Sprawa czysta: integracja wtryskarek w ścianę czystego pomieszczenia obniża koszty energii i zapobiega przedostawaniu się cząstek

Die Pajunk GmbH rozwija i produkuje różne produkty z zakresu techniki medycznej. W głównej siedzibie w Geisingen w Badenii-Wirtembergii wybudowano nowe centrum produkcyjne i logistyczne z czystym pomieszczeniem klasy GMP D, które obejmuje powierzchnię 1.015 m2. (Źródło: bc-technology GmbH)

W nowej czystej strefie przeprowadzane są różne etapy pracy: obejmuje to między innymi produkcję produktów do biopsji i znieczulenia oraz procesy kontroli i pakowania. (Źródło: bc-technology GmbH)

W nowej czystej strefie przeprowadzane są różne etapy pracy: obejmuje to między innymi produkcję produktów do biopsji i znieczulenia oraz procesy kontroli i pakowania. (Źródło: bc-technology GmbH)

Niektóre komponenty są produkowane przy użyciu metody wtrysku z tworzywa sztucznego. Produkcja w czystej strefie ma jednak wadę, że maszyny generują dużo ciepła, co pociąga za sobą wysokie zużycie energii przez zainstalowane urządzenia klimatyzacyjne. Dlatego firma bc-technology opracowała wspólnie z producentem maszyn wtryskowych koncepcję, która umożliwia zintegrowanie maszyn z ścianą czystej strefy, bez ryzyka powstawania niepożądanych cząstek. (Źródło: bc-technology GmbH)

Niektóre komponenty są produkowane przy użyciu metody wtrysku z tworzyw sztucznych. Produkcja w czystym pomieszczeniu ma jednak wadę, że maszyny generują bardzo dużo ciepła, co pociąga za sobą wysokie zużycie energii przez zainstalowane urządzenia klimatyzacyjne. Dlatego firma bc-technology opracowała wspólnie z producentem maszyn wtryskowych koncepcję, która umożliwia zintegrowanie maszyn z ścianą czystego pomieszczenia, bez ryzyka powstania niepożądanych cząstek. (Źródło: bc-technology GmbH)

Niektóre komponenty są produkowane przy użyciu metody wtrysku z tworzyw sztucznych. Produkcja w czystym pomieszczeniu ma jednak wadę, że maszyny generują bardzo dużo ciepła, co pociąga za sobą wysokie zużycie energii przez zainstalowane urządzenia klimatyzacyjne. Dlatego bc-technology opracowało wspólnie z producentem maszyn do wtrysku koncepcję, która umożliwia zintegrowanie maszyn z ścianą czystego pomieszczenia, bez ryzyka rozwoju niepożądanych cząstek. (Źródło: bc-technology GmbH)

Maszyna do wtrysku znajduje się w strefie czarnej nowego centrum produkcyjno-logistycznego. Jednak można ją załadować i rozładować z pomieszczenia czystego. Dla obszaru wtrysku zamontowano poziomą jednostkę filtrującą z wentylatorem (FFU) na obudowie maszyny do wtrysku jako strefę ochronną, aby elementy zawsze znajdowały się w warunkach czystości. (Źródło: bc-technology GmbH)

Maszyna do wtrysku znajduje się w strefie czarnej nowego centrum produkcyjno-logistycznego. Można ją jednak załadować i rozładować z pomieszczenia czystego. Dla obszaru wtrysku została zamontowana pozioma jednostka filtrująca z wentylatorem (FFU) na obudowie maszyny do wtrysku jako strefa ochronna, aby elementy zawsze znajdowały się w warunkach czystego pomieszczenia. (Źródło: bc-technology GmbH)

Podczas planowania czystej strefy firma bc-technology musiała uwzględnić wymaganie firmy Pajunk, aby w przyszłości można było podłączyć maszyny, które będą uruchamiane w różnym czasie i niezależnie od siebie. (Źródło: bc-technology GmbH)

W obszarze korytarza dla odwiedzających, czysty pokój posiada ścianę z szkła na całą wysokość pomieszczenia. (Źródło: bc-technology GmbH)

Od lat 60. XX wieku firma Pajunk GmbH opracowuje i produkuje różne produkty dla medycyny technicznej. Aby zapobiec kontaminacji przez drobnoustroje i cząstki, produkcja musi odbywać się w czystych pomieszczeniach spełniających wysokie wymagania wytycznych EG-GMP. Produkcja komponentów do biopsji i znieczulenia metodą wtrysku w czystym pomieszczeniu wiąże się jednak z wysokimi kosztami energii. Dlatego firma poszukiwała energooszczędnego rozwiązania dla nowego centrum logistycznego i produkcyjnego w Geisingen w Badenii-Wirtembergii. Realizację zlecono firmie bc-technology GmbH: eksperci od czystych pomieszczeń zaprojektowali i dostarczyli w ścisłej współpracy z producentem maszyn wtryskowych czyste pomieszczenie zgodnie z klasą GMP D o powierzchni 1015 m2, w którym maszyny wtryskowe są bezpośrednio zintegrowane z ścianą czystego pomieszczenia. Pomieszczenia zostały zaprojektowane tak, aby w przyszłości można było do nich podłączyć kolejne maszyny.

Do niedawna firma Pajunk GmbH produkowała różne elementy wtryskowe, wykorzystywane w codziennej praktyce medycznej, między innymi przy biopsji i znieczuleniu, w procesie outsourcowania. Nowe, przestronne centrum logistyczne i produkcyjne o łącznej powierzchni 4550 m2 daje teraz możliwość prowadzenia produkcji komponentów na własnym terenie. Umożliwia to lepszą kontrolę nad procesem produkcji, a także usprawnia cały łańcuch procesów od rozwoju do dostawy. W czystym pomieszczeniu mają być również przeprowadzane różne procedury kontrolne oraz pakowanie w systemach barier sterylnych. Kolejnym wymogiem wobec nowego czystego pomieszczenia było, aby zaopatrzenie materiałowe z automatycznego magazynu drobnych części (AKL) odbywało się automatycznie przez bramę materiałową, co miało zoptymalizować procesy transportu wewnętrznego.

Wtryskarki zwiększają zużycie energii w czystym pomieszczeniu

Podczas szczegółowego planowania specjalista od medycznej techniki napotkał jednak na kilka wyzwań. „Stawiamy bardzo wysokie wymagania dotyczące higieny i jakości naszych produktów,” wyjaśnia Armin Pfeifer, kierownik działu zarządzania jakością w firmie Pajunk GmbH. „Jednocześnie chcieliśmy tak zoptymalizować procesy produkcyjne, aby możliwie jak najmniej korzystać z procesów czyszczenia po produkcji.” Popularnym rozwiązaniem jest przeniesienie całej produkcji wyrobów medycznych do czystego pomieszczenia. Problem w tym, że instalacja wtryskarek w czystym pomieszczeniu znacząco zwiększa zużycie energii. Za to odpowiada silny wzrost temperatury, który wynika z procesu wtrysku: podczas wtrysku termoplastycznego masa osiąga temperaturę nawet do 300°C, co podnosi temperaturę otoczenia. Produkcja w warunkach czystego pomieszczenia wymaga między innymi stałych warunków temperaturowych, co z kolei obciąża moc klimatyzatorów i prowadzi do wyższego zużycia energii.

Pajunk poszukiwał więc możliwości, aby z jednej strony produkować wyroby z tworzyw sztucznych w warunkach czystych, a z drugiej strony utrzymać niskie koszty energii. Podczas badań i wymiany doświadczeń z regionalnymi producentami z branży firma zwróciła uwagę na bc-technology GmbH. Dzięki przekonującemu koncepcyjnemu planowi czystego pomieszczenia wraz z urządzeniami pomocniczymi i techniką MSR, specjaliści od czystych pomieszczeń z Dettingen otrzymali zlecenie od Pajunk.

Przyjazne warunki produkcji dzięki podłączeniu wtryskarek do czystego pomieszczenia

„Aby spełnić te wymagania, ściśle współpracowaliśmy z producentem maszyn zaangażowanym w projekt,” relacjonuje Jürgen Wolf, kierownik projektu w bc-technology GmbH. „Wtryskarka wraz z wymieniaczem narzędzi znajduje się na zewnątrz, przy ścianie czystego pomieszczenia, w strefie Schwarz centrum produkcyjnego. Została jednak tak zainstalowana, aby można było ją załadować z czystego pomieszczenia i rozładować po procesie wtrysku.” Do tego wkłada się surowce do formy, a następnie obraca stół obrotowy o 180° w kierunku maszyny. Podczas procesu wtrysku w czystym pomieszczeniu można jednocześnie wyjmować części wytryskowe z poprzedniego cyklu.

Aby elementy mogły być pokryte w warunkach czystego pomieszczenia, do obszaru wtrysku zamontowano poziomą jednostkę filtracyjną FFU jako strefę ochronną wokół obudowy wtryskarki. „Podczas gdy koncepcja turbulencji powietrza generowanej przez FFU oraz jej praktyczna realizacja przekonały nas do siebie, mogliśmy również dobrze zrozumieć korzyści z tego wynikające,” wyjaśnia Armin Pfeifer, kierownik działu jakości. Jakość powietrza FFU odpowiada klasie 5 zgodnie z DIN EN ISO 14644 i jest certyfikowana jako klasa A zgodnie z wytycznymi EG-GMP, Załącznik 1. Instalacja wtryskarek w strefie Schwarz powoduje z jednej strony bardzo niskie obciążenie termiczne samego czystego pomieszczenia, co przekłada się na niskie koszty energii. Z drugiej strony personel może obsługiwać maszyny wtryskowe w strefie Schwarz, co zasadniczo upraszcza wewnętrzne procesy produkcyjne. Ponadto warunki w czystym pomieszczeniu nie są niepotrzebnie zakłócane przez emisję cząstek.

Rozszerzalna koncepcja zapewniająca wysoką elastyczność

„Podczas planowania kluczową rolę odgrywało również to, że Pajunk chciał mieć koncepcję, którą można będzie rozbudować w przyszłości,” wyjaśnia Wolf. „Oznacza to, że nawet po ukończeniu i uruchomieniu czystego pomieszczenia nadal będzie możliwe niezależne dodawanie maszyn wtryskowych i innych technologii, takich jak spawanie laserowe, grawerowanie laserowe czy zrobotyzowane procesy produkcyjne, w sposób niezależny od siebie i w różnych terminach.” Projekt o powierzchni 1015 m² został zrealizowany w zaledwie 9 miesięcy, a bramy wejściowe obejmują 122 m². Dodatkowo czyste pomieszczenie w strefie korytarza dla odwiedzających ma panoramiczną, sięgającą od podłogi do sufitu szklaną ścianę. W trakcie budowy podłączono już dwie maszyny wtryskowe do czystego pomieszczenia; pod koniec 2018 roku dołączono trzecią. Aby umożliwić późniejsze rozbudowy, czyste pomieszczenie jest od wewnątrz oddzielone ruchomą ścianą. W ten sposób można wyciąć otwór potrzebny do wstawienia nowej maszyny, nie narażając czystego pomieszczenia na zanieczyszczenie cząstkami.

W 2019 roku planowane są kolejne maszyny wtryskowe. Ponieważ koncepcja podłączenia sprawdziła się, planuje się jej zastosowanie również przy kolejnych integracjach nowych maszyn. Zarówno dyrektorzy firmy, pani Pajunk-Schelling i pan Hauger, oceniają projekt bardzo pozytywnie: „Współpraca była bezproblemowa i konstruktywna. W przyszłości chętnie będziemy kontynuować współpracę z bc-technology.”