Zimmer Group sorgt für sicheren Griff im Reinraum

Der Trend zur Individualisierung und Personalisierung von Massenprodukten entwickelt sich rasant. Wie bereits in der Automobil- und Lebensmittelherstellung ist dieser Trend nun auch im Bereich der pharmazeutischen Industrie zu beobachten. Die Branche setzt bei der Suche nach Alternativen zu Massenprodukten zunehmend auf Individualisierung. So werden auch die Abfüll- und Verpackungslösungen immer schneller und flexibler. Kleine Chargen, schnelle Produktwechsel und individualisierte Lösungen: Mehr Automation, weniger Benutzereingriffe und höhere Verfügbarkeit sind gefordert. Und natürlich soll die Technologie der Zukunft in der Lage sein, sich selbstständig an ändernde Anforderungen anzupassen.

Angesichts von immer knapper werdenden Platzverhältnissen in der Produktion, hoher Lohnkosten, einem Mangel an Fachpersonal und vor allem der Sicherheit der Bediener und des gesamten Prozesses, hat der Maschinenhersteller Bausch+Ströbel den Trend zu mehr Automation und Individualisierung mit dem flexiblen Produktionssystem VarioSys aufgegriffen: Mit diesem modularen und aseptischen Produktionssystem wird das Befüllen und Verschließen von Ampullen, Spritzen und Vials vollständig automatisiert, und das flexibel und für kleine Füllmengen. Dabei kombiniert VarioSys einen standardisierten Reinraumisolator mit einem austauschbaren Maschinenmodul.

Abfüll- und Verpackungsprozesse sind das Spezialgebiet der Bausch+Ströbel Maschinenfabrik Ilshofen (B+S). Das Unternehmen ist hier ein erfahrener und kompetenter Partner für die pharmazeutische Industrie. Auf B+S Abfüll- und Verpackungsanlagen werden weltweit hochwertige flüssige und pulverförmige Arzneimittel, Spritzen, Vials, Karpulen oder Ampullen verarbeitet – angefangen mit der Objektreinigung und Sterilisierung bis hin zum Etikettieren oder der Spritzenmontage. Neben Entwicklung, Konstruktion und Bau der speziell auf die Bedürfnisse der Kunden abgestimmten Anlagen bietet Bausch+Ströbel eine große Bandbreite an Dienstleistungen an – als kompetenter Partner für eine sichere und kontinuierliche Produktion beim Kunden.

Vor kurzem wurde das VarioSys-System von B+S um ein neues Maschinenmodul (DDM 9105) mit neuen Funktionalitäten erweitert. Es erlaubt nun ein vollautomatisches Öffnen von Tubs und ermöglicht RTU-(„Ready to use“) Vials im Nest (Verpackungseinheit) vollautomatisch zu öffnen, denesten, füllen und zu magazinieren. Die Deckfolie  der Tubs wird mit Hilfe eines thermischen Verfahrens gelöst, hierfür werden sie von einem Reinraumroboter bzw. Greifer in die entsprechenden Positionen transportiert. Nach dem Öffnen entnimmt ein zweiter Greifer die RTU-Vials aus dem Nest und gibt diese an das nächste Modul zur Weiterverarbeitung im Bulk. Bei einer Weiterverarbeitung der RTU-Objekte im Nest, wird das Tub nach dem Öffnen auf eine Transportbahn zur Überleitung gestellt.

Zimmer Greifer für das Nest-Handling

Für das Nest- und Tub-Handling dieser speziellen Anwendung entschied sich B+S für eine Zusammenarbeit mit der Zimmer Group. Neben einem perfekten Zusammenspiel mit dem Roboter bestand eine große Herausforderung für den Greiferspezialisten aus dem badischen Rheinau  darin, dass die Greifer in einer Reinraum-Anlage eingesetzt werden. Dies schloss von vorneherein den Einsatz von pneumatischen Greifern - allein aus Platzgründen wegen der Kabel und Abluft - aus. Daher entschloss man sich relativ schnell für eine rein mechatronische Greifer-Lösung.

Aufgrund der erwähnten Reinraumproblematik mussten die Greifer, da sie mit Spritzen und Vials bzw. mit dem Nest direkt in Berührung kommen können, auf die Vorgaben der technischen Sauberkeit besonders Rücksicht nehmen. Handelsübliche Greifer sind vor einer Partikelübertragung und unliebsamer Partikelverschleppung nicht gefeit. Auch durch einen Kontaktabrieb beim Greifer selbst können lästige Fremdkörper entstehen. Für Konstrukteure sauberkeitssensibler Anlagen stellen sie daher eine besondere Herausforderung dar. Als eine der ersten Konstruktionsmaßnahmen von B+S wurden deshalb zur Vermeidung von Partikeleintrag in den Prozess gut abnehmbare und abgedichtete Einhausungen bzw. Ummantelungen mit geschlossener Oberfläche für die Greifer gewählt.

Von entscheidender Bedeutung war für B+S auch die Flexibilität der Greifer, da die Anlage selbst auch sehr adaptiv bzw. modular aufgebaut ist und die Verpackungsgrößen jederzeit variieren können.

So wurden mit dem GEH6180IL und dem GEH6040IL die zwei am besten passenden Greifer für die jeweilige Tätigkeit aus dem umfangreichen Portfolio der Zimmer Group ausgewählt: Beide elektrischen Greifer verfügen neben einem großen Hub über einen Servoantrieb mit integriertem Controller. Die bürstenlose Antriebstechnik garantiert neben einer individuellen Krafteinstellung noch zusätzlich eine Positions- und Geschwindigkeitsregelung. Auch die Sicherheit der Anlage sollte kein zu vernachlässigender Aspekt sein, da meist mit zerbrechlichem Glas und Kunststoff gearbeitet wird. So haben die Greifer auch eine mechanische Selbsthemmung, die das Herunterfallen eines Vials selbst bei einem Stromausfall verhindert.

Dass die Zimmer Group in der Lage war auch auf notwendige Modifikationen (z.B. einen seitlichen Anschluss mittels Einbausteckverbinder beim GEH6180IL) innerhalb kürzester Zeit zu reagieren, kam B+S sehr entgegen. Ebenso die Tatsache, dass die Greifer nur über einen einzigen Kabelabgang verfügen – das stellte bei den sehr beengten Platzverhältnissen im Reinraum einen sehr großen Vorteil dar. Die Ausrüstung mit IO-Link erleichterte darüber hinaus das Auslesen von spezifischen Daten, z.B. Temperaturmessung, Position oder die Zyklusanzahl.

Noch bis vor einigen Jahren wurde manuell gehandhabt

Noch bis vor wenigen Jahren wurden das Öffnen und Denesten von Tubs manuell gehandhabt. So wurde früher eigens ein Bediener für den Reinraum beschäftigt, der das Nest- und Tub-Handling über zwei Handschuheingriffe im Modul durchführte. Heute kann dieser Fertigungsschritt mit Hilfe der zwei Roboter und deren Greifer mit 100% In-Prozess-Kontrolle (IPC) bei voller Maschinenausbringung (bis zu 60 Tubs pro Stunde) gehandhabt werden. Durch die Vollautomatisierung kann nun neben einer Kosteneinsparung durch geringeren Personalaufwand, vor allem die Prozesssicherheit erhöht werden. „Besonders die einfache Parametrisierung und die vielen Zusatzfeatures der GEH-Greifer konnten uns sehr überzeugen“, so Philip Messerschmidt und Andreas Höppel, Entwickler bei Bausch + Ströbel. „Der rege und offene Austausch zwischen den Experten der Zimmer Group und unserem Team prägte die sehr gute Zusammenarbeit und bestätigte die Entscheidung für den Einsatz der Zimmer Greifer“ fügt Lukas Bindewald, Produktmanager bei B+S, hinzu. Dies führt dazu, dass für die Zukunft bereits neue potenzielle Projekte diskutiert werden.

GEH6000IL-Greifer der Zimmer Group im Einsatz bei Bausch+Ströbel (Quelle: Zimmer Group)