Aseptischer Werkzeugwechsler

Die spezifischen Anforderungen an Maschinen für den Pharmabereich, wie Sterilität, Handhabung hochpotenter Wirkstoffe und Flexibilität in der Produktion, erfordern neue Lösungen. Ein zentrales Problem bestand darin, dass für verschiedene Applikationen unterschiedliche Greifsysteme benötigt wurden, die aber aufgrund der Geometrie, der Verfahrwege und der hohen Masse nicht in einem System integriert werden konnten. Dabei muss die Maschinenkonstruktion hohen Reinheitsanforderungen entsprechen, wodurch die Komplexität weiter erhöht wird. Ein wesentliches Ziel war es, mit dem aseptischen Werkzeugwechsler den Weg für Maschinenkonzepte ohne Handeingriffe zu bereiten.

Ein entscheidendes Element in den Produktionssystemen des Abfüll- und Verpackungsanlagenherstellers Bausch+Ströbel sind Robotersysteme. Hierbei wird z.B. das Robotersystem Stäubli TX2-60 Stericlean+ mit einer nominellen Traglast von 3,5kg in zahlreichen Applikationen eingesetzt. Wird die nominale Traglast überschritten, ist eine Reduktion von Geschwindigkeit und Beschleunigung des Roboters erforderlich, wodurch die Leistung der Applikationen sinkt. Es liegt nahe, ein Werkzeugwechselsystem oder ein weniger flexibles System zum Greifbackenwechsel einzusetzen. Diese klassischen Systeme nutzen jedoch Bajonettverschlüsse oder Druckstücke, die problematisch zu reinigen sind. Und auch ein Greifbackenwechsel führt häufig dazu, dass Konturen nur unzureichend dekontaminiert werden können.

Aufgrund der beengten Reinraumbedingungen und der komplexen pharmazeutischen Prozesse mit variierenden Anforderungen, die von kleinen Glas-Einzelobjekten bis hin zu Maschinen-Equipment reichen, mussten in der Vergangenheit verschiedene Greifsysteme in einem Gehäuse integriert werden, wodurch große und schwere Werkzeuge entstanden. Nachteilig an kombinierten Greifsystem war die ausladende Kontur sowie die nicht optimale Nutzung der einzelnen Greifsysteme, die kostenintensive Konstruktions- und Simulationsarbeiten zur Folge hatten. „Ziel war es, bei Roboteranlagen die Leistung zu steigern und flexibel mit geringem Änderungsaufwand auf z.B. geänderte Behördenvorgaben oder Kundenwünsche reagieren zu können“, erklärt Philipp Wimberger, Gruppenleiter Software/Elektrotechnik bei Bausch+Ströbel.

Aseptischer Werkzeugwechsler als Lösung

Um diesen Herausforderungen gerecht zu werden, hat die Zimmer Group in enger Zusammenarbeit mit Bausch+Ströbel einen aseptischen Werkzeugwechsler entwickelt. Dieser Werkzeugwechsler bietet neben seiner vergleichsweisen leichten Bauweise eine Vielzahl weiterer Vorteile und legt den Grundstein für flexible, effiziente und sichere Automatisierungslösungen im Pharmabereich.

Der Werkzeugwechsler ist in der Lage, verschiedene elektrische, servoelektrische und pneumatische Greifsysteme aufzunehmen und zu betreiben. Ein besonderer Vorteil des Werkzeugwechslers ist seine Vielseitigkeit. Er kann schwere Formatteile direkt aufnehmen oder zusätzliche Prozessschritte wie z.B. die Reinigung mit einer Reinigungspistole vollautomatisch übernehmen. Auch Messgeräte zur Validierung und Qualifizierung lassen sich problemlos anbringen. Der Werkzeugwechsler ist mit einer siebenfachen Codierung konzipiert, somit werden unterschiedliche Werkstücke problemlos erkannt.

Sicherheit hat in der Pharmaproduktion oberste Priorität. Bei einem Stromausfall sorgt ein permanenter Elektromagnet dafür, dass keine Gefahrensituation entsteht, kein Produkt verloren geht und eine spätere Weiterfahrt möglich ist. Die elektrische Kontaktierung erfolgt über vergoldete Edelstahlkontakte, bei denen jeder Einzelkontakt sowie der Federweg mit einer pharmagerechten Dichtung nach Hygienic-Design-Vorgaben ausgestattet wurde. „Eine passende Lösung und Umsetzung der Zimmer Group für die Herausforderungen im pharmazeutischen Maschinenbau“, so Wimberger.

Qualitätssteigerung durch Reproduzierbarkeit

Ein viel diskutiertes Thema in der pharmazeutischen Industrie ist z.B. die automatische Reinigung der Anlage nach der Verarbeitung hochwirksamer Produkte. Stand der Technik sind Reinigungsverfahren nach Standardarbeitsanweisung, die von Bedienern durchgeführt werden. Dabei wird eine Sprühpistole in die Maschine eingeschleust und ein Bediener übernimmt die Reinigung der Maschine über Handschuheingriffe nach einem zuvor definierten System. „Durch die Aufnahme der Sprühpistole mithilfe des Werkzeugwechslers und der automatisierten Reinigungsbewegung ist eine höhere Reproduzierbarkeit gegenüber der manuellen Reinigung gegeben und damit eine Qualitätssteigerung“, erklärt Wimberger.

Das Wechselsystem ist komplett GMP-konform, sowohl was die Materialien als auch das Design angeht. Gute Voraussetzungen also für den Bio-Dekontaminationsprozess und das Wash-In-Place (WIP) nach Abfüllung von hochpotenten Substanzen. Überzeugt von der Lösung für die Pharma-Automation stellt die Zimmer Group den Werkzeugwechsler nun als Standardprodukt WMR2000 auch anderen Kunden zur Verfügung.