Zerstörung auf Verlangen

Taschen-Inhalatoren produziert das Pharmaunternehmen Boehringer Ingelheim unter dem Produktnamen Respimat Soft Inhaler in Millionenstückzahlen. Wie in der Medizintechnik üblich, gelten dabei höchste Sicherheits- und Qualitätsstandards. Um diese zu erfüllen, sind prozessintegrierte Prüfschritte während der Produktion erforderlich, aber auch Auswahlprüfungen an Einzelteilen. Eine Prüfzelle, in der Einzelteile in zerstörenden Verfahren getestet werden, hat die Hoyer Montagetechnik GmbH im thüringischen Schwarzhausen entwickelt und konstruiert.

In der automatisierten Zelle werden verschiedene Zug-, Druck- und Hochdruckprüfungen ausgeführt. Um die Funktionskräfte für den vorgesehenen Einsatz zu simulieren, wird mit der in der Praxis maximal auftretenden Belastung getestet und diese anschließend bis zur Zerstörung der Teile erhöht. Nur so lässt sich der implementierte Sicherheitsfaktor überprüfen, und der Hersteller kann dem Konsumenten hundertprozentige Funktionsfähigkeit und Sicherheit garantieren. Parallel zur laufenden Produktion liefern die Tests kontinuierlich Aussagen zur Qualität, und das erfasste Datenmaterial dient auch der vorgeschriebenen Qualitätsdokumentation.

Bei der Konstruktion und dem Erstellen der Prüfzelle kam den Thüringern ihre Erfahrung in der Uhrenindustrie zu Gute, wo Miniaturteile und knapper Bauraum traditionell das Bild prägen. Die kompakte Bauweise war für die Tests an den Inhalatoren gefordert, da diese unter Reinraumbedingungen durchgeführt werden – und wegen der hohen Kosten im Reinraum ein platzsparendes Anlagenlayout besonders sinnvoll ist. Nur 3,5 m² brauchten die Thüringer, um alle zerstörenden Zug-, Druck- und Hochdruckprüfungen auszuführen. Ein zentral angeordneter Sechsachsroboter vom Typ Stäubli TX60L führt bei dieser Aufgabe Regie.

Auf der Anlage werden im Schicht-Betrieb an sieben Tagen der Woche funktionelle Einzelteile des Inhalators geprüft. Der Sechsachs-Roboter in Reinraumausführung ist mit einem in Eigenregie gefertigten Greifersystem ausgestattet, mit dem sich alle Prüfungen für alle Teilearten durchführen lassen. Ein Greiferwechsel ist somit nicht erforderlich, Umrüstzeiten und aufwendige Greiferwechselstationen entfallen gänzlich. Das macht die Anlage sehr flexibel und produktiv.

Mit einem Rollwagen werden Trays mit den zu prüfenden Teilen an die Anlage gebracht und der Palettierautomat manuell befüllt. Der Automat vereinzelt und positioniert die Teileträger an der Übergabestelle zur Prüfzelle. Dort liest ein BV-System die Codes auf den Teileträgern. Informationen über Teileart, Prüfprozedur, Stationsauswahl und entsprechende Roboterprogramme werden an die Siemens-SPS-Steuerung weitergegeben. Diese startet den passenden Prüfzyklus. Werden beispielsweise die Hochdruck-Zerstäuberdüsen zur Prüfung zur Verfügung gestellt, wird der Greifer gemäß der eingelesenen Informationen positioniert und nimmt das Teil vom Tray ab.

In einer geschlossenen Testvorrichtung wird die Zerstäuberdüse am Gewinde aufgenommen. Nun greift der Roboter einen Teststößel und positioniert diesen schnell und präzise in der Testvorrichtung. Der Stößel bringt mit permanent steigendem Druck bis zu 2000 bar Wasser in die Zerstäuberdüse ein, bis diese platzt. Nach dem Bersten müssen alle Rückstände aus der Prüfaufnahme zuverlässig entfernt werden. Hierzu war eine Vielzahl innovativer Ideen gefragt, die Hoyer industriefest umsetzte.

Auch bei den Zug- und Druckprüfungen der anderen Bauelemente des Respimaten bewährt sich der Stäubli TX60L. Der Sechsachser erledigt auch hier die Handhabungsaufgaben zuverlässig, präzise und schnell. Beim Kanülenkopf beispielsweise wird der feste Sitz der Kanüle geprüft. Bei einer weiteren Prüfung geht es um die Qualität des Ampullenverschlusses, der mechanisch unter Druck gesetzt wird, bis der Deckel platzt. Eine Reinigungs- und Spüleinheit bereitet die Vorrichtung wiederum für die nächste Prüfung vor.

Bei der Konstruktion der Pilotanlage, der weitere folgen sollen, legte Hoyer besonderes Augenmerk auf den Roboter, wie Konstruktionsleiter Eberhard Walther erläutert: „Für medizintechnische Anlagen dieser Art sind Stäubli-Roboter aufgrund ihrer voll gekapselten Bauweise und der hervorragenden Reinraumtauglichkeit erste Wahl.“ Die Entscheidung für den Stäubli TX60L fiel wegen seiner kompakten Bauweise, der nahezu hundertprozentigen Verfügbarkeit, der großen Reichweite und Präzision sowie der langen Wartungsintervalle.

Die Automation der Prüfungen war für den Auftraggeber ein Quantensprung. Sie erhöhte nicht nur signifikant die Produktivität. Die Anlage ermöglicht es auch, die sehr hohen Qualitätsstandards unter prozesssicher reproduzierbaren Bedingungen einzuhalten.

„Die Konzeption der Prüfanlage garantiert niedrige Taktzeiten“, freut sich Eberhard Walther. Zudem punkte die Zelle mit hoher Service- und Wartungsfreundlichkeit sowie geringem Energieverbrauch. Da ein zuverlässiger, präziser Roboter mit universeller Greiftechnik mit pfiffigen Detaillösungen kombiniert wurde, werde die Prüfqualität den hohen Anforderungen in der Medizintechnik gerecht.