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Roboterzelle für Montage und Verpackung von Kryogas-Patronen

Automation für medizinischen Fortschritt

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Der Cryopen gilt bei der Entfernung von Unregelmäßigkeiten der Haut als innovative Alternative zum Skalpell. Um dem weltweit steigenden Bedarf an Gaspatronen für die Pens nachzukommen, setzt der Hersteller auf eine wegweisende Automatisierungslösung, bei der zwei Stäubli Roboter Hand in Hand arbeiten.

Mit dem CryoPen bietet H&O Equipments dem Hautarzt eine patientenfreundliche Lösung. Das Gerät, das wie ein hochwertiger Schreibstift aussieht, dosiert Distickstoffmonoxid N2O, auch als Lachgas bekannt, mit einer Temperatur von -89 o C und einem Druck von 55 bar hochpräzise auf die Haut des Patienten. Mit diesem Kältestrahl lassen sich kleine Unregelmäßigkeiten wie Altersflecken, Warzen oder Blutschwämmchen sehr gezielt, mit geringem Aufwand und ohne Blutungen entfernen. Auch der Heilungsprozess geht deutlich schneller vonstatten, meistens bleiben keine Narben zurück.

Diese „Kryotherapie“ ist ein bewährtes und weltweit zugelassenes Verfahren. Die Innovation von H&O Equipment besteht darin, die dafür notwendige Ausrüstung in einen kompakten Stift zu integrieren. Arzt oder Kosmetik-Institut können somit auf eine aufwändige Gaseversorgung mit entsprechender Infrastruktur verzichten. Alles, was man braucht, ist ein CryoPen, der regelmäßig mit einer kleinen druckgekapselten Patrone befüllt werden muss, die das Gas enthält.

Das 1998 von Erik Hermans gegründete Unternehmen ist mit dieser Innovation weltweit erfolgreich und fertigt den CryoPen sowie die Nachfüllpatronen in der eigenen Produktionsstätte in Südwestbelgien. Dabei gelten höchste Anforderungen an die Qualität – schließlich handelt es sich um ein Medizinprodukt. Erik Hermans: „Die Technik ist sehr anspruchsvoll. Die Mikrodüse muss mit Präzision im µm-Bereich gefertigt werden. Ein miniaturisiertes Filterelement stellt sicher, dass nur reines Kryogas mit der Haut in Kontakt kommt.“

Erster Schritt: Automatisiertes Verpacken der Patronen

Auch bei der Produktion und Verpackung der Patronen gelten hohe Qualitätsanforderungen. Zu jeder Patrone gehört ein winziger Öffner mit einem Durchmesser von rund vier Millimetern, der die Patrone beim Einschrauben in den CryoPen kontrolliert öffnet und ebenfalls mit einem Filter ausgestattet ist.

Da die Patronen in hoher Stückzahl hergestellt werden, strebte H&O frühzeitig eine automatisierte Verpackung zu je zwölf Einheiten plus zwölf Öffner in einem Blister an. Zum Einsatz kam dabei ein SCARA-Roboter TS60 von Stäubli. Erik Hermans: „Diese Anlage funktionierte gut, allerdings war der schnelle Vierachser mit dem reinen Verpacken etwas unterfordert. Weil die Stückzahlen weiterhin steigen und die Produktion sich entsprechend weiterentwickeln muss, wollten wir im nächsten Schritt auch die Montage der Filter automatisieren.“

Zweiter Schritt: Montage von drei Kleinteilen plus Verpacken

Bei der Suche nach einem geeigneten Partner für diese Aufgabe kam H&O der Zufall zur Hilfe. Im selben Industriegebiet ist Axymatic angesiedelt: ein Systemhaus für Robotik, das in 28 Jahren schon mehr als 1.000 Roboter installiert hat. Gründer und Geschäftsführer Werner Geeroms: „Begonnen haben wir als Consultant für Automationslösungen in der Automobilindustrie. Heute arbeiten wir für viele Industriebranchen und gelten über Belgien hinaus als Spezialist für die robotergestützte Produktion und Verpackung.“

Axymatic projektierte eine Zelle, in der sich zwei Stäubli Roboter die Arbeit teilen. Der bereits vorhandene SCARA wurde integriert und ist hauptsächlich für die Montage der Öffner zuständig. Die dazu nötigen Kleinteile holt sich der Vierachser an drei Zuführstationen ab. Die Vereinzelung der winzigen Teile erfolgt über Vibrationsplattformen, über denen stationäre Kameras angeordnet sind, die dem Roboter exakte Positionsdaten für das präzise Abgreifen übermitteln.

Der schnelle TS60 erledigt dabei ein komplexes Aufgabenprofil: Er entnimmt einen Grundkörper vom Zuführsystem, platziert ihn auf einer Montagevorrichtung und setzt den Filter sowie das Oberteil auf, die er sich von den beiden anderen Zuführstationen geholt hat. Die montierten Öffner werden anschließend auf einem Tray abgelegt.

Arbeitsteilung von SCARA- und Sechsachs-Roboter

Während der SCARA die Öffner montiert, greift sein Kollege, ein Sechsachs-Roboter vom Typ Stäubli TX90, ebenfalls kameragestützt die Patronen aus einem Behälter und legt jeweils zwölf in einer Blister-Verpackung ab. Ist das erledigt, unterbricht der SCARA seine Montagearbeit und komplettiert den Blister mit zwölf Öffnern. Nach einer Vollständigkeitskontrolle per Kamerafahrt wechselt der TX90 den Greifer und schiebt das Tray in die Anlage, die den Blister verschweißt. Beim Abarbeiten der verschiedenen Aufgaben, zu denen auch das Zwischenlagern von Trays mit fertigen Öffnern gehört, macht sich der automatische Greiferwechsel am TX90 bezahlt.

Die Stäubli-Roboter hat Axymatic nicht nur gewählt, weil sie im Bereich Life Science als „Quasi-Standard“ gelten. Werner Geeroms: „Stäubli Roboter sind aufgrund ihres Hygienedesigns das Maß der Dinge in der Medizin- und Pharmabranche. Bei unserer Applikation kamen noch hohe Anforderungen an die Präzision der Roboter hinzu. Auch hier setzen die Stäubli Roboter mit ihrer patentierten Antriebstechnik Maßstäbe, so dass sie sämtliche Anforderungen mit Bravour erfüllen.“

Automatisierung geht weiter

Effiziente Arbeitsteilung der beiden Roboter, platzsparende Montage und Verpackung in einer Zelle, prozesssichere Zuführung ungeordneter Kleinteile, hohe Taktrate: H&O und Axymatic haben ein wirklich anspruchsvolles Konzept in die Tat umgesetzt. Die Anlage ist seit Januar 2018 in Betrieb. Sie arbeitet 20 Stunden pro Tag und läuft zur vollen Zufriedenheit der Verantwortlichen. Deshalb ist die Entwicklungsrichtung der Produktion von H&O absehbar.

Erik Hermans: „Wir werden weiter automatisieren. Das ist schon deshalb notwendig, weil wir die Kapazitäten erhöhen, da unsere Technologie weltweit gefragt ist.“

Text: Ing. Ralf Högel, freier Journalist, Industrie Kommunikation Högel

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