Die boomende Medizintechnik zeichnet sich immer wieder durch neue Entwicklungen aus. Getrieben werden diese meist durch Aspekte der Konkurrenzfähigkeit im internationalen Vergleich. Um an Standorten in Industrieländern Massenartikel noch kostendeckend produzieren zu können, muss die eingesetzte Technik produktiv arbeiten und Prozesse, die vor- oder nachgelagert zum fertigen Artikel führen, in eine automatisierte Fertigung integrieren.

Dieser Tendenz sind allerdings von mehreren Seiten Grenzen gesetzt. Die Spritzgießlösungen, die in diesen Bereichen zum Einsatz kommen, müssen trotz Rationalisierung einwandfreie Teile in Serie liefern. Wobei das Handling der Komponenten schnell und reibungslos erfolgen muss, obwohl oft kleinste oder komplexe, filigrane Teile Verwendung finden.

Prozessintegration bedeutet bei der Produktion von Einwegkanülen das Durchbrechen der herkömmlichen Vorgehensweise, die Nadeln in die im Spritzgießverfahren hergestellten Luer-Lock-Körper einzukleben. Vielmehr werden die in ein Spritzgießwerkzeug eingelegten Nadeln jetzt direkt mit einem hochwertigen Luer-Lock aus Kunststoff umspritzt. Damit entfällt nicht nur der Prozessschritt des Einklebens, auch der Einsatz von eventuell schädlichen, UV-härtenden Klebern ist nicht länger erforderlich.

Diese Art der Inlineproduktion minimiert die Ausschussraten, vereinfacht die Qualitätssicherung und erhöht die Prozesssicherheit. Weitere Vorteile sind laut Berthold Schopferer, Head of Business Development and Sales der Systemtechnik bei Zahoransky: „Es kann keine Kontaminaton durch schädliche Partikel stattfinden, da das Einführen der Nadel in den Luer-Lock-Körper entfällt. Ebenso verringert sich das Risiko einer Verschmutzung dieses Körpers und es besteht keine Verletzungsgefahr bei der Nadelverarbeitung. Größere Freiheiten beim Kanülendesign gehen schließlich mit mehr Komfort bei der Weiterverarbeitung einher, denn die Luer-Lock-Körper kommen bereits lageorientiert aus der Spritzgießmaschine.“

Für das Umspritzen konzeptioniert

Für die Fertigung der medizinischen Einwegkanülen kommt eine vertikale Spritzgießmaschine des Typs Allrounder 275 V zum Einsatz. Diese wurde speziell zum Umspritzen von Eingeleteilen konzipiert. Die Freiraum-Schließsysteme kommen ohne Säulen im Arbeitsbereich aus, so dass das Werkzeug frei zugänglich ist. Servoelektrische Dreh- oder Schiebetische ermöglicht das gleichzeitige Einlegen und Entnehmen von Spritzteilen für kurze Zykluszeiten und auch die Einbindung in automatisierte Produktionslinien ist, wie das Beispiel zeigt, problemlos möglich.

Jeweils acht Injektionsnadeln werden zunächst aus einem Nadelmagazin über ein Needle Feed System (NFS) von Zahoransky vereinzelt. Von dort aus werden die acht abgeteilten Nadeln über ein Handling in eine Moldbar auf Station Eins eines Karussells übergeben. Diese Dreheinheit basiert auf dem IDP- (Integrated Dental Production) Konzept des Unternehmens. Auf Station 2 erfolgt eine Kamerainspektion der acht Nadeln. Dabei wird auf Anwesenheit, Länge und Verzug geprüft. In Station Drei findet der eigentliche Spritzprozess statt. In dem in der Fertigungszelle vertikal eingebauten 8-fach-Werkzeug werden die Nadeln direkt mit PP umspritzt.

Die Zykluszeit liegt inklusive des Einlegens der Moldbar in das Werkzeug bei lediglich rund acht Sekunden. Die Leerstationen Vier bis Sechs können für zusätzliche optionale Prozessschritte genutzt werden, die sich je nach Kundenvorgabe unterscheiden. Zum Beispiel können hier die Spritzlinge visuell oder auf ihre Durchgängigkeit geprüft werden und auch Prozessschritte wie das Silikonisieren und Aufbringen der Kanülenkappe sind möglich. Auf Station Sieben findet die Entnahme der fertigen Luerlock-Kanülen statt. Station Acht ist schließlich zur Aufnahme der erkannten „Nicht-in-Ordnung-Teile“ vorgesehen.

Die Konfiguration ist aber auch ein Beispiel für Produktionseffizienz durch Reduzierung der Arbeitsschritte. Hierzu hält Berthold Schopferer fest: „Die Integration vor- und nachgelagerter Arbeitsschritte in den Spritzgießprozess verbessert zunächst einmal Materialfluss und Logistik. Das Verketten von Schritten beschleunigt auch den Fertigungsprozess. Außerdem schaffen automatisierte Zuführung der Einlegeteile sowie schonende Entnahme des Endprodukts Prozesssicherheit und steigern die Produktivität. Schließlich wird der Ausschuss durch eine Inline-Qualitätssicherung und direkte Verpackung minimiert. Alle diese Maßnahmen erhöhen deutlich die Gesamtanlageneffizienz (OEE).“

Vor- und nachgelagerte Arbeitsschritte integrieren

Eine Automation ist nur so gut wie die Summe ihrer Komponenten, deshalb sollte auch die Technik für vor- und nachgelagerte Arbeitsschritte im Produktionsprozess integriert sein. Dies gilt auch für das Abteilen und Vereinzeln der Nadeln, aber auch für die sich der Kanülenfertigung anschließende Verpackung.

Berthold Schopferer verdeutlicht die Zusammenhänge so: „Für die Nadel- und Lanzetten-Verarbeitung bieten wir wechselbare Nadelmagazine zur Befüllung außerhalb des laufenden Prozesses, eine effiziente Nadelvereinzelung von bis zu 400 Nadeln pro Minute ohne Kontamination durch manuelle Eingriffe oder ein Kontrollsystem zum Ausrichten der Nadelspitzen an. Durch eine kundenoptimierte Komplettlösung in Modulbauweise lässt sich eine entsprechende Prozesssicherheit sicherstellen. Reinraumtauglichkeit und kompakte Aufstellmaße sind dabei selbstverständlich. Darüber hinaus können wir auch bei der medizintechnischen Validierung nach GMP helfen.“ Die Anlage zum Umspritzen der Kanülen ist so ausgelegt, dass weitere Prozessschritte problemlos koppelbar sind, wie zum Beispiel eine Blister-Verpackungsmaschine.

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Über den Autor

Susanne Palm ist im Marketing bei Arburg in Losburg tätig. presse_service@arburg.com