HERAUSFORDERUNG

Die medizintechnische Zulieferindustrie steht nicht erst seit der Covid-19 Pandemie vor enormen Problemen: Einerseits konnte die herkömmliche Produktion für den Laborbedarf aufgrund der explosiv gestiegenen Nachfrage nicht mithalten – von Teströhrchen über Reagenzgläser bis hin zu Test-Kits; andererseits stand der Sektor bereits vorher aufgrund des zunehmenden, globalen Wettbewerbs unter Kostendruck. Eine doppelte Herausforderung also, auf die Hersteller in aller Welt mit zunehmender Automatisierung ihrer Produktion reagieren. Aktuellen Schätzungen¹ zufolge wird sich das Marktvolumen für medizintechnisch eingesetzte Roboter bis 2025 mehr als verdoppeln (im Vergleich zu 2020). Das mit jährlich 18,5 Prozent größte Wachstum darunter liefert der Markt für die robotergestützte Produktion medizinischer Verbrauchsartikel, so die Prognose.²

Dazu zählt beispielsweise ein für jedes Krankenhaus oder Labor kleines, aber unentbehrliches Produkt – die mit Reagenzien (Reaktionsmittel) gefüllten Testfläschchen für Blutuntersuchungen, die nicht nur in enormen Stückzahlen hergestellt und befüllt, sondern auch in einer Transportsicherung montiert werden müssen, so dass sie in der Logistikkette nicht zu sehr bewegt oder gar beschädigt werden. Hinzu kommt, dass strenge Ausführungsrichtlinien und Dokumentationsauflagen im pharmazeutischen und medizinischen Bereich die serienmäßige Fertigung sensibler Produkte erschweren – für die manuelle Montage eine große Herausforderung.

¹https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/medical-robotic-systems-market-2916860.html

²https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/medical-robotic-systems-market-2916860.html

LÖSUNG

Eine automatisierte, robotergestützte Montageanlage von SIM Automation bietet hier den optimalen Ansatz. Das Unternehmen prägt seit über 60 Jahren mit seinen Automationslösungen den Markt für schlüsselfertige Anlagen, die vor allem für eine hohe Ausbringungsleistung von Mikro-Präzisionsteilen konzipiert und mit modernster Software ausgerüstet sind. SIM Automation mit Sitz in Heilbad Heiligenstadt bei Göttingen hat 200 Mitarbeiter/innen und bislang über 2700 Anlagen weltweit installiert.

Mit Blick auf medizintechnische Anlagen steht die Einhaltung der geforderten Taktzeiten und der Fehlerfreiheit beim Sortieren, Bereitstellen und Zuführen der Bauteile im Vordergrund. Dementsprechend kommen millimetergenaue Montageprozesse mit hoher Taktleistung und Steuerung mittels benutzerdefinierter Software nach modernsten Standards der Programmierung gemäß DIN EN 61131 zum Einsatz.

Die für einen Medizintechnik-Hersteller von SIM Automation entwickelte Montageanlage montiert und palettiert kleine Plastikfläschchen, die jeweils zwischen 5 und 60 ml umfassen und Reagenzien enthalten, die u.a. für die ph-Wert-Bestimmung bei Blutuntersuchungen erforderlich sind. Im Zentrum der Anlage arbeiten vier Roboter der innovativen HSR-Serie von DENSO Robotics: Sie umfasst drei Modelle mit unterschiedlichen Armlängen (480, 550 und 650 mm) und einer Traglastfähigkeit von bis zu 8 kg.

In dem dreigliedrigen System agieren die vier SCARA-Roboter HSR-065-N32 direkt nebeneinander an einer automatisierten Prozesslinie: Die Roboter arbeiten eng aufeinander abgestimmt zusammen, platzieren und montieren jeden Behälter in einem Gefäßhalter – eine auf den ersten Blick unkomplizierte Pick & Place Aufgabe, die sich aber aufgrund der hohen Taktzahl, der erforderlichen Präzision und des koordinierten Prozessablaufs als anspruchsvoll erweist. Die Fläschchen werden jeweils seitlich in einer Palette am Roboter bereitgestellt, die dieser dann einzeln herausgreift und platziert.

Die Steuerung der SCARA-Roboter erfolgt über die eingebauten RC8A Controller, welche die eigentlichen Programme steuern und z.B. auch die Leistungsstufen für die Robotermotoren kontrollieren. An die Controller ist auch das Teach Panel angeschlossen, das die Programmierung, den Betrieb, das Einlernen sowie die Wartung der Roboter über einen benutzerfreundlichen Touchscreen ermöglicht. Die Schnittstelle zur SPS-Steuerung der Gesamtanlage – diese sendet die Anforderungen, die Roboter arbeiten sie dann ab – läuft über Profinet.

Dass sich SIM Automation für DENSO-Robotics entschied, lag auf der Hand, denn das Unternehmen setzt schon seit Jahren diverse DENSO-Roboter (neben SCARA-Modellen auch 6-Achs-Modelle) in den verschiedensten Anlagen ein, weil sich diese unkompliziert und flexibel nach spezifischer Applikation integrieren lassen. Und die vierachsigen SCARA-Roboter sind genau für leistungsstarke, automatisierte Anwendungen wie diese konzipiert – mit Zykluszeiten zwischen 0,28 und 0,31 Sek. und einer Wiederholgenauigkeit von ±0,01 mm bis ±0,012 mm. Die Roboter können also eine sehr hohe Anzahl von Zyklen je Minute umsetzen, in industriellen Anwendungen prompt reagieren, dauerhaft mit optimaler Geschwindigkeit arbeiten und dennoch jeden Arbeitsvorgang exakt abschließen.

VORTEILE

Die Vorteile einer automatisierten Anlage liegen auf der Hand: Allein die Effizienzsteigerung gegenüber einer manuellen Assemblierung ist beachtlich: Die Anlage montiert 72 Fläschchen je Minute, d.h. in einer Stunde 4.320 Plastikbehälter – zum Vergleich: bei händischer Montage würde man für dieselbe Anzahl rund sechs Stunden benötigen (bei 5 Sekunden Bearbeitungszeit je Behälter).

Doch der entscheidende Vorteil der Automatisierung liegt in diesem Fall in der Produktqualität: Für die Medizintechnik ist dies entscheidend, schließlich geht es um gesundheitsrelevante Produkte, die eine konstante, zuverlässige Sicherheit garantieren müssen. Gewährleistet wird das nicht nur die Automatisierung selbst, sondern auch durch die qualifizierte technische Überprüfung. Mehr noch: Das lückenlose Datentracking bis zum Endprodukt optimiert die Produktsicherheit erheblich. Dabei werden gleichzeitig alle GMP (Good Manufacturing Practice) -Regularien – dies sind die für die medizintechnische Produktion von der Europäischen Arzneimittelagentur EMA vorgeschriebenen Mindestanforderungen der Herstellungspraxis – vollumfänglich erfüllt.