MULTIVAC Carrier Konzepte für einen produktschonenden Transport

In zunehmend komplexeren Produktions- und Verpackungsprozessen von Medizingütern und Pharmazeutika ist Automatisierung ein Schlüssel zum Erfolg.

Dabei lassen sich insbesondere die Produktzuführung, der Produkttransport sowie die Packungsvereinzelung und -abführung entlang des gesamten Verpackungsprozesses automatisieren. Doch nur eine intelligente Verknüpfung aller Linienkomponenten ist Garant für eine maximale Produkt- und Prozesssicherheit wie auch OEE.

Ein erhebliches Optimierungspotenzial lässt sich unter anderem bei der automatisierten Zuführung, Orientierung, Beladung, und dem Transport von Medizin- und Pharmaprodukten ausschöpfen. Neben unterschiedlichen Bandsystemen stehen Transportlösungen zur Verfügung, die z. B. instabile – rollende oder nicht stehende – Produkte schonend und sicher durch den gesamten Verpackungsprozess transportieren. Flexible Greifersysteme erfassen jedes einzelne Produkt, ohne es zu beschädigen – und tragen damit ebenfalls maßgeblich zu einer verbesserten Qualität sowie einer höheren Produkt- und Prozesssicherheit bei.

Carrier Konzepte für unterschiedlichste Anforderungen

Für einen schonenden Produkttransport entlang des Verpackungsprozesses sorgen insbesondere sogenannte Carrier Konzepte. Bei einem Carrier handelt es sich um eine Art Werkstückträger, der beispielsweise Produkte während der Assemblierungsschritte transportiert und nach der fertigen Assemblierung zum Verpackungsprozess bringt. Auch für den Transport von empfindlichen Gütern, die nicht im Bulk transportiert oder verpackt werden dürfen, kommt ein solches Konzept in Frage – ebenso wie für Produkte aus Glas, die transportiert und verpackt werden müssen, ohne dass es zu einem unerwünschten Glas-Glas-Kontakt kommt. „Mittels Carrier können außerdem mehrere Produkte gleichzeitig transportiert werden“, erklärt Luc van de Vel, Executive Vice President Food, Medical & Consumer Solutions bei MULTIVAC. „So lässt sich die Transportgeschwindigkeit reduzieren, ohne die Anzahl an Produkten zu minimieren. Die verringerte Geschwindigkeit sorgt dabei für eine höhere Prozessstabilität und einen permanent kontrollierten Transport der Produkte entlang der gesamten Prozesskette.“

Hinsichtlich der Produkte sind Carrier Systeme sehr flexibel, denn sie eignen sich für assemblierte Komponenten wie Injektoren, Schlauchsets, Katheter und Ventile genauso wie für Augentropfen-Ampullen aus Kunststoff und vorgefüllte Spritzen oder andere Behältnisse mit Wirkstoff, die Teil einer Kombinationspackung sind. Ebenso kann ein Carrier System für den Transport von vorgeformten Trays – mit oder ohne Inhalt – sowie von fertig versiegelten Packungen zur danach folgenden Sekundärverpackung genutzt werden.

Welche Vorteile bieten Carrier Konzepte?

Die Systeme lassen sich sowohl bei Tiefziehverpackungsmaschinen als auch bei Traysealern einsetzen. Dank der Modularität kann das Layout eines Carriers individuell gestaltet und optimal an die zur Verfügung stehende Fläche adaptiert werden – etwa in unterschiedliche Richtungen, in einem geraden oder auch mit einem runden Verlauf.

Aufgrund der gleichzeitigen Beladung von Produkten oder auch Packungen in einem Werkstückträger tragen Carrier Konzepte maßgeblich zu einer höheren Prozessgeschwindigkeit und damit Effizienz bei. Klar definierte Schnittstellen, auch zu vorgeschalteten Prozessen, sorgen für eine hohe Prozesssicherheit. Ein weiterer bedeutender Vorteil ist die integrierbare Pufferfunktion. Damit lassen sich Stopps im Prozess – etwa durch den Ausfall eines vor- oder auch nachgelagerten Prozesses – problemlos überbrücken, die Prozesse dadurch entkoppeln und ein kontinuierlicher Produktfluss sicherstellen. Dies ist von erheblicher Bedeutung, da solche Stopps in automatisierten Lösungen nicht selten zu großen Effektivitätsverlusten der gesamten Linie führen können.

Ein weiterer wichtiger Aspekt mit Blick auf die zunehmende Individualisierung von Produkten: Bei einer Kombination von Traysealer mit einem Carrier Konzept sind auch kleine Losgrößen – sogar bis hin zu Losgröße 1 – realisierbar.

Carrier Konzepte für den Produkttransport

Gängige Szenarien für Carrier Konzepte sind Anwendungen, in der Produkte unkontrolliert zur Verpackungsmaschine gelangen würden – oder, um vorgelagerte Assemblierungs- bzw. Fertigungs­prozesse mit der anschließenden Verpackungsmaschine zu verbinden.

So nutzt zum Beispiel ein britischer Hersteller, der sich auf Produkte zur Stoma-Behandlung, zur hydroaktiven Wundversorgung, zur Kontinenz- und Intensivpflege sowie auf Infusionsgeräte spezialisiert hat, spezielle Trays bzw. Carrier für die Zuführung von Infusionssets. Damit werden seine Produkte direkt von der Assemblierung mittels Transportband zur Verpackungsmaschine transportiert und kontrolliert dem Beladeprozess zugeführt.

Dabei ist jeder Carrier mit jeweils 40 Produkten bestückt. Die Infusionssets sind bereits orientiert, separiert und somit optimal für den Pick & Place Vorgang vorbereitet. Die einzelnen Infusionssets mit weicher Kanüle und einem integrierten one-touch Inserter werden mittels Delta-Robotern aus den Trägern übernommen und in die Kavitäten der Tiefziehverpackungsmaschine abgelegt. Überwachungssysteme überprüfen kontinuierlich, ob alle Produkte richtig und vollständig platziert sind. Der Abtransport der leeren Carrier erfolgt über ein weiteres Transportband. Diese stehen damit wieder für den Assemblierungsvorgang zur Verfügung, wodurch der Kreislauf von der Assemblierung und Produktzuführung mit dem Beladeprozesses und zurück geschlossen wird. Das Carrier System übernimmt während des Transports zudem eine Pufferfunktion und kann somit Mikro-Stopps und Störungen ausgleichen.

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Komplexes Carrier Konzept für Trayverpackungen

Sinnvoll lässt sich ein Carrier Konzept auch in Verbindung mit einem Traysealer einsetzen. Die vorgeformten Trays können dabei entweder manuell oder automatisiert, zum Beispiel mittels eines­­­ MULTIVAC Tray Denesters, in den Tray Carrier gespendet und über Bandsysteme zur Verpackungsmaschine transportiert werden.

Auf dem Weg zum Traysealer erfolgt, nach der Bestückung der Carrier mit Trays, das automatisierte Beladen der Produkte in diese vorgeformten Trays. Dabei werden die zu verpackenden unterschiedlichen Komponenten durch individuelle, auf das jeweilige Produkt ausgelegte Systeme der Maschine zugeführt. Vorgefüllte Spritzen werden beispielsweise auf Werkstückträgern transportiert. Kleine Komponenten wie Kappen, Hülsen oder Nadeln gelangen in der Regel als Bulkware zu einem Vibrationstopf, wo sie separiert und ausgerichtet werden. Produkte, die von einem vorgeschalteten Prozessschritt wie einer Kennzeichnungslösung kommen, lassen sich über eine Rollenbahn oder ein Bandsystem zuführen.

Die Beladung der Werkstückträger erfolgt mittels Pick-and-Place-Lösungen. Hierfür bietet das umfassende Portfolio von ­­­MULTIVAC modulare Automatisierungslösungen, die in Abhängigkeit von Produkt und erforderlicher Taktzahl mit einem oder mehreren Robotern ausgestattet werden können. Sie nehmen mit passenden Greifern die jeweiligen Produkte auf und legen sie zuverlässig und kontrolliert in der entsprechenden Kavität des Trays ab.

Die befüllten Trays, die aufgrund ihrer komplexen Ausformung oftmals nicht selbststehend sind, werden schließlich mit dem Carrier zur Siegelstation des Traysealers und anschließend zur Packungsentnahme transportiert. Dort entnimmt ein Handhabungsmodul die versiegelten Packungen aus dem Carrier. Je nach Anforderung erfolgt die Entnahme der Packungen einzeln oder zu mehreren Packungen gleichzeitig. Schlecht- und Leerpackungen werden automatisch ausgeschleust und die Gutpackungen dem nächsten Prozessschritt, z.B. dem Kartonieren, zugeführt.

Der Vorteil dieses individuell konfigurierbaren Rundläufersystems, das mittels mehreren einheitlichen Carriern erst die leeren Trays zur Beladung und dann die gefüllten Trays bis zum Ende der Verpackungslinie führt, besteht in seiner hohen Flexibilität. Bei kleineren Stückzahlen kann das Beladen der Produkte manuell, bei höheren Stückzahlen auch automatisiert erfolgen. Für das Fertigen von Kleinstserien lässt sich das zirkulierende Trägersystem mit nur einem Tray Carrier, für höhere Taktraten mit mehreren Carriern bestücken. Dabei ermöglicht die Modularität der Lösung, in Abhängigkeit der Investitionsbereitschaft oder der individuellen Anforderungen, einen schrittweisen Ausbau der Automatisierung in verschiedenen Stufen bis hin zu einem ganzheitlichen Verpackungskonzept, bei dem alle Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt und über ein einheitliches Bedienkonzept sicher steuerbar sind.

Modulares Automatisierungskonzept für das Verpacken von Augentropfen-Ampullen

Ein Unternehmen, das bereits die erste Umsetzungsphase eines solch komplexen, ganzheitlichen Konzepts erfolgreich abgeschlossen hat, ist auf das Abfüllen und Verpacken pharmazeutischer Produkte mittels Blow-Fill-Seal-Technologie spezialisiert. Gefüllte Augentropfen-Ampullen werden dabei in 4er- oder 5er-Steifen bedruckt und über ein Transportband der anschließenden Umverpackungslinie zugeführt. Ein MULTIVAC Vision System prüft die aufgedruckten Daten, erfasst die Orientierung und meldet die Position der Produkte über die IPC-Steuerung an ein Handhabungsmodul. Zwei Robotersysteme greifen dann nacheinander die Ampullen-Streifen vom Band und platzieren sie exakt und korrekt orientiert in Carriern. Sind die Druckdaten allerdings nicht in Ordnung, werden die Produkte vom Roboter nicht gegriffen. Sie fallen in einen Abfallbehälter.

Durch das Umsetzen der Ampullen vom Band in die Carrier sind die Produkte nun für nachgelagerte Prozesse wie beispielsweise Etikettieren, Tiefziehverpacken und Kartonieren exakt positioniert und ausgerichtet. Das Carrier System hat also die Aufgabe, die Produkte von der unkontrollierten Zuführung kontrolliert den folgenden Prozessschritten zuzuführen.

Das automatisierte Beladen der Produkte aus dem Carrier in Faltschachteln übernimmt ein weiteres Handhabungsmodul. Dabei werden jeweils zwei Stripes auf einmal vom Sauggreifer gegriffen und in den Faltschachteln abgelegt. Das System ist so flexibel ausgelegt, dass es viele verschiedene Produktkonfigurationen gewährleisten kann. Nach dem Befüllen wird die Faltschachtel automatisch verschlossen und anschließend gewogen. Fehlgewichtige Faltschachteln werden sofort ausgeschleust. In einem abschließenden Prozessschritt gelangen die gefüllten Faltschachteln über ein Transportband zu einem Casepacker und danach zu einem Palettiersystem.

Da der Abfüllprozess für Augentropfen ein kontinuierlicher Prozess ist, der nach Möglichkeit nicht unterbrochen werden soll, musste bei der Entwicklung einer geeigneten Lösung auch eine zuverlässige Pufferfunktion mit insgesamt zwei Puffertürmen für die abgefüllten Ampullen eingeplant werden. Hierbei ist der erste Turm für beladene Carrier vorgesehen, der zweite Turm puffert leere Träger.

Der erste Pufferturm kommt somit bei Bedarf nach dem Beladen der Plastikampullen in die Carrier zum Einsatz. Hier werden die befüllten Carrier gepuffert, falls eine nachgelagerte Maschine, etwa ein Etikettierer, eine Verpackungsmaschine oder ein Kartonaufrichter, ausfällt. Wenn ein beladener Carrier in den Pufferturm gelangt, wird aus dem zweiten Pufferturm ein leerer Carrier nachgeführt, da es sich um ein geschlossenes System handelt.

Eine sogenannte Reject Station vor dem zweiten Pufferturm stellt sicher, dass die Carrier, die in diesen Pufferturm gelangen, auch sicher leer – also ohne Produkte – sind. Alle Kavitäten der Carrier werden hierzu mit einer Lichtschranke überprüft. Sollte ein Ampullenstreifen im Carrier vorhanden sein, wird dieser Carrier aus dem System genommen und nach der vollständigen Entleerung dem System wieder zugeführt.

Fazit

Mit steigender Automatisierung von Produktionsprozessen wird die Anbindung einzelner Maschinen immer wichtiger. „Kritisch sind jedoch stets die Schnittstellen zwischen den einzelnen Modulen der Verpackungslinie“, resümiert Luc van de Vel. „Denn die Produkte müssen zwischen verschiedenen Anlagen bzw. Prozessschritten kontrolliert transportiert werden. Mithilfe eines Carrier lassen sich Produkte puffern und Schnittstellen kontinuierlich oder diskontinuierlich verbinden. So wird eine unabhängige Synchronisierung bis hin zu Stopps ermöglicht – ohne andere Prozesse zu unterbrechen. Somit steigern Carrier Konzepte die Effizienz einer Verpackungslinie und gewährleisten zudem eine maximale Produkt- und Prozesssicherheit.“

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