52 Schritte zum Sekretbeutel
Komplexe Automatisierung und schnelle Zykluszeiten
Eine prozesssichere, also stillstandfreie Montage mit einer direkten Verkettung des vorgelagerten Spritzgießens – dieses Ziel hatte die Gindele GmbH, Neuhausen, vor Augen, um den Großauftrag des Schweizer Unternehmens Medela für einen medizinischen Sekretbeutel zu erfüllen. Mit den Partnern Robomotion GmbH, Leinfelden-Echterdingen, und Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co. KG, Karlsbad, wurde die Anlage mit vier 6-Achs-Robotern von Kuka als Grauraumproduktion umgesetzt.
Die direkte Montage des Sekretbeutels erfordert einen Ablauf aus insgesamt 52 Einzelschritten: Dies sind zum Teil einfache Schritte wie Umorientierungen von Bauteilen in Drehstationen, aber auch komplexe Operationen, wie die Montage eines Rückschlagventils oder das 100 % dichte Verschweißen eines Filterdeckels. Wichtig ist der Nachhaltigkeitsaspekt der Anlage: Jedes Teilstück soll vorab auf Qualität geprüft werden – dadurch ist eine frühzeitige Ausschleusung möglich und die teure Weiterbearbeitung von defekten Teilen wird unterbunden.
Konzeption der Anlage
Der Automationsspezialist Robomotion legte die Anlage nach folgendem Raster aus:
- Spritzgießen: Deckel, Filterdeckel sowie Kleinteile
- Förder- und Greifertechnik: eine spezielle Auslegung der Formnester auf dem Werkstückträger ist notwendig, ebenso eine spezielle Greifertechnik.
- Beutelmontage inklusive des vorspezifizierten Heißschweißens
- Zuführung eines Filtermediums, das in eine Aussparung im Deckel eingelegt wird
- Ultraschallverschweißung des Filterdeckels
- Qualitätsprüfung: optisch und mittels Druckluft
- Bedruckung zur Einzelrückverfolgbarkeit pro Stück (Traceability)
- Ablegen und Verpacken
Tonnenschweres Werkzeug für Sekretbeutel
Das Spritzgießwerkzeug für den Auftrag stellte Gindele selbst her. Für den Sekretbeutel baute das Unternehmen ein Mehrfachwerkzeug, das für die Deckel-Einzelteile ausgelegt ist, die später miteinander verschweißt werden. Dabei gab es unterschiedliche Herausforderungen: Die erste waren die unterschiedlichen Schussgewichte, die zweite Herausforderung war die Zykluszeit und die damit verbundene Verbesserung der Kühlung. Gindele kann mit dem 2,8 t schweren Werkzeug alle Anforderungen lösen und erreicht schnelle Zykluszeiten, so die Pressemeldung.
Filtermedium mittels Ultraschall einschweißen
Ein Filterstück, das für die Belüftung zuständig ist, wird in eine Aussparung im Deckel des Sekretbeutels eingelegt. Die Fügeaufgabe ist das Verschweißen des Filterdeckels mit dem Deckel. Die Schweißnaht muss einer Druckprüfung standhalten und absolut dicht sein. Die Oberflächen müssen nach der Schweißung optisch einwandfrei aussehen.
Medela hatte als Fügeverfahren für den Filterdeckel bereits Ultraschallschweißen spezifiziert, für das in der Medizintechnik die erforderlichen Validierungen bereits vorhanden sind. Auch die Nahtgestaltung ist vorgegeben. Gindele arbeitete hier mit Herrmann Ultraschall zusammen: Konzipiert wurde eine Vorschubeinheit mit 20 kHz sowie das zugehörige Schweißwerkzeug (Sonotrode).
Eine vorhandene Validierung zu verwenden heißt, vorgegebene Prozessfenster einhalten zu müssen. Allerdings müssen aufgrund der Materialchargen von unterschiedlichen Herstellern Prozessanpassungen vorgenommen werden, denn die Materialien schweißen unterschiedlich. Hier unterstützen die Parametrierungsmöglichkeiten des Ultraschallschweißens. Kaum ein anderes Fügeverfahren kann nach Angaben von Herrmann Ultraschall so feinfühlig eingestellt werden.
Fazit
Die Anlage arbeitet laut Projektpartnern durchgehend mit einer hohen Gesamtanlageneffektivität: Alle 5 s wird ein Beutel produziert. Vor einer direkten Prozessverkettung mit dem Spritzgießen schrecken Automatisierer eigentlich zurück, so die Pressemitteilung. Wichtig sei deshalb die Synchronizität. Diese wurde laut Herrmann Ultraschall erreicht durch gutes Teamwork und verlässliche Absprachen.(ys)
Medela mit Sitz im Kanton Zug/Schweiz wurde 1961 von Olle Larsson gegründet. Das Unternehmen wird heute von seinem Sohn Michael Larsson geleitet. Medela hat zwei Unternehmensbereiche, „Human Milk“, mit weltweit anerkannter Grundlagenforschung und führend in der Entwicklung und Herstellung von Stillprodukten und Gesamtlösungen, und „Healthcare“, spezialisiert auf die Entwicklung und Herstellung von hochwertigen medizinischen Vakuumtechnologielösungen. Medela hat 19 Tochtergesellschaften in Europa, Nordamerika und Asien, vertreibt ihre Produkte in über 100 Länder und beschäftigt weltweit über 1700 Mitarbeitende. www.medela.com
Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co.KG
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