Automatisierung Fügesysteme für die passgenaue und kontrollierte Fertigung

Auf der Suche nach geeigneten Fügesystemen für den Produktionsprozess eines Autoinjektors ist das Unternehmen Mikron bei der Firma Kistler fündig geworden. 18 elektromechanische Fügemodule sowie das integrierte Prozess­überwachungssystem unterstützen die Automatisierung der Montage, inklusive Kraft-Weg-Regelung, Datenübertragung und Rückverfolgbarkeit.

Anbieter zum Thema

Camozzi Automation GmbH

FOBA Laser Marking + Engraving | ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie GmbH

PIA AUTOMATION HOLDING GMBH

Kistler Instrumente AG

Die Mikron Switzerland AG im schweizerischen Boudry ist der Hauptsitz der Division Mikron Automation. Das Unternehmen ist auf die Automation für komplexe Fertigungsprozesse spezialisiert. Mit mehr als 700 Mitarbeitern und Standorten in Denver, Kaunas, Singapur und Shanghai hat Mikron laut eigenen Angaben über 3.800 Montagelösungen an seine Kunden ausgeliefert. Das Unternehmen liefert skalierbare und kundenspezifische Systeme für die Branchen Medizintechnik, Pharma, Automotive, Elektroindustrie sowie Konsumgüter und stellt u. a. Pens, Autoinjektoren, Inhalatoren, Spritzensysteme, patientennahe Diagnostik, Airbagteile, Relais und Steckverbinder her.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 5 Bildern

Jean François Bauer ist Head of Marketing & Business Development bei Mikron Automation. Er erklärt: „In den letzten zehn bis 15 Jahren haben Pharma und Medtech enorm an Fahrt aufgenommen. Dort generieren wir heute den Löwenanteil unseres Umsatzes. Deshalb liefern wir nicht nur hochvolumige Lösungen – mit einem Durchsatz von mehreren 100 Teilen pro Minute –, sondern auch skalierbare Systeme mit sehr kleinem bis mittlerem Durchsatz. Der Grund dafür ist, dass klinische Studien und Montagetests in verschiedenen Stufen vorgenommen werden müssen, bevor ein Medizinprodukt auf den Markt kommt und die Massenproduktion richtig losgeht.“ Um so flexibel und effizient wie möglich zu sein, setzt Mikron Automation auf einen modularen Plattform-Ansatz: Standardisierte Maschinen können je nach Kundenbedürfnis und Anwendung passend ausgelegt und spezifiziert werden.

Präzise Assemblierung inklusive Prozessdokumentation

In einem aktuellen Projekt für einen großen Pharmakonzern nutzt Mikron Automation elektromechanische Fügesysteme von Kistler zur Integration in zwei Fertigungszellen. Jörg Besold, Projektmanager bei Mikron Automation, ist für alle Design- und Entwicklungsschritte vom Kick-off eines Projekts bis zur Endabnahme vor Ort beim Kunden verantwortlich. Er beschreibt die Anforderungen wie folgt: „Bei der Montage eines Autoinjektors müssen mehrere Plastikteile und eine Spritze genau und kontrolliert zusammengefügt werden. Wir nutzen zwölf Servopressen von Kistler für die eine und weitere sechs für die andere Zelle – auf diese Weise können wir die notwendigen Schritte verdreifachen, um das gewünschte Volumen von über 100 Teilen pro Minute zu erreichen.“

Das Fügemodul NCFT von Kistler ist eine elektromechanische Servopresse, die speziell für kleine Kräfte in einem weiten Messbereich von 0,05 bis 1,5 kN entwickelt wurde. In Kombination mit dem Prozessüberwachungssystem Maxymos NC wird die Kontrolle aller Bewegungen und Kräfte erreicht – plus detaillierte Prozessdokumentation auf der Basis piezoelektrischer Kraftmessung.

„Wir hatten bereits in der Vergangenheit Kraft-Weg-Sensorik von Kistler in Kombination mit dem Maxymos-System eingesetzt“, erinnert sich Besold. „Aufgrund der hohen Anforderungen dieses Projekts haben wir uns für die High-End-Lösung entschieden. Sie bietet Kraft- und Positionskontrolle und dazu umfassende Prozessdaten zu jedem Produkt. Die direkte Integration der Module in die Automatisierungsumgebung per OPC UA erlaubt es uns, zwei Produktvarianten gleichzeitig zu fertigen – die unterschiedlichen Parameter-Sets werden von der Maschinensteuerung an die Maxymos-NC-Einheiten gesendet, die die Fügemodule steuern.“ Alle Produktionsdaten und Qualitätsparameter werden in einer Datenbank gespeichert. Ein in jedes Produkt eingravierter Matrixcode sichert 100 Prozent Rückverfolgbarkeit für den Endkunden. Darüber hinaus hat Mikron eine Qualitätsprüfung für jeden einzelnen Schritt in beide Fertigungszellen integriert und sichert damit einen hohen Qualitätsstandard zum Wohl der Patienten.

Kundenspezifische Auslegung erfüllt hohe Anforderungen

Da die NC-Fügesysteme bei Mikron zum ersten Mal zum Einsatz kamen, fand ein gemeinsamer Workshop am Hauptsitz von Kistler in Winterthur, in der Schweiz, statt. „Auch wenn die Maxymos-Systeme einfach zu integrieren sind, war es besonders für unsere Softwareingenieure hilfreich zu lernen, wie man den gesamten Fügeprozess mit der Maschine synchronisiert und optimiert“, erzählt Besold.

Um die Anforderungen im vorgesehenen medizinischen Umfeld zu erfüllen, wurden zusätzliche Anpassungen vorgenommen. André Signer, Vertriebsingenieur bei Kistler, berichtet: „Zunächst haben wir einen Audit Trail am System integriert. Zweitens haben wir unser NCFT-System, welches standardmäßig nach ISO 14644-1 Reinraumklasse 8 zertifiziert ist, für die Produktion in Reinraumklasse 7 bereit gemacht. Außerdem mussten wir die Schmierstoffe in sämtlichen Modulen austauschen, um mit den Anforderungen konform zu sein.“

Nach einem erfolgreichen Montagetest und der Freigabe durch den Endkunden übergibt Mikron die Automationslösungen und die Massenfertigung beginnt. Jörg Besold fasst zufrieden zusammen: „Kistler hat seinen Ruf in Sachen hohe Genauigkeit nicht umsonst: Diese Fügesysteme liefern herausragende Prozesskontrolle für unsere komplexen Montagevorgänge und werden deshalb sicher auch zukünftig eingesetzt. Auch dank ihnen haben wir bei diesem Projekt ein sehr hohes Niveau an Qualitätssicherung und Rückverfolgbarkeit erreicht.“

Weitere Artikel über Auftragsfertigung und Fertigungseinrichtungen finden Sie in unserem Themenkanal Fertigung.

(ID:47573301)