronie sleeve na stacji załadunkowej. Jednocześnie zewnętrzny chwytak obraca się o 90° i kładzie swoje osiem kubków po lewej stronie sleeve.

Bezpieczne chwytanie delikatnych lekkich elementów

Podczas chwytania, odkładania i przesuwania kubków eksperci od automatyzacji musieli zadbać o to, aby nigdy nie dotknąć bocznych ścianek kubków. Tam znajdują się okienka, przez które w laboratorium później prowadzone jest światło w zakresie widzialnym i ultrafioletowym do analizy np. krwi. Nawet najdrobniejsze zarysowania mogłyby zafałszować wyniki spektroskopii. Dlatego chwytak musiał być odpowiednio dostosowany do tych ograniczeń, ponieważ powierzchnie przeznaczone do obsługi mają stożkowy kształt. Kolejnym wyzwaniem dla systemu chwytaków był niewielki ciężar kubków, wynoszący zaledwie 0,2 grama.

To, że kubki nie są od razu po wyjęciu z narzędzia umieszczane w plastikowych szynach, nie wynika tylko z faktu, że w jednym cyklu można wytłoczyć mniej kubków, niż mieści się w sleeve. Chodzi raczej o bezpieczeństwo procesu. Buforowanie w rurach doprowadzających zapewnia, że zawsze dokładnie 20 kubków jest wkładanych do sleeve, nawet jeśli niektóre komory narzędzia są zablokowane.

Cel Sonoco Crellin, czyli zwiększenie wydajności i dostępności linii produkcyjnej poprzez uproszczenie obsługi elementów, został w pełni osiągnięty. Maksymalnie dwa zakłócenia w ciągu 48 godzin – tak brzmiały wytyczne, które dziś są nawet poniżej. „Chcemy produkować, a nie naprawiać awarie”, podkreśla Müller. „Stabilne procesy w produkcji jednorazowych wyrobów medycznych to warunek najwyższej jakości produktu i powtarzalności.”

Jeśli automatyzacja wymaga od czasu do czasu ręcznej interwencji, cały system jest tak zaprojektowany, że można otworzyć osłonę bezpieczeństwa obsługi elementów podczas pracy wtryskarki. „Lepiej jest w tym czasie wyprodukować odpadki, niż całkowicie zrestartować proces wtrysku po awarii”, mówi Ballijns.

Skrócone cykle, mniejsze zużycie energii

Poprawa wydajności pozwala Sonoco Crellin nie tylko sprostać nowym wymaganiom klientów, ale także stanowi ważny element zwrotu z inwestycji w linię. „Gwarantujemy naszemu klientowi stabilność cen”, mówi Müller. „Aby mimo wciąż zmiennych cen surowców nadal zarabiać na zamówieniu, musimy oszczędzać tam, gdzie to możliwe.”

Oprócz wyższej dostępności urządzeń, kluczowa jest także czas cyklu procesu wtrysku. Obecnie 9,7 sekundy, co razem z partnerem ENGEL udało się skrócić o 20 procent w porównaniu do starej linii. 7,2 procent to czas wtrysku i chłodzenia, a robot potrzebuje 2,5 sekundy na wyjęcie elementu z formy. „Nie chcieliśmy tracić czasu na automatyzację”, podkreśla Ballijns. Dlatego wybór padł na robota ERC 23 z pakietem napędowym speed. „Dzięki temu osiągamy wyjątkowo wysoką prędkość osi Z”, mówi Matthias Hölzer, inżynier projektu w ENGEL Automatisierungstechnik w Hagen.

Również w pełni elektryczne napędy maszyn wtryskowych ENGEL e-motion przyczyniają się do oszczędności. „Właśnie przechodzimy na pełną elektryfikację naszego czystego pomieszczenia”, mówi Müller. „Oszczędzamy od 30 do 40 procent energii.”

Obecnie w czystym pomieszczeniu w Berkel en Rodenrijs pracuje 15 maszyn, z czego dziewięć to maszyny w pełni elektryczne. Oprócz dwóch maszyn e-motion w liniach produkcyjnych kubków, są to między innymi dwie kolejne ENGEL e-motion oraz dwie ENGEL e-max. Bezolejowe czyste pomieszczenie to dla Michaela Müllera więcej niż tylko oszczędność energii. „W przeszłości mieliśmy wyciek oleju w czystym pomieszczeniu”, relacjonuje. „Kosztowało nas to nie tylko sporo pieniędzy, ale też cały tydzień na czyszczenie i ponowną walidację. Chcemy wyeliminować ten czynnik ryzyka całkowicie.”

Nie bez powodu, aby w trudnej konkurencji kontraktowych producentów jeszcze bardziej podkreślić swoje zalety. Kto wie, na jakie wymagania klientów będą musieli się jeszcze szybko i elastycznie dostosować Michael Müller i jego zespół.

Zdjęcie: System automatyzacji pakowania wtryskowo wytworzonych kubków jest sercem rozwiązania systemowego, które ENGEL dostarczył w całości.