Gespritzt, montiert und verpackt

Fast 130 Jahre nach ihrer Entwicklung durch den Bakteriologen Julius Richard Petri zählen die nach ihm benannten Petrischalen immer noch zu den am häufigsten verwendeten Gebrauchsgegenständen im Laborbetrieb. Hauptsächlich zur Kultivierung von Mikroorganismen und Zellen eingesetzt, werden sie heute aus Glas oder Kunststoff hergestellt. Dabei hat sich die Kunststoffschale klar als Favorit erwiesen.

Bei dem klassischen Einwegprodukt liegen die Vorteile nicht nur in der Produktion, sondern auch im Verpackungs- und Transportaufwand. Dies gilt gerade für den Bedarf in bevölkerungsreichen und wachstumsstarken Schwellenländern. Diese zeigen ein stetiges Wachstum, eine Sättigung der Märkte ist noch lange nicht in Sicht. Neben den Lohnkosten wachsen auch die Qualitätsanforderungen, gerade für Produkte im Gesundheits- und Lebensmittelsektor, so dass sich der Einstieg in automatisierte Produktionen lohnt. Hinzu kommt, dass es sich bei Petrischalen – gerade auch was den Spritzgussprozess betrifft – um ein eher einfach herzustellendes Produkt handelt, das aber den höchsten Ansprüchen an Reinheit und Präzision genügen muss. Die Hekuma GmbH, Hersteller von Hochleistungsautomationen für die Kunststoffindustrie, verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung im Anlagenbau zur Fertigung von Petrischalen.

Dass man dieses technische Know-how auch auf spezifische Marktsituationen fokussiert einsetzen kann, zeigt das Petrischalen-Lite-Konzept. Damit hat Hekuma eine Anlage für die Fertigung von Kunststoff-Petrischalen entwickelt, die ganz auf die Bedürfnisse von Schwellenmärkten zugeschnitten ist. In enger Kooperation mit den Partnern Plastisud und Engel ist eine Lösung entstanden, die branchenspezifische Qualitätsansprüche mit der Produktion hoher Stückzahlen verbindet, andererseits die Investitionskosten für den Betreiber deutlich niedriger hält, als dies etwa für die Anschaffung von vollautomatischen Hochleistungssystemen für Petrischalen der Fall ist. Die französische Plastisud SAS aus Castelnaudary ist Marktführer bei der Herstellung hochpräziser Spritzgusswerkzeuge für Petrischalen und stellt für das Petrischalen-Lite-System das Werkzeug her. Die Ausführung als 4+4-Zweiplattenwerkzeug reduziert die Komplexität und ist somit auch in kleineren Betrieben gut einsetzbar. Der Spritzgießmaschinenhersteller Engel aus dem österreichischen Schwertberg komplettiert mit der Spritzgießmaschine aus der holmlosen Victory-Produktreihe das Gesamtpaket.

Die marktgerechte Vereinfachung – das heißt, die Reduzierung der Komplexität, begonnen beim Werkzeug, über die Bedienbarkeit der Automation bis hin zu den Anforderungen an das Produktdesign – spiegelt sich in allen Aspekten des Systems wider. Dabei wurde aber nicht außer Acht gelassen, dass eine kostengünstige Flexibilität weiterhin gegeben sein muss. So ist es möglich, ohne großen Konstruktionsaufwand das System für Schalendurchmesser von 50 bis 100 mm zu konfigurieren. Im Anschluss an den Spritzgießprozess öffnet sich das Werkzeug mit den beiden fertigen Schalenhälften, der Greifer entnimmt jeweils vier Deckel und Böden aus der Trennebene. Nach dem Ausqueren klappt der obere Teil des Greifers nach unten, setzt die Böden auf die Deckel und montiert so gleich die Schalen. Im Anschluss übergibt der Greifer die vier fertig montierten Schalen an eine Abstapeleinheit. Die Stapel werden auf einen Rundtisch als Zwischenspeicher abgesetzt. Sind die Stapel auf dem Drehtisch abgelegt, dreht sich dieser um 180 Grad in die Verpackungsstation. Bevor die Stapel in die Verpackungsposition geschoben werden, müssen vom Maschinenbediener vier vorgefertigte Folienschlauchbeutel von Hand über die Aufnahmedorne geschoben werden. Nach Auslösen durch den Bediener fahren die Schalen nach oben und werden so ohne Kontaminierungsgefahr in den Beutel eingebacht. Je nach Schalenhöhe können somit bis zu 20 Schalen oder bis maximal 350 mm hohe Stapel verpackt werden. Abschließend werden die gefüllten Beutel vom Bediener abgenommen und der Beutel verschweißt. Der gesamte Fertigungszyklus ist in weniger als 6 s abgeschlossen. Rechnet man diese Leistung auf 7000 Arbeitsstunden im Jahr hoch (bei 140 Stunden pro Woche), so kommt man auf eine jährliche Gesamtproduktion von etwa 17 Millionen Petrischalen.

Nicht verhandelbar bei der Umsetzung eines solchen, verschlankten Konzepts waren die Qualitätsanforderungen, die an das Endprodukt gestellt werden. Die Fertigung der Petrischalen ist von Anfang bis Ende auf Medizinstandards ausgerichtet, die Anlage ein in sich geschlossenes System, das die Gefahr der Verunreinigung der Produkte durch menschliche Berührung miniert. Der gesamte Prozess ist maximal produktschonend angelegt, das heißt: Entnahme und Ablage durch die Greifer hinterlassen keinerlei Kratzer oder sonstige Makel, welche die Oberflächen der Schalen beschädigen und auf diese Weise deren Transparenz mindern. Eine einwandfreie Optik ist hier unbedingt notwendig, da sonst die Verlässlichkeit der Laboranalysen beeinträchtigt werden könnte. Auch die Ablage ist in ihrer Taktung so ausgerichtet, dass Verformungen der Schalen in jedem Fall vermieden werden und somit die notwendige Bodenebenheit erreicht wird. Ein weiterer Vorteil des Systems liegt in den kompakten Dimensionen der Anlage. Mit einem Platzbedarf von 3 m x 6 m für das Gesamtsystem nimmt sie an ihrem Einsatzort nur 18 m² in Anspruch und schafft innerhalb dieses Raums einen ergonomisch ausgerichteten, wartungsfreundlichen Arbeitsplatz. Vertrieben wird die Anlage im Partnerverbund von Engel, Plastisud und Hekuma.

Klaus Wanner Hekuma, Eching