Die Hoyer Montagetechnik GmbH setzt auf Epson SCARA-Roboter

Anlage zur Herstellung und Konfektionierung des Medizinproduktes ‚Augenspeer‘ mit Epson SCARA-Roboter G6-651C in Reinraumausführung

Die Anlage

Die Zielsetzung für die Produktionsanlage ist die Produktion und Konfektionierung von etwa 45 Mio. Augenspeeren pro Jahr. Dabei sollen die einzelnen Speere in variabel wählbaren Mengen von fünf bis zu 10 Stück in einen Glazebeutel verpackt werden. Daraus ergibt sich für die Anlage ein Zeitfenster von rund 3,5 Sekunden, um einen Beutel herzustellen. Die Spritzgussmaschine (SGM), als erste Stufe der Anlage und Quelle der Spritzgussteile, arbeitet vertikal und ist mit einem 180 Grad Rundtisch ausgerüstet. Das Werkzeugkonzept sieht dabei vor, dass an einen rechteckigen Vlies-Streifen rechts und links je 16 Griffe angespritzt werden. Dieses Vorprodukt wird dann in der Hoyer-Maschine (Anlage) weiterverarbeitet. Der Bediener entnimmt der SGM eine Baugruppe, bestehend aus den Vliesstreifen und angespritzten Griffen, legt diese dann in der Anlage ab und bestückt die SGM mit einem neuen Vliesstreifen und der Zyklus beginnt von vorne. Die Spritzgussbaugruppe wird dann manuell in einen Sechsfach-Rundtisch gelegt, in dem die Augenspeere vereinzelt werden. Im nächsten Schritt bringen zwei entgegengesetzt orientierte Stanzen die Fliese in die namensgebende Speerform. Nachdem die Angüsse entfernt wurden, sind die Produkte fertig und sie werden dann mittels eines Epson SCARA-Roboters abgenommen und auf zwei Pufferbänder verteilt.

Epson Roboter G6-651S mit zwei Aufgaben

Ein Epson SCARA G6-651S führt die Teile auf dem Weg zu den Bändern durch eine Reinigungsstation, die vorhandene Stanzreste und Flusen absaugt. Dieser Vorgang ist mit Blick auf die Taktzeit kritisch. Daher musste bei der Auslegung des Greifers und Auswahl des Roboters sehr sorgfältig vorgegangen werden. Um die geforderte hohe Planungssicherheit zu erreichen, wurde dieser Prozessabschnitt im Vorfeld besonders intensiv simuliert, denn auf dem sich anschließenden Pufferband dürfen keine Lücken entstehen, sodass von dem Roboter jeweils unterschiedliche Ablagepositionen auf dem Pufferband flexibel anzufahren sind.

Bevor die Teile auf dem Pufferband den Verpackungsbereich als folgenden Prozessabschnitt erreichen, erfolgt eine Qualitätskontrolle mittels Kamera. Weder eine Überschreitung der verschiedenen Toleranzmaße eines jeden Augenspeeres noch die Anhaftung von Stanzresten oder andere Abweichungen sind akzeptabel.

Dr.-Ing. Christof Jung, Geschäftsleiter der HOYER MONTAGETECHNIK GmbH erklärt: „Besonders in der Medizintechnik werden in keiner Phase Abweichung von den Vorgaben toleriert. Die Produkte müssen sicher sein, um die Patienten nicht in Gefahr zu bringen. Dabei sind die Prinzipien der Good Manufacturing Practise (GMP) und deren Prozesse zwingend einzuhalten. Daher mussten wir bei dem Entwurf der Anlage nicht nur von Anbeginn an eine sehr hohe Prozessfähigkeit der einzelnen Produktionsschritte einplanen, sondern wir prüfen auch die Beschaffenheit eines jeden ‚Augenspeeres‘ sehr genau.“

Elemente, die dieser intensiven Prüfung nicht entsprechen (NIO-Teile), werden entsorgt. Am Ende der Pufferbänder wird dann die jeweils erforderliche Anzahl an Augenspeeren (optional zwischen fünf und zehn Stück) entnommen, vertikal ausgerichtet und in einem Glazebeutel abgelegt, der vorher pneumatisch geöffnet wurde. Die letzten Schritte innerhalb der Anlage sind das Falzen der Beutellasche und das Ausgeben des fertigen Beutels, bei dem durch Wiegen sichergestellt wird, dass die erforderliche Anzahl an Augenspeeren enthalten ist.

Präzise Simulation für hohe Effizienz

Bei einer so komplexen Anlage ist die korrekte Dimensionierung der einzelnen Baugruppen entscheidend für die Gesamteffizienz – einerseits, ob der Workflow als solcher überhaupt realisierbar ist und andererseits, um die Kosten bei einem vorgegebenen Output so günstig wie möglich zu halten.

Jung weiter: „Ohne ein Simulationssystem, wie beispielsweise das von Epson, ist die Konzeption einer derartigen Anlage praktisch nicht möglich. Dank der präzisen Simulation eines jeden Arbeitsschritts finden wir den passenden Roboter, evaluieren die Taktzeiten der einzelnen Verrichtungen und können daher auch passende Pufferzonen einplanen. Auch gegenüber dem Kunden ist eine aussagekräftige Simulation der unterschiedlichen Stationen und schließlich auch der gesamten Anlage ein wichtiges Kommunikationsmittel, denn wir können auf die Simulation gestützt belastbare Aussagen über die Effizienz der Anlage treffen.“

Epson bietet mit seinen verschiedenen Familien an SCARA-Robotern die Möglichkeit, eine exakt passende Variante für jede Anwendung zu finden – sowohl hinsichtlich der Taktzeiten als auch der nötigen Präzision und des Preises. „Die Epson Roboter waren für uns ein wichtiges Hilfsmittel, um diese Anlage schnell und gemäß den Kundenanforderungen zu bauen. Die Epson Automatisierungstechnik ist für uns schon lange ein wesentlicher Bestandteil bei der Planung und dem Bau unserer Maschinen“, schließt Jung.

Der Aufbau der Anlage

An der Planung und dem Aufbau der Anlage waren vier Firmen beteiligt. Dabei wurde entschieden, dass der gesamte Spritzgussprozess gemeinsam mit der Hoyer-Maschine in den Räumen der Firma Hoyer aufgebaut wird, sodass bereits dort der gesamte Fertigungsprozess abgebildet werden konnte. Insofern konnte die gesamte IQ (Installation Quality) und große Teile der OQ (Operational Quality) bei Hoyer durchgeführt werden. Zusammen mit dem FAT (Factory Acceptance Tests) haben sich so sehr große Synergieeffekte erzielen lassen. Auch die PQ-Phase (Performance Quality) bei dem beauftragenden Unternehmen Questalpha hat dadurch sehr profitiert und die Gesamtlaufzeit des Projektes von der Auftragsvergabe des Equipments bis zur Produktionsaufnahme bei Questalpha betrug lediglich 14 Monate!

Link zu einem Film über die Anlage

Die am Projekt beteiligten Unternehmen:

Questalpha GmbH

Die Questalpha GmbH aus Eschenburg entwickelt, fertigt und vertreibt Medizinprodukte rund um einen höchst saugfähigen Zellstoff, der schnell und tropffrei Flüssigkeiten aufnimmt. Augenspeere werden, wie es der Begriff andeutet, als Verbrauchsartikel in der Augenchirurgie verwendet, um Flüssigkeit an der Operationsstelle zu entfernen. Der Begriff Speer leitet sich dabei von der Form des speerförmigen Kopfteiles ab.

https://www.questalpha.com/

Pheneo GmbH

Die Pheneo GmbH ist eine Ingenieurgesellschaft aus Bremen und auf Spritzgussanwendungen im Medizinbereich spezialisiert. Sie hat für diese Anlage die Gesamtprojektleitung übernommen. Ebenso kümmerte sich Pheneo um die Konzeption und Beschaffung der Spritzgusswerkzeuge, hat eine neue Maschine beschafft und die Inbetriebnahme sowie Optimierung des Spritzprozesses übernommen.

https://www.pheneo.com/

HOYER MONTAGETECHNIK GmbH

Die HOYER MONTAGETECHNIK GmbH aus Waltershausen wurde 1991 gegründet und beschäftigt heute 65 Mitarbeiter mit der Beratung, Planung, Entwicklung und Implementierung von automatisierten Produktionssystemen, primär für die Branchen Medizintechnik, Mechatronik und Automobiltechnik. Die Lösungen des Unternehmens finden dabei vorwiegend im Inland und im europäischen Raum aber auch weltweit ihre Anwendung.

https://www.hoyermon.de/

SCS-Beratungsgesellschaft

Die SCS-Beratungsgesellschaft, ein im Medizinbereich auf die GMP (Good Manufacturing Practise) gerechte Qualifizierung spezialisiertes Unternehmen, wurde sehr frühzeitig in das Konsortium integriert und hat alle Aktivitäten der Validierung gesteuert und gemeinsam mit Questalpha durchgeführt.

https://de.scsglobalservices.com/

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