Nest- und Tub-Handling

Sicherer Griff im Reinraum

Maschinenhersteller Bausch+Ströbel hat ein Produktionssystem entwickelt, in dem das Befüllen und Verschließen von Ampullen, Spritzen und Vials automatisiert wird. Die Greifer-Lösung zu diesem roboterbasierten Handling im automatisierten aseptischen Abfüllprozess von Pharmazeutika kommt von der Zimmer Group.

Das Maschinenmodul des Produktionssystems VarioSys zum vollautomatischen Öffnen von Tubs und zum Denesten von RTU-Vials. © Bild: B+S

Der Trend zur Individualisierung und Personalisierung ist auch im Bereich der pharmazeutischen Industrie zu beobachten. Die Branche sucht nach Alternativen zu Massenprodukten und auch die Abfüll- und Verpackungslösungen werden 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 sich ändernde Anforderungen anzupassen.

Angesichts immer knapper werdender Platzverhältnisse 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.

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Abfüll- und Verpackungsprozesse sind das Spezialgebiet der Bausch+Ströbel Maschinenfabrik Ilshofen (B+S). Auf B+S-Anlagen werden weltweit 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.

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 beziehungsweise 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 dem 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 entschied man sich relativ schnell für eine rein mechatronische Greifer-Lösung.

Aufgrund der erwähnten Reinraumproblematik mussten die Greifer, da sie mit Spritzen und Vials oder 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 oder Ummantelungen mit geschlossener Oberfläche für die Greifer gewählt.

GEH6000IL-Greifer der Zimmer Group im Einsatz bei Bausch+Ströbel. © Zimmer Group

Von entscheidender Bedeutung war für B+S auch die Flexibilität der Greifer, da die Anlage selbst auch sehr adaptiv und 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 Portfolio der Zimmer Group ausgewählt: Beide elektrischen Greifer haben neben einem großen Hub 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 (einen seitlichen Anschluss mittels Einbausteckverbinder beim GEH6180IL) zu reagieren, kam B+S sehr entgegen. Ebenso die Tatsache, dass die Greifer nur einen einzigen Kabelabgang haben – das stellte bei den sehr beengten Platzverhältnissen im Reinraum einen großen Vorteil dar. Die Ausrüstung mit IO-Link erleichterte darüber hinaus das Auslesen von spezifischen Daten, wie Temperaturmessung, Position oder die Zyklusanzahl.

Hohe Prozesssicherheit durch vollautomatisches Handling
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 Prozent 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. as

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