Robots in cleanroom assembleren product voor medisch onderzoek automatisch
De opdracht: automatiseer het assemblageproces dat momenteel door mensenhanden wordt uitgevoerd.
Dat klinkt simpel, dat was het allerminst. Zowel de opdrachtgever (het farmaceutische bedrijf Curium) en Total Productivity onderkende dat gelijk bij de eerste verkennende gesprekken.
Het uitdenken en ontwikkelen van een machine die flacons assembleert voor medisch onderzoek kende een zeer uitgebreid eisenpakket. Zo kwam de machine bijv. in een cleanroom te staan en was de ruimte daar zeer beperkt, mocht er aan het product zelf geen flinter worden gewijzigd en moest de machine dagelijks meerdere keren met agressieve middelen kunnen worden gereinigd. Gelukkig was (en is) er binnen Total Productivity genoeg kennis aanwezig om dat eisenpakket om te zetten in uitvoerende techniek.
Referentievideo: assemblagemachine Curium
Van werkbeschrijvingen naar ontwerp
Curium is een toonaangevende wereldspeler waarbij alle facetten van de assemblage van de flacons onder certificatie moeten worden uitgevoerd. Een heel pakket van werkbeschrijvingen, protocollen, procedures en een technisch dossier vormden het uitgangspunt van de machine. In het ontwerp zijn die vertaald naar slimme, technische oplossingen van assembleren (robotica, elektra, software) maar ook van reinigen en controleren. Met behulp van optische sensoren worden tussenstappen gecontroleerd en is er een eindcontrole ingebouwd. Als laatste wordt er door de operator zelf ook nog een visuele eindcontrole uitgevoerd. Omdat de machine dagelijks meerdere keren grondig gereinigd wordt met agressieve schoonmaakmiddelen, is hij geheel in RVS uitgevoerd.
Het was goed om te zien dat de principes van het ontwerp (wat met elkaar was bedacht) ook daadwerkelijk in de machine terecht zijn gekomen.
Complex product
Het complexe medische product bestaat uit enkele tientalen onderdelen die onder cleanroom omstandigheden door de machine worden samengebouwd. Denk bijvoorbeeld aan het inpersen van een rubberen dop, een flens die daar weer overheen wordt gevormd, een lijmnaad die wordt aangebracht en diverse materialen die in de flacon worden geplaatst.
Van 4 operators naar 1
Tot voor kort werd de assemblage handmatig gedaan door vier personen die, schouder-aan-schouder, aan tafel zaten. Vanuit efficiëntie-overwegingen wilde Curium Pharma overstappen naar automatische assemblage. Dat was soms best uitdagend omdat het product zelf niet is ontworpen voor automatische verwerking. Bepaalde afwijkingen, zoals een vervormd onderdeel of iets dat net buiten de specificaties valt, kun je handmatig eenvoudiger compenseren dan met een robot die heel nauwkeurig zijn bewegingen maakt. Toch is het de engineers gelukt om daar oplossingen voor te bedenken waardoor alle werkzaamheden nu door twee robots worden uitgevoerd. Door de automatisering wordt de assemblage nu door slechts één persoon uitgevoerd. Deze persoon voorziet de robots van de benodigde onderdelen.
Samenwerkende robots
Nog een uitdaging. De beschikbare ruimte bij Curium was erg beperkt (in totaal nog geen 2m2) waardoor er een zeer compacte machine moest worden gebouwd. Allereerst werden alle handelingen van het proces in kaart gebracht. Gevolgd door de tijdstudie: welke handelingen moeten worden uitgevoerd en hoeveel tijd neemt elke handeling in beslag. Daarna zijn die handelingen verdeeld over de beschikbare, kleine ruimte waarbij de twee robots zo samenwerken dat ze elkaar nooit in de weg zitten.
Betrouwbare productie
De robots worden van onderdelen voorzien via een RVS lade aan de buitenkant van de machine. Omdat dat via de buitenkant loopt, reduceer je hiermee nog meer het aantal deeltjes binnenin de machine. De lade is onderdeel van een soort snelwisselsysteem met twee lades. De eerste lade zit in de machine, de tweede wordt door de operator bevoorraad. Als de lade gewisseld moet worden, krijgt de operator een signaal en heeft hij een beperkte tijd om de lades te wisselen. Veiligheid is belangrijk dus als de lade tussentijds wordt geopend, stopt de machine.
Daarnaast is er in de ontwikkelingsfase veel tijd gestopt op een consistent resultaat. Dat is noodzakelijk omdat de cyclustijd van assemblage van het product vrij kort is. Op die manier worden foutieve producten zoveel mogelijk uitgesloten.
Zo schoon mogelijke lucht
De machine staat in een cleanroom, een werkomgeving ontworpen om vervuiling door in de lucht aanwezige stofdeeltjes, vezels en micro-organismes te reduceren. Om de lucht zo schoon mogelijk te houden, is er met de opbouw van het systeem veel rekening gehouden met deze deeltjesafgifte. Bepaalde handelingen en zoveel mogelijk mechanica zijn onder de werktafel van de machine geplaatst. De robots worden bijv. aangestuurd door pneumatische slangen. Bij bewegingen van de robotarmen lopen die normaal gesproken tegen de machine aan. Dat betekent deeltjesafgifte. Dat wilden we zoveel mogelijk voorkomen. Ten eerste is daarom de keuze gemaakt voor een model robot waarbij tegen elkaar lopende delen minimaal zijn. Ten tweede hebben de creatieve R&D engineers van Total Productivity een eigen component ontwikkeld dat op de robotarmen is gemonteerd. Tijdens de productie wordt dit component op onderdruk gezet zodat eventueel vrijgekomen deeltjes actief worden weggezogen.
Intensieve samenwerking
Intensieve samenwerking met Curium was in het hele ontwikkelproces uitermate belangrijk. Elke week werd er een meeting belegd waarin de voortgang werd besproken. Daardoor kon er snel worden bijgestuurd waar dat nodig was. Zo konden bepaalde zaken, die niet beschreven stonden in de documentatie, meegenomen worden in het ontwerp van de machine. Dat heeft er ook voor gezorgd dat de verwachtingen aan beide kanten heel duidelijk waren.
Daarnaast droegen de robotsimulaties, die na elke mechanische toevoeging aan de machine werden uitgevoerd, bij aan een juiste oplossing.
Over het bedrijf Curium
Curium is een van de belangrijkste bedrijven ter wereld voor de nucleaire geneeskunde. Het bedrijf is gespecialiseerd in de productie en levering van radioactieve tracers die in de nucleaire geneeskunde worden gebruikt. Met deze tracers worden vroegtijdige diagnoses en behandelingen van hoofdzakelijk kanker mogelijk gemaakt.
De focus ligt op dit moment op neuro-endocrine tumoren (maag-darmkanaal, alvleesklier, longen) en prostaatkanker.
Gebruikte technieken
- Automatische assemblage
Realisatie van een volautomatische assemblagemachine voor farmaceutische producten. - Cleanroom-certificering
Gebruik van cleanroomgecertificeerde componenten om contaminatie te voorkomen. - Robotsimulatie
Vroege simulatie van robotbewegingen voor optimale assemblage- en controlestappen. - Beperkte ruimteoptimalisatie
Ontwerp van een machine die past in de beperkte ruimte van de oorspronkelijke handmatige assemblage. - Productbehoud
Automatisering zonder herontwerp van bestaande productonderdelen vanwege vaste certificeringen.
- Technische vertaalslag
Vertaling van complexe klantwensen naar een werkbare technische oplossing. - Klantsamenwerking
Regelmatig overleg met de klant om verwachtingen en eisen scherp te houden. - Geïntegreerde oplossingen
Combinatie van mechanische, elektrische en softwarematige oplossingen in één systeem. - Contaminatiepreventie
Positionering van mechanische onderdelen onder de machine om het risico op deeltjesverspreiding te minimaliseren. - Innovatieve kabelgeleiding
Ontwikkeling van een roterende kabelgeleider om slangen netjes en vrij van deeltjes te houden.
”
Ongeloof bij Franse groepsdirecteur
Toen onze groepsdirecteur uit Frankrijk onze plant bezocht en videomateriaal van onze nieuwe robot applicatie zag, geloofde hij niet dat het bij ons was. We moesten met hem de cleanroom in om het te bewijzen.
Interesse in een assemblagemachine voor uw cleanroom?
Wilt u meer weten over de mogelijkheden van assemblagemachines voor uw cleanroom? Of heeft u doelen op het gebied van productiviteitsverbetering?
Neem dan vrijblijvend contact met ons op.