Oktober 19, 2021
Fakuma

Maschinen- und Anwendungs-Highlights für Medizintechnik

Auf der Fakuma 2021 zeigte Arburg drei anspruchsvolle Anwendungen für die Medizintechnik: Eine Zwei-Komponenten-Maschine der neuen Baureihe Allrounder More produziert im Montage-Spritzgießen gebrauchsfertige „Lab-on-a-Chip“ – mehrere Prüfstationen inklusive. Wie Maschine und Werkzeug künftig kommunizieren, demonstriert ein hybrider „Packaging“-Allrounder in Reinraumausführung bei der Fertigung transparenter Blutröhrchen. Maßstäbe setzt zudem die produktionseffiziente Fertigung von LSR-Masken. Hier sind die Dosieranlage und das Robot-System digital an die Maschine angebunden.

Das Mehrkomponenten-Spritzgießen mit innovativer Maschinen- und Werkzeugtechnik eröffnet immer neue Anwendungsfelder. Durch das Montagespritzgießen kann z. B. auf nachgelagerte Arbeitsschritte wie Montage, Ultraschallschweißen oder Verkleben komplett verzichtet werden. Mittels Digitalisierung lassen sich etwa LSR-Dosieranlagen einbinden und neue Schnittstellen zum Werkzeug schaffen. Das alles bietet deutlichen Mehrwert bei der Fertigung medizinischer Produkte.

Hybrider Allrounder für medizinische Massenartikel

Am Beispiel von Blutröhrchen aus transparentem, bruchsicherem PET zeigt Arburg auf der Fakuma 2021 die produktionseffiziente und qualitativ hochwertige Fertigung medizintechnischer Massenartikel. Zum Einsatz kommt ein hybrider Allrounder 630 H „Packaging“ mit 2.300 kN Schließkraft in Reinraumausführung. Ein Reinluftmodul mit Ionisierung sorgt für partikelarme Luft im Arbeitsbereich, während der erhöhte Maschinenständer eine optimale Reinigung ermöglicht.

Die Hochleistungsmaschine ist mit einem 32-fach-Werkzeug des Partners Hack ausgestattet. Die Zykluszeit beträgt rund 6,5 Sekunden, das Schussgewicht 227 Gramm. Daraus resultiert ein hoher Durchsatz von rund 27 Kilogramm oder 17.700 Blutröhrchen in der Stunde.

Neue Schnittstelle zwischen Maschine und Werkzeug

Ein Novum bei dieser Anwendung ist die Kommunikation zwischen Werkzeug und Maschine, die Arburg und gemeinsam mit dem Werkzeugpartner Hack entwickelt. Im Werkzeug des Exponats sind zwei Kameras integriert, die Bilder oder Videos z. B. von Werkzeugtrennung und Teileausstoß machen können, sowie vier Wegsensoren. Hinzu kommen vier Klopfsensoren für die Säulenführungen. Auf diese Weise lassen sich Werkzeugatmung und Abweichungen der Position beim Schließen oder Trennen erfassen. Bei der Messeanwendung werden die Daten über eine digitale Box auf dem Werkzeug gesammelt und über OPC UA an den Allrounder weitergegeben. Auf diese Weise können von der Maschinensteuerung z. B. auch leistungsabhängige Wartungsintervalle für das Werkzeug angezeigt werden.

2K-Maschine: Allrounder More fertigt “Lab-on-a-Chip”

Messepremiere feiert die Baureihe Allrounder More. Das Exponat mit 1.600 kN Schließkraft produziert im Montage-Spritzgießen und mit zwei Spritzprogrammen in einem Schritt gebrauchsfertige „Lab-on-a-Chip aus transparentem PC. Auf nachträgliche Montage oder Fügen kann verzichtet werden. Für diese anspruchsvolle medizintechnische Anwendung ist die Maschine mit einem innovativen 2+2-fach-Werkzeug der Firma Weber ausgestattet. Über die vertikale Spritzeinheit der Größe 170 werden zunächst zwei Halbschalen mit filigranen Fluidik-Konturen (200 Mikrometer) spritzgegossen und gleichzeitig mit der horizontalen Spritzeinheit der Größe 400 die zugehörigen zweiten Hälften. Statt diese mit einem Robot-System umzusetzen, dreht das Werkzeug um 90 Grad, wobei die beiden Spritzteile auf der Düsenseite übereinander positioniert und direkt aufeinandergesetzt werden.

Im zweiten Spritzprogramm wird über die vertikale Spritzeinheit per Nadelverschlussdüse ein Mittelteil gespritzt und damit der Hohlraum zwischen den beiden Komponenten ausgefüllt. Dadurch sind die beiden Hälften stoffschlüssig verbunden und die Fluidkanäle abgedichtet. Auf diese Weise entsteht in rund 45 Sekunden Gesamtzykluszeit ein komplettes, dichtes „Lab-on-a-Chip“ aus transparentem PC samt Anschlüssen für die Zufuhr der Fluidik-Lösungen, z. B. per Luer-Lock- oder Luer-Slip-Gewinde.

Ein vertikales Robot-System Multilift V 30 entnimmt die transparenten Zwei-Komponenten-Spritzteile und übergibt sie an einen Rundtakttisch. Dort wird im Rahmen einer 100-Prozent-Kontrolle jedes „Lab-on-a-Chip“ an vier Stationen optisch und mit Druckluft auf Geometrie horizontal, Kanaltiefe und -breite, Dichtheit sowie Geometrie vertikal und Verunreinigungen geprüft. Schließlich legt der Multilift V 30 die IO-Teile auf ein Förderband ab.

LSR-Verarbeitung: Multifunktionale Mund-Nasen-Maske

Vergangenes Jahr realisierte Arburg ein herausforderndes Corona-Projekt: die Fertigung multifunktionaler Mund- und Nasenmasken aus LSR und PP, die sich problemlos sterilisieren und mehrfach verwenden lassen. Vom Prototypen bis zur Serienreife dauerte die herausragende Entwicklung nur ganze 41 Tage. Mit der Anwendung, die in Kooperation mit namhaften Herstellern von Werkzeugen (Polarform), Dosieranlagen (Elmet) und Material (Wacker) entstand, setzte das Unternehmen Maßstäbe in der LSR-Verarbeitung.

Ein elektrischer Allrounder 570 E Golden Electric mit 2.000 kN Schließkraft fertigt in 55 Sekunden Zykluszeit je vier weiche LSR-Masken, die über Nase und Mund gestülpt werden. Die Dosieranlage ist über OPC UA (Euromap 82.3) in die Allrounder-Steuerung integriert, um von dort zentral Einstellungen vorzunehmen, die Dosierparameter abzurufen und den Datensatz abzuspeichern. Er passt somit immer 1:1 zum Werkzeug. Relevante Eingabe¬parameter wie Materialdruck, Farb- und Additiv-Einstellungen sowie Restlaufzeiten werden transparent und einfach kommuniziert. Ein ebenfalls komplett in die Steuerung integriertes lineares Robot-System Multilift Select entnimmt die flexiblen Masken. Luftkanäle im Greifer sorgen mit ihrer Ausblasfunktion dafür, das Vakuum im Werkzeug zu reduzieren. Schließlich werden die flexiblen auf ein Förderband abgelegt.

MTME Trade Show Zone für Fakuma 2021 öffnen

Quelle: ARBURG GmbH + Co KG