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Sepro Robotique

Automation für mehrere Millionen Teile täglich

| Redakteur: Peter Reinhardt

Bei der Herstellung von Pipettenspitzen kommt es auf Geschwindigkeit an. Robot-Systeme sind dem Menschen hierbei deutlich überlegen. Doch die Automation hat noch einen weiteren entscheidenden Vorteil: Sie senkt das Risiko von Kontaminationen.

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Entnahme der Pipettenspitzen aus dem Werkzeug: Der spezielle Greifer des Robot-Systems (im Bild links) übergibt die Teile an die zweite Fixierstation außerhalb des Werkzeugbereichs.
Entnahme der Pipettenspitzen aus dem Werkzeug: Der spezielle Greifer des Robot-Systems (im Bild links) übergibt die Teile an die zweite Fixierstation außerhalb des Werkzeugbereichs.
( Bild: SSI )

Das kalifornische Unternehmen Scientific Specialties Inc. (SSI) ist Hersteller von einmalig und mehrfach einsetzbaren Spritzgießteilen – vor allem für medizinische Bereiche und wissenschaftliche Labore. SSI gehört zu den weltweit führenden Lieferanten von Spritzenkörpern, Pipettenspitzen, Analyseplatten und -systemen sowie weiterer Produkte für die DNA-Forschung.

Da Laboranalysen heute nicht mehr manuell, sondern hochautomatisiert und mit sehr hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden, erfolgt die Produktion von Pipettenspitzen bei SSI in Großserie – millionenfach pro Tag.

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„Für unsere Pipettenspitzen setzen wir Werkzeuge mit bis zu 32 Kavitäten ein und erreichen Zykluszeiten von lediglich acht Sekunden“, erklärt Betriebsleiter Anthony Mac Cracken.

Wo Menschen arbeiten,drohen Kontaminationen

Das bedeutet, dass mit jedem Werkzeug mehr als eine viertel Million Pipettenspitzen pro Tag gefertigt werden, sodass die Tagesproduktion bei mehreren Millionen Pipettenspitzen liegt. Das geht nur mit effizienter Automation. SSI setzt hierfür auf servoangetriebene Robot-Systeme und nachgeordnete Peripherien von Sepro America.

„Wir setzen automatisierte Systeme etwas anders ein als andere Spritzgießer“, erklärt Mac Cracken. Weil die Kunden DNA-Testreihen fahren, sei es besonders wichtig, dass alle Analyseprodukte frei von jeglicher Verschmutzung bleiben. Wo Menschen arbeiten, besteht jedoch auch immer ein gewisses Kontaminationsrisiko. „Sicher werden Robot-Systeme nie müde und brauchen keine Pausen. Das trägt zur Steigerung der Produktionseffizienz bei“, weiß auch Mac Cracken. Aber der eigentliche Grund für deren Einsatz sei, dass damit Spritzgießmaschinen und Bediener wirksam voneinander getrennt werden, was die Gefahr von Kontamination signifikant senkt.

SSI betreibt drei Automationszellen zur Herstellung von Pipettenspitzen rund um Spritzgießmaschinen von Arburg. Die ersten installierten Robot-Systeme fürs Teilehandling waren Linearroboter des Typs Sepro S5-15, die speziell für die komplexe Highspeed-Entnahme von Spritzteilen entwickelt wurden. Vor etwa zweieinhalb Jahren realisierte Sepro dann die erste von jetzt insgesamt drei Automationsanlagen, die perfekt mit den bereits installierten Robot-Systemen zusammenarbeiten. Speziell designte Entnahmegreifer an den Drei-Achs-Robotern entnehmen die Pipettenspitzen aus den Werkzeugen. Die Spitzen werden an den verjüngten Enden gegenüber den Öffnungen gegriffen und müssen mit der spitzen Seite nach unten in Sammelplatten gesetzt werden. Dazu übergibt der Entnahmegreifer die Spritzteile an eine Wendestation außerhalb der Spritzgießmaschine. Die Aufnahmeplatte wird um 90 Grad geklappt, damit die Bauteile mit der Spitze nach unten und damit richtig orientiert in eine dritte Fixierstation abgelegt werden können.

96 Pipettenspitzen jederzeit richtig positionieren

Diese dritte Fixierstation transportiert die Teile dann weg von der Spritzgießmaschine und positioniert sich über einer Separierstation aus Kunststoffrohren. Die Rohre sorgen dafür, dass alle Pipettenspitzen in die richtige Position auf den Sammelplatten für 96 Spitzen gebracht werden. Eine servobetriebene bewegliche Plattform positioniert sich drei Mal unter diesem Röhrensystem, um jeweils bis zu 32 Spitzen aufnehmen zu können. Ein Kamerasystem sorgt dafür, dass fehlerhafte Pipettenspitzen automatisch separiert werden und nur i.O.-Artikel auf die Sammelplatten gelangen.

Eine der drei Produktionsanlagen unterscheidet sich leicht von den beiden anderen. Diese Konfiguration kommt ohne die zweite Übergabestation zwischen Greifer und Transportplatte aus. Da diese Anlage kleinere Pipettenspitzen herstellt, ließen sich die Kunststoffröhren für den Teileabwurf so konstruieren, dass die Spitzen sich dort drehen und lagerichtig in die Sammelplatten fallen.

Die gesamten Automationskomponenten wurden bei Sepro America in Pittsburgh montiert und dort auch funktionsgeprüft, bevor sie zu SSI nach Kalifornien gingen. Mac Cracken hat bereits die nächste Produktionszelle in Auftrag gegeben, die vor allem beim Werkzeugwechsel einige neue Eigenschaften aufweist, die sich noch einmal zeitsparend auswirken.

„Viele Unternehmen bauen Linear-roboter“, verdeutlicht Mac Cracken, „aber Sepro kann uns das ganze Paket aus Technik, Inbetriebnahme, After-Sales-Service und fortlaufender Betreuung liefern“, was ein großer Vorteil sei. So kann etwa die gesamte Automatisierung über eine zentrale Steuerungseinheit programmiert und bedient werden. Das bedeutet auch nur eine Software-Version und eine Bedienphilosophie. „Damit müssen unsere Bediener nur ein System erlernen, nicht mehrere. Und wenn es hier wirklich einmal Probleme gibt – was im täglichen Betrieb jeder Produktionsautomation vorkommen kann –, dann müssen wir nur eine Nummer anrufen, damit uns geholfen wird“, berichtet Mac Cracken aus der Praxis.

Insgesamt hat SSI heute zwölf Robot-Systeme von seinem Ausrüster Sepro im Einsatz. Neun davon arbeiten entweder direkt im Verbund mit Spritzgießmaschinen ohne angebundene Peripherie oder mit eigens im Haus entwickelter Automation. 46 der Spritzgießmaschinen kommen von Arburg, ergänzt durch drei Anlagen von Negri Bossi. Insgesamt deckt der Maschinenpark damit einen Schließkraftbereich zwischen 500 und 2.200 kN ab. Sepro ist im Moment der einzige Lieferant für Komponenten zur Anlagenautomation bei SSI.

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