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Während das In-Mould-Labelling (IML) bei Verpackungsprodukten bereits Standard ist, wird dieses Verfahren in der Medizinbranche noch kaum angewandt. Am Beispiel eines Zentrifugenröhrchens mit Label aus PP-Monomaterial hat der Maschinenhersteller Arburg GmbH + Co KG aus Loßburg eine wiederholgenaue und nachhaltige IML-Anwendung mit Mehrwert für die Pharmaindustrie und Medizintechnik vorgestellt. Herstellen lässt sich das gebrauchsfertige Produkt mit einer Turnkey-Anlage. Sie lässt sich rund um einen elektrischen Allrounder 520 A in Reinraumausführung aufbauen und soll schnell, platzsparend, kosteneffizient und ohne zusätzliches Hygienerisiko arbeiten.
Basis für aktuelle Arbeiten war ein Proof-of-Concept aus 2023
In diesem Gemeinschaftsprojekt haben mehrere Partner zusammengearbeitet. Hier flossen die Werkzeug-Kompetenz der Schweizer Kebo AG aus Neuhausen am Rheinfall ebenso ein wie das Wissen zu Labels, Automation und Kameraprüfung von MCC/Verstraete aus Maldegem,
Belgien, der Beck Automation AG aus Oberengstringen in der Schweiz und der Aachener Intravis GmbH. Den Proof-of-Concept für dies Technologie hatten die Partner bereits auf der Fakuma 2023 präsentiert.
Interessant ist die IML-Anwendung auch hinsichtlich des Aspekts der Nachhaltigkeit: Röhrchen und Label sind beide aus PP gefertigt, sodass sich das Produkt aus Monomaterial einfach recyceln lässt. Darüber hinaus trägt das integrierte Label zur Stabilität des Röhrchens bei, so dass sich dessen Wandstärke gegebenenfalls reduzieren lässt und in der Massenproduktion weniger Kunststoffmaterial erforderlich ist. Zudem entfallen Arbeitsschritte wie Bekleben oder Bedrucken, sodass keine Klebstoffe erforderlich sind und kein Ausschuss durch Verschmutzung mit Flüssigfarbe anfällt.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die kompakte Aufstellungsfläche der Fertigungszelle, die in vorgegebene Produktionsraster passt. Im Mittelpunkt steht ein elektrischer Allrounder 520 A Ultimate mit 1500 kN Schließkraft, der für schnelle und anspruchsvolle Prozesse ausgelegt ist. Die Hochleistungsmaschine in Reinraumausführung erfüllt die Anforderungen der Klasse ISO 7.
Label-Justierkopf stellt das exakte Aufbringen sicher
Mit einem 8-fach-Werkzeug von Kebo werden in einer Zykluszeit von rund 10 s je 15 ml fassende gebrauchsfertige Röhrchen aus PP gefertigt. Die servoelektrischen Antriebe der Spritzgießmaschine stellen eine präzise und reproduzierbare Werkzeugpositionierung sicher. Für das positionsgenaue Ausrichten und Aufbringen der Labels sorgt ein Label-Justierkopf von Beck. Ein in die Automation integriertes Kamerasystem von Intravis übernimmt die optische Kontrolle der Fertigteile in Echtzeit. In der realen Anwendung könnten in der Fertigungszelle zusätzlich das Verschrauben der Röhrchen und das Verpacken in Schlauchbeuteln realisiert werden.
Während der Abstand „Print to Cut“ bei IML-Dekoren für Verpackungsprodukte in der Regel rund 1 bis 1,5 mm beträgt, sind es beim Anwendungsbeispiel Zentrifugenröhrchen nur rund 0,2 mm. Die Labels mit 57 μm Wandstärke müssen möglichst genau in den Kavitäten positioniert werden. Das exakte Ausrichten und Aufbringen der Labels erfolgt über eine Automation von Beck, deren Label-Justierkopf die Fertigungstoleranz auf wenige Hundertstel ausgleicht. Das ist eine wichtige Voraussetzung für die Funktionalität und reduziert signifikant Qualitätsschwankungen und Ausschuss.
Primär erhalten die Röhrchen über das kratzfeste Label eine Skala, die den exakten Füllstand anzeigt. Solche Labels mit Beschriftung sind zum Beispiel auch für Insulin-Pens oder medizinische Messbecher interessant.
Eine weitere Funktion ist die Überwachung von Temperaturprofilen. Über ein zusätzliches temperatursensitives Element lässt sich eine Unterbrechung der Kühlkette auf einen Blick erkennen: Sobald die Temperatur des befüllten Röhrchens beispielsweise auf über 7 °C steigt, schlägt die thermochrome Druckfarbe irreversibel um. Weiterhin können dem Produkt mittels eines QR-Codes zusätzliche Informationen zu Recycling und Lagermanagement mitgegeben werden. Für die Zukunft ist auch denkbar, über einen RFID-Code die Prozess-, Qualitäts- und Patientendaten für jedes einzelne Teil zu 100 % rückzuverfolgen. (op)
Weitere Informationen
Das deutsche Familienunternehmen Arburg stellt Maschinen für die Kunststoffverarbeitung her. Das Produktportfolio umfasst Allrounder-Spritzgießmaschinen mit Schließkräften zwischen 125 und 6500 kN, Freeformer für die industrielle additive Fertigung sowie Robot-Systeme, kunden- und branchenspezifische Turnkey-Lösungen und weitere Peripherie. Zu den Zielgruppen zählt unter anderem die Medizintechnik. Arburg ist zertifiziert nach ISO 9001 (Qualität), ISO 14001 (Umwelt), ISO 27001 (Informationssicherheit), ISO 29993 (Ausbildung) und ISO 50001 (Energie).
