Ein neues System bringt Kunststoffschläuche nicht nur in eine definierte Form, es kann diese auch material- schonend und geometrisch genau verschweißen. Bei der Entwicklungsarbeit machten Jonas & Redmann und sein Kunde gemeinsame Sache.
Märkte ändern sich – gute Lieferanten passen sich flexibel den Veränderungen an. Das ist ein stetiger Prozess, der insbesondere im Sondermaschinenbau immer weiter in den Vordergrund tritt. Gerade in diesem Bereich des Maschinenbaus setzt die Fertigungs- und Automatisierungsplanung nicht erst bei der Maschinenkonzeption, sondern bereits bei der Produktplanung ein. So sind die Fertigungsplaner und Entwicklungsingenieure am Entstehungsprozess einer Maschine genauso beteiligt, wie die Produktdesigner – und gewährleisten ein innovatives Produkt, von der Herstellung über den Verpackungsprozess bis hin zum Gebrauch. Diese Vorgehensweise ist speziell bei sensiblen Produkten aus dem medizintechnischen Bereich ein wichtiger Faktor für den Erfolg.
So entwickelte beispielsweise die Jonas & Redmann Automationstechnik GmbH zusammen mit einem großen deutschen Pharmaunternehmen ein System, um Kunststoffschläuche in eine exakt definierte Form zu bringen und diese materialschonend und geometrisch genau zu verschweißen. „Die Formstabilität des fertig konfektionierten Schlauchsystems ermöglicht dabei eine sichere, einfache und vollautomatische Verpackung des Produkts“, erklärt Frank Polak, Entwicklungsleiter Medical Engineering bei dem Berliner Unternehmen. Der Endkunde, sei es der Patient direkt oder das anwendende Krankenhauspersonal, kann den Schlauch durch einfaches Auseinanderziehen an die individuell erforderliche Länge anpassen. Hiermit ergeben sich nicht nur in der Produktion, sondern auch beim Endverbraucher direkte Vorteile gegenüber anderen Systemlösungen, wie zum Beispiel dem Banderolieren oder einer Gummibandfixierung des Schlauches.
Grundlage für die Entwicklungsarbeit waren die konkreten Vorstellungen des Kunden von einem Produkt, welches die beschriebenen Anforderungen erfüllt. Nachdem viele Prozessvariablen noch vor dem eigentlichen Projektstart in enger Zusammenarbeit identifiziert und beschrieben werden konnten, blieben jedoch zunächst einige Systemparameter unklar. „Das Verhalten der verschiedenen Schlauchmaterialien beim Schweißprozess war trotz aller theoretischen Überlegungen nicht bis zum letzten Punkt vorhersehbar, hier mussten wir noch einiges gemeinsam erarbeiten“, erinnert sich Frank Polak. Auch nach der Fertigstellung der ersten Maschinen wurde auf Seiten des Automatisierers weiter entwickelt, so dass mittlerweile bereits die zweite Maschinengeneration am Markt platziert werden konnte. „Durch stetige Weiterentwicklung und Verbesserung der Komponenten und eine Anpassung der Prozessparameter können wir heute unterschiedlich gewickelte Schlauchgeometrien herstellen“, so Polak.
Der zu verarbeitende Schlauch, auf einem Coil bereitgestellt, wird der Maschine über ein Tänzersystem zugeführt. Von dort gelangt er in den Wickelkern. Hier erfolgt der eigentliche Wickelvorgang. Dazu bilden drei Servomotoren eine elektronische Kurvenscheibe, welche die schlauchformenden, polierten Edelstahlbacken antreibt, während die einzelnen Schlauchlagen miteinander verschweißt werden. Zur Entnahme des Schlauches wird dieser von den Backen wieder freigegeben. Der weitere Produktionsprozess ist ebenfalls stark von den Spezifikationen des Kunden abhängig. Der Schlauch kann direkt ausgeschleust oder weiterverarbeitet werden. So ist nach einer automatischen Roboterentnahme die Konfektionierung mit Anschlussstücken umgesetzt worden. Es können auch zusätzliche Prozesse, wie Dampfsterilisation oder Schlauchevakuierung, durchgeführt werden.
Die Schlauchwickelmaschine kann als einzelne Maschine oder als Maschinenverbund zur Reduzierung der Taktzeiten eingesetzt werden. Als Einzelsystem wird bei einem Schlauchwickel von 1200 mm Länge (bei einer Längentoleranz von < 0,5 %) eine Taktzeit von < 8 s realisiert. Die Bedienung der Maschine ist trotz des komplexen Vorgangs der Wickelbildung intuitiv. Sämtliche Prozessparameter sind lückenlos qualitätsüberwacht und können bei Bedarf an ein übergeordnetes MES (Manufactoring Execution System) übermittelt werden.
Neben der Medizintechnik und dem allgemeinen Sondermaschinenbau ist der Berliner Automatisierungsspezialist vor allem im Bereich der Solarindustrie tätig.
Robert Hartwig Medical Engineering, Jonas & Redmann, Berlin
Gut gewickelt
- Bildung eines mehrlagigen, verschweißten Schlauchwickels
- Wickelbildung: elektronische Kurvenscheibe (Kopplung dreier Servomotoren)
- Zykluszeit < 8s für mehrlagigen Wickel (bei Einzelmaschine)
- Längentoleranz < 0,5 % bei 1200 mm Länge
- Verarbeiteter Schlauch: Da=6, Di=4, andere Durchmesser sind möglich
- Automatisierte Entnahme der Produkte aus Wickelkern
- Schlauchtrommelwechselsystem: automatisch, während des laufenden Betriebes
- Durchgehender Betrieb, 3-schichtig
- Maschinenaufbau wahlweise mit einer oder mehreren Wickeleinheiten, dadurch Taktzeiten von < 4 s (2 Einheiten) und kleiner erreichbar
- Maschine als Stand Alone oder als Modul in einer Fertigungslinie
- Kunststoffschläuche
- Komplexe Handlingsysteme
- Montageautomation
- Präzision
- Schlauchverarbeitung
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