Das Verarbeiten von Nadeln und Kanülen nimmt in der Herstellung von Medizinteilen einen großen Marktanteil ein, denn 65?% aller Medikamente werden über Injektionsnadeln verabreicht. Auch das Marktvolumen der verschiedenen Stechhilfen für Diabetiker steigt ständig. Der Herstellung dieser Medizinprodukte, die in der Regel von reinraumtechnischen Anforderungen und hohen Stückzahlen geprägt ist, bedingt einen hohen Automationsgrad, der den Werkzeugbau über die Systemtechnik bis hin zur Verpackung prägt. Die einzelnen Prozessschritte müssen daher gut aufeinander abstimmt sein. Die Zahoransky-Gruppe hat für die Nadel- und Lanzettenverarbeitung zahlreiche Anlagen für den kompletten Produktionsablauf gebaut und bis zur Anlagenvalidierung begleitet. Dabei waren die Muttergesellschaft und weitere Unternehmen der Gruppe vom Werkzeugbau (Zahoransky Köbelin) bis zur Automation und Verpackung (Zahoransky Systemtechnik) beteiligt.

Technik zum Bestücken des
Werkzeugs mit den Nadeln

Beginnend bei der Nadelzuführung ist man in der Lage, Nadeln zu vereinzeln, zu prüfen, auszurichten und zu umspritzen. Die langjährige Erfahrung im Vereinzeln von Filamenten in der Bürstenherstellung stand Pate bei der neu entwickelten Nadelvereinzelung, die jetzt in die industrielle Anwendung bei einem deutschen Medizintechnik-Hersteller umgesetzt wird. Diese Nadelvereinzelung besticht durch eine hohe Taktzahl und bietet den großen Vorteil mit Magazinen zu arbeiten. Die Magazine können nach dem Leergutprinzip beim Nadelhersteller befüllt und in den Prozessablauf der Nadelvereinzelung integriert werden.
Für das Bestücken der Nadeln wird dabei die von Zahoransky entwickelte Moldbar-Technik eingesetzt. Als Moldbar wird ein Werkzeugformteil bezeichnet, das außerhalb der Spritzgießform be- und entladen wird. Die Moldbar ist, abhängig vom Spritzgießwerkzeug, mit der entsprechenden Anzahl von Teilkavitäten ausgelegt. Sie nimmt in diesen eine passende Menge von Nadeln auf.
Bei der kundenspezifischen Anlage werden gleichzeitig acht Nadeln zum Umspritzen zugeführt. Je nach Kundenwerkzeug lassen sich aber auch bis zu 128 Nadeln zeitgleich verarbeiten. Beschickt wird die Vereinzelungsanlage mit gefüllten Magazinen, die in der Regel bereits geprüft und orientiert vom Nadelhersteller geliefert werden. Mittels eines Greifersystems werden die Nadeln in das Moldbar-Werkzeugformteil vereinzelt eingelegt und danach einem Transportkarussell übergeben. Diese Moldbar-Technik bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem direkten Einlegen der Nadeln in das Werkzeug. So sind zum Beispiel die Prüfungsmöglichkeiten der Nadeln wesentlich besser realisierbar, da sie außerhalb der Spritzgießmaschine erfolgen und somit den Zyklusablauf nicht beeinträchtigen.

Kameras kontrollieren den Prozess
vor und nach dem Umspritzen

Ein Werkstückträgersystem befördert die Nadelträger automatisch bis zu einer Prüfstation. Hier werden die Nadeln mit einem Sechs-Achs-Roboter zunächst der Prüfstation zugeführt und optisch mit einer Kamera auf eine hundertprozentig korrekte Lage kontrolliert. Anschließend übernimmt der Roboter die fertig umspritzten Teile aus dem Werkzeug und legt die aus der Prüfstation entnommenen Nadeln für den nächsten Spritzzyklus auf der auswerferseitigen Werkzeughälfte ein. Bevor die fertigen Produkte in einem Tray abgelegt werden überprüft die Kamera die umspritzten Teile in einer optischen hundertprozentigen Gut-Kontrolle. Sind Qualitätsfehler aufgetreten werden die Trays mit den fehlerhaften Teilen aussortiert. Sie beeinträchtigen den Anlagenrüstungsgrad somit nicht. Bei Qualitätsmängeln müssen nur die externen Nadelmagazine separiert werden. Die Zugänglichkeit zu den Arbeitsbereichen an der Spritzgießmaschine bleibt stets erhalten.

Eine Prozesssteuerung lenkt den
kompletten Fertigungsablauf

Von der Rohmaterial-Zuführung über
die Vereinzelung des Stückgutes bis hin zum Ausstanzen der laserbeschrifteten Tiefziehverpackungen lenkt die Zahoransky-Prozesssteuerung den kompletten Fertigungsablauf. Nach dem Tiefziehen der Blisterverpackungen entnimmt bei der vollautomatischen Anlage ein Roboter die umspritzten Nadeln vom seitlichen Zuführband und legt sie in die tiefgezogene Folie ein. In der nachfolgenden Siegelstation wird die über einen Rollenständer zugeführte Deckfolie automatisch verschweißt und danach zum Vereinzeln perforiert. In der anschließenden Station erfolgt das Ausstanzen der endgültigen Kontur des Blisters durch einen hochwertigen Vollschnitt, und die gezielte Ablage zur Weiterverarbeitung über ein separates Förderband. Möglich wäre im Anschluss auch die vollautomatisierte Weiterverarbeitung durch einen von Zahoransky Systemtechnik entwickelten Kartonierer.

NEUE TECHNOLOGIEN
Filament-Vereinzelung stand Pate

Mit steigenden Produktionsmengen stoßen bewährte Techniken bisweilen an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit, etwa wenn zu umspritzende Teile wie Nadeln zuvor noch geprüft werden müssen. So standen die Erfahrungen eines Werkzeug- und Maschinenbauers beim Vereinzeln von Filamenten in der Bürstenherstellung Pate bei einer neu entwickelten Nadelvereinzelung. Diese Nadelvereinzelung erlaubt eine hohe Taktzahl und bietet den großen Vorteil mit Magazinen zu arbeiten, die bereits beim Nadelhersteller befüllt werden und in den Prozess der Nadelvereinzelung integriert sind. Trotz der hohen Taktraten sind die Prüfmöglichkeiten für die Nadeln aber besser als es bisher möglich war.

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Harry Pruner