Nordson EFD: Flüssigkeitsdosierung bei der Herstellung medizinischer Geräte

Die Medizinprodukte- und Biowissenschaftsindustrie muss strenge Vorschriften in Bezug auf Qualität und Produktkonsistenz einhalten, was die Prozesskontrolle zu einem entscheidenden Thema macht. Alle Materialien und Herstellungsprozesse – einschließlich Bearbeitung, Montage und Verpackung – müssen für eine vollständige Rückverfolgbarkeit und Prozessvalidierung dokumentiert werden. Dies ist von entscheidender Bedeutung für Flüssigkeitsdosieranwendungen bei der Montage von medizinischen Geräten, Point-of-Care-Tests (POCT) und patientennahen Tests (NPT) sowie anderen Life-Science-Anwendungen wie medizinischen Wearables. Diese erfordern bei ihrer Herstellung eine genaue und gleichmäßige Dosierung von UV-härtenden Klebstoffen, Cyanacrylaten, Silikonen und anderen Flüssigkeiten.

Unabhängig von der Anwendung, den zu dosierenden Flüssigkeiten und der Dosiertechnik muss die Dosiermethode nicht nur die erforderlichen Qualitätsstandards einhalten, sondern auch die Anforderungen an den Volumendurchsatz und die Kosteneffizienz erfüllen. Eine Erhöhung des Produktionsvolumens im Zusammenhang mit der Montage ist oft der entscheidende Faktor, der den Wechsel zu einem effizienteren Dosiersystem erforderlich macht.

Die Antwort auf COVID-19

Dies gilt insbesondere jetzt, da die Hersteller von Medizinprodukten in den letzten drei Jahren die Produktion von kritischen Verbrauchsmaterialien und medizinischen Geräten weltweit erhöht haben, um auf COVID-19 (SARS-CoV-2) zu reagieren. Um Unternehmen bei der Steigerung ihrer Produktionskapazitäten zu unterstützen, damit sie die wachsende Nachfrage befriedigen können, haben die Hersteller von Flüssigkeitsdosiergeräten präzise und sichere Dosierlösungen für die Massenproduktion von Beatmungsgeräten, diagnostischen Testkits und anderen medizinischen Geräten entwickelt.

Nordson EFD reagierte auf Anfragen zu Beginn der COVID-19-Pandemie und lieferte mehrere automatisierte, robotergestützte Flüssigkeitsdosiersysteme für die Massenproduktion einer kleinen Unterbaugruppe in den Beatmungsgeräten von Ventec Life Systems. Die Beatmungsgeräte von Ventec für die Intensivpflege sind tragbar und haben medizinischen Fachkräften an vorderster Front die Systeme zur Verfügung gestellt, die sie im Kampf gegen COVID-19 benötigen. Die Anwendung der Unterbaugruppe erforderte das Verkleben zweier Komponenten mit einem UV-härtenden Acryl.

Vor der Pandemie verwendete Ventec manuelle Dosierungstechniken. COVID-19 zwang das Unternehmen zu einer raschen Expansion, um das Produktionsvolumen pro Monat um 180% zu steigern. Dies wurde zum Teil durch den Einsatz der von Nordson EFD bereitgestellten automatisierten Roboter-Dosiersysteme erreicht.

Eine weitere wichtige COVID-19-bezogene Anwendung von Nordson EFD umfasste das Aufspritzen medizinischer Reagenzien auf diagnostische Teststreifen und das Verkleben des Gehäuses von Testkarten für COVID-19-Testkits. Nordson EFD stellte für diese Anwendungen proprietäre PICO Pµlse Jetting-Systeme zur Verfügung, die sich durch ihre hohe Dosiergeschwindigkeit und extrem hohe Präzision auszeichnen.

Diese Anwendungen sind kennzeichnend für Hersteller, die ihre Flüssigkeitsdosierungsprozesse ausbauen mussten, um die Anforderungen der COVID-19-Produktionssteigerung zu erfüllen. In den meisten hochvolumigen Fertigungsumgebungen können automatisierte und halbautomatisierte Dosieranwendungen zum Einsatz kommen, abhängig vom Durchsatzvolumen und den Qualitätsstandards, die in jeder Phase des Montageprozesses erforderlich sind.

Skalierung der Dosierautomatisierung zur Erfüllung von Produktionsanforderungen

Viele Hersteller medizinischer Geräte begannen mit manuellen Dosiersystemen wie Quetschflaschen und medizinische Spritzen.  Mit steigendem Produktionsvolumen gehen einige dazu über, zumindest für einen Teil ihrer Flüssigkeitsdosierungen kontrollierte Ansätze mit Präzisions-Tischgeräten, pneumatischen Ventilsystemen oder Inline-Dosierroboter zu verwenden.

Es gibt eine Reihe von Faktoren, die dafür sprechen, eine effizientere und kontrollierte Dosiermethode als bessere Geschäftslösung zu wählen:

1. Die Wiederholgenauigkeit von Schuss zu Schuss wird durch eine stärker automatisierte und kontrollierte Dosierung verbessert.
2. Eine höhere Produktivität ist eindeutig ein Vorteil, der mit einer stärkeren Automatisierung einhergeht. Zum Beispiel kann derselbe Arbeiter, der in einer Acht-Stunden-Schicht 800 Teile manuell montiert, mit Hilfe eines pneumatischen Flüssigkeitsdosierers 1.000 bis 1.200 Teile montieren.
3. Die Qualität der Teile verbessert sich, wenn man von der manuellen Dosierung mit Quetschflaschen auf die druckluftbetriebene Dosierung und weiter auf die automatisierte Inline-Dosierung umstellt, da die Abweichungen zwischen den Bedienern erheblich reduziert werden. Die Möglichkeit, die Zeit, den Druck und andere Dosierparameter für eine Anwendung einzustellen, verbessert die Prozesssteuerung und stellt sicher, dass die richtige Menge an Flüssigkeit auf jedes Teil aufgetragen wird.
4. Die Nacharbeits- und Ausschussrate sinkt bei der Umstellung auf automatisierte Dosierlösungen, wodurch sich die Ausbeute der Fertigungslinien verbessert und die Rentabilität für den Hersteller steigt.
5. Die Menge der verbrauchten Montageflüssigkeit sinkt erheblich, wenn eine kontrollierte Dosiermethode verwendet wird. Die Umstellung von einem rudimentären manuellen Dosierverfahren auf ein pneumatisches Dosiergerät kann den Flüssigkeitsverbrauch aufgrund der verbesserten Dosiergenauigkeit typischerweise um 50 bis 70 Prozent senken.

Hersteller von Medizinprodukten können davon profitieren, wenn sie ihre Produktionsanforderungen genauer unter die Lupe nehmen und eine kontrollierte und automatisierte Flüssigkeitsabgabe einführen. Es ist jedoch von entscheidender Bedeutung, jeden der fünf oben genannten Punkte zu berücksichtigen, da sie die tatsächlichen Kosten-Nutzen-Faktoren darstellen, die die Prozesse der Flüssigkeitsdosierung beeinflussen.