Standardmodule im Sondermaschinenbau

Standardisierung und Sondermaschinen - mit der neuen Montageanlage für medizinische Verbrauchsgüter ProMoCurve demonstriert Strama-MPS, dass dies kein Widerspruch sein muss. Durch den Einsatz des Lineartransportsystems SuperTrak von B&R hat der Maschinenbauer die Entwicklungszeit für produktspezifische Montageanlagen deutlich verkürzt. Für seine Kunden bedeutet dies stabilisierte Kosten und besser kalkulierbare Lieferzeiten.

„Medizinische Verbrauchsgüter werden in großen Mengen und über längere Zeiträume unverändert produziert. Daher laufen die entsprechenden Montageanlagen zur Produktion von Inhalatoren, Insulinpens, Stechhilfen oder Laboreinmalartikel regelmäßig rund um die Uhr. Für Produktvarianten oder neue Produkte werden in der Regel nicht bestehende Anlagen umgerüstet, sondern neue angeschafft“, erklärt Andreas Höcherl, Head of Innovation & Strategic Projects MedTech bei der Strama-MPS Maschinenbau GmbH & Co. KG.

Quantität und Qualität sind gerade bei medizinischem Verbrauchsmaterial gleichermaßen wichtig. Ein Bearbeitungsschritt darf folglich nur wenige Sekunden dauern und muss absolut zuverlässig ablaufen. Bei den Produktionsanlagen handelt es sich daher fast immer um hochspezialisierte Sonderlösungen.

„Wie die Bezeichnung schon nahelegt, ist eine Standardisierung im Sondermaschinenbau durch die erforderlichen Anpassungen der Montageprozesse an die produktspezifischen Gegebenheiten kaum oder nur auf sehr niedrigem Niveau möglich“, fügt Höcherl an. „Uns ist es jetzt jedoch unter Einsatz des Transportsystems SuperTrak gelungen, die Standardisierung auf ein neues Niveau zu heben und trotzdem flexibel auf die Anforderungen des Kunden reagieren zu können.“

SuperTrak ist ein modulares flexibles Track-System von B&R, bei dem Shuttles mit Hilfe von Elektromagneten auf einer Transportschiene sicher, hochdynamisch und präzise bewegt werden. Anders als bei konventionellen, verketteten Werkstücktransportsystemen, wie Rundschalttischen oder Bandtransfersystemen, kann bei diesem umlaufenden Werkstückträgersystem für jedes Shuttle via Software ein individuelles Verfahrprofil hinterlegt werden. Eine Erweiterung des Transportsystems ist durch Hinzufügen weiterer Shuttles oder Schienensegmente problemlos möglich.

Die Ingenieure von Strama-MPS haben diese Eigenschaft von SuperTrak genutzt, um Maschinenmodule zu definieren, die sich entsprechend der Kundenanforderungen zu kompletten Anlagen kombinieren lassen, ohne das Anlagenkonzept ändern zu müssen. Derzeit sind drei standardisierte Modultypen verfügbar: Ein Linearmodul und zwei Eckmodule. Die Einhausung, der zentrale Köngswellenantrieb für die Prozessstationen und die feststehenden Teile des SuperTrak-Systems (Linearmotoren, Schienen, Stromversorgung, Steuerung) sind vordefiniert. Der Arbeitsraum mit den Kurvenscheiben, der Produktionsraum mit den Shuttles und der darüber befindliche Schaltschrank sind dabei mechanisch voneinander getrennt. Die Steuerungssoftware für SuperTrak läuft auf dem Automation PC 910, einem leistungsstarken B&R Industrie-PC, und wurde von Strama-MPS bereits für Anlagen mit bis zu drei Linearmodulen ausgelegt.

„Wie viele Linearmodule und welche Leistungsversorgungsmodule für den Betrieb der Shuttle erforderlich sind, lässt sich mit der Simulationskomponente der Engineering-Software von B&R schon in der Planungsphase sicher eruieren. Wir können aufgrund der Standardisierung und der Simulation viele Komponenten früher als bisher und mit weniger Abstimmungsaufwand bestellen sowie die Module bauen. Das leistet einen wichtigen Beitrag zur Liefersicherheit“, so Höcherl. „Zudem fallen weniger Engineering-Stunden an und wir können uns ganz auf die Auslegung der Prozessstationen und Montageabläufe konzentrieren.“

Ein Linearmodul ist gerade einmal zwei Meter lang und 2,3 Meter tief. Die Prototypenanlage, mit der Strama-MPS potenziellen Kunden die Potenziale der Anlage und der Transporttechnik SuperTrak demonstriert, kommt mit einem Linearmodul aus und ist mit sechs Prüf- und Montagestationen für die Produktion von Kanülen ausgestattet. Die Taktzeit beträgt 1,7 Sekunden. Da jedes Shuttle mit einem Werkstückträger für vier Kanülen bestückt ist, die in den Stationen die Montageschritte parallel durchlaufen, beträgt die rechnerische Taktzeit pro Kanüle sogar nur 0,4 Sekunden.

Prozessstationen, die weniger als die Taktzeit in Anspruch nehmen, können aufgrund der freien Positionierbarkeit von SuperTrak effizienter gestaltet werden. So werden bei der ProMoCurve nicht alle Kanülen gleichzeitig in der Messstation fotografiert und geprüft, sondern die Shuttles fahren die Kanülen einzeln vor die Kamera, sodass Einzelaufnahmen angefertigt werden können. Die damit erreichte höhere Auflösung ermöglicht eine präzisere Detektion von Fehlern. Nehmen Prozesse demgegenüber mehr als die geplante Taktzeit in Anspruch, kann die gewünschte kürzere Taktzeit durch ein Verdoppeln der betreffenden Station und Verteilen der Shuttles auf die beiden Stationen aufrechterhalten werden.

Trotz der geringen Standfläche bietet jedes Linearmodul Platz für bis zu 16 Prozessstationen, wie Höcherl hervorhebt. Damit lassen sich Anlagen mit 48 und mehr Stationen aufbauen. Die hohe Stationsdichte erreichen die Ingenieure von Strama-MPS, weil sie die Stationen wegen der kompakten Bauweise von SuperTrak innerhalb und außerhalb des Schienenovals platzieren können. „Damit passte SuperTrak optimal zu unserem Anlagenkonzept“, fügt Höcherl an. „Gerade im Reinraum, in dem unsere Kunden ihre Medizintechnikanlagen betreiben, ist jeder eingesparte Quadratzentimeter wertvoll.“

Und damit sind noch längst nicht alle Möglichkeiten des Anlagenkonzepts ausgeschöpft. So ließen sich bei Bedarf weitere Stationen, wie zum Beispiel Be- und Entladestationen, in den Kurvenbereichen der Eckmodule installieren.

Die kompakte Bauweise ist eines der Argumente, die bei der Entscheidung zugunsten des Transportsystems SuperTrak eine zentrale Rolle gespielt haben. Weitere wichtige Punkte waren die hohe Traglast, die Positionierungsgenauigkeit, das GMP-konforme Design sowie die Form der Zusammenarbeit, wie Höcherl hervorhebt. „Wir wollen mit unseren wichtigsten Lieferanten vertrauensvoll auf Augenhöhe kooperieren, uns gegenseitig unterstützen und technologisch voranbringen. Allen voran muss aber das Gesamtpaket überzeugen und das hat B&R geschafft.“

Für Strama-MPS ist das von besonderer Bedeutung, schließlich plant das Unternehmen mit den neuen Montageanlagen seine Position auf dem Medizinmarkt weiter auszubauen. Gemessen am Interesse, das die Demonstrationsanlage auf Messen wie der Automatica beim Publikum wecken konnte, dürfte dieser Plan auch zu 100 Prozent aufgehen.