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Engel/Ypsomed Plattformstrategie: Mit klaren Standards schneller wachsen

Redakteur: Julia Engelke

Mehr Effizienz und Sicherheit, eine höhere Flexibilität und eine schnellere Industrialisierung – vor allem diese Argumente standen für Ypsomed im Mittelpunkt, im Zuge der weiteren globalen Expansion die Produktionsprozesse zu vereinheitlichen. Integrierte Systemlösungen von Engel spielen bei der neuen Plattformstrategie des Medizintechnikunternehmens eine Schlüsselrolle.

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Ypsomed expandiert. Zuletzt wurde in Schwerin ein neues Produktionswerk errichtet und mit voll-elektrischen Engel E-Motion Spritzgießmaschinen ausgerüstet.
Ypsomed expandiert. Zuletzt wurde in Schwerin ein neues Produktionswerk errichtet und mit voll-elektrischen Engel E-Motion Spritzgießmaschinen ausgerüstet.
(Bild: Ypsomed)
  • Standardisierung entwickelt sich in der Medizintechnikindustrie zu einem Trend
  • Mehr als 100 vollelektrische Engel E-Motion Spritzgießmaschinen für die weltweiten Ypsomed Standorte
  • Umstieg auf standardisierte Automatisierungszellen
  • Verstärkter Einsatz von servoelektrischen Werkzeugen

Die Zahl der an Diabetes erkrankten Menschen steigt weltweit jährlich um neun Prozent. Für Ypsomed, einem Entwickler und Hersteller von Injektions- und Infusionssystemen für die Selbstmedikation, bedeutet dies einen steigenden Absatz. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Burgdorf in der Schweiz setzt seinen weltweiten Expansionskurs konsequent fort. Zuletzt wurde im Norddeutschen Schwerin ein komplett neues Werk mit 13.500 Quadratmetern Produktionsfläche für Spritzguss und Montage errichtet. An seinen weltweiten Standorten produziert Ypsomed für die großen, namhaften Pharmaunternehmen Pens, Autoinjektoren und Pumpensysteme zur Verabreichung von flüssigen Medikamenten, wie beispielsweise Insulin.

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Die Entwicklung neuer Produkte und Herstellungsprozesse findet am Stammsitz statt. Dort befindet sich auch der eigene Werkzeugbau und das Technikum, wo neue Prozesse eingefahren werden, bevor sie in den weltweiten Werken in Serie gehen.

Größter Vorteil ist schnelle Industrialisierung

Lange Zeit bestand der globale Spritzgießmaschinenpark aus Maschinen unterschiedlicher Typen und Marken. „Das passte mit unserer Expansionsstrategie nicht mehr zusammen“, berichtet Frank Mengis, Chief Operating Officer (COO) von Ypsomed. Vor fünf Jahren fiel deshalb die Entscheidung zur Standardisierung. „Ziel der neuen Plattformstrategie ist es, die Effizienz, Sicherheit und Qualität weiter zu steigern und dabei zugleich unsere Prozesse zu vereinfachen.“

„Die Standardisierung entwickelt sich in der Medizintechnikindustrie zu einem Trend, und das nicht nur bei den Big Playern“, beobachtet Christoph Lhota, Leiter der Business Unit Medical des Spritzgießmaschinenbauers und Systemlösers Engel. „Ypsomed ist hierfür beispielgebend. Wir haben schon zu einem sehr frühen Zeitpunkt gemeinsam alle Spezifikationen bis ins Detail definiert, intensiv am Lastenheft gearbeitet und dieses dann konsequent umgesetzt.“

Mehr als 100 vollelektrische Engel E-Motion Spritzgießmaschinen wurden auf dieser Basis bislang für die weltweiten Ypsomed Standorte geliefert. Die Schließkräfte variieren – 800, 1600 und 2800 kN –, doch ansonsten gleicht eine Maschine der anderen. Bei der Auswahl der Optionen wurde in die Zukunft gedacht. Nicht alle Maschinen nutzen von Beginn an das gesamte Spektrum. Ziel war es vielmehr, spätere Nachrüstungen und die damit verbundenen Requalifizierungen zu vermeiden. Auf diese Weise spart die Plattformstrategie im laufenden Betrieb viel Geld und Zeit. „Jede Änderung, die nicht über das Change Management laufen muss, steigert die Effizienz“, so Lhota.

„Wir können jetzt an allen Standorten weltweit Spritzgießmaschinen quasi von der Stange bestellen“, sagt Mengis. „Der größte Vorteil aber ist die schnelle Industrialisierung. Die Qualifizierungspläne sind für alle neuen Maschinen identisch. Damit bringen wir neue Maschinen und neue Prozesse deutlich schneller in die Serie.“

Mit den vollelektrischen E-Motion Hochleistungsmaschinen sichert sich Ypsomed eine hochpräzise Null-Fehler-Produktion. Eine wichtige Voraussetzung für wettbewerbsfähige Stückkosten und die störungsfreie weitere Verarbeitung der Spitzgießteile. Ein Pen beispielsweise besteht – je nach Modell – aus elf bis 15 Teilen, die vollautomatisiert montiert werden.

Automatisierung auf kleinster Fläche

Die Spritzgießmaschinen machten den Anfang. Inzwischen hat Ypsomed auch für die Automatisierung der Spritzgießprozesse mit der Standardisierung begonnen.

„Wir haben mit Engel bei den Maschinen sehr gute Erfahrungen gemacht. Wir sind ein eingespieltes Team“, betont Mengis. „Deshalb haben wir uns entschieden, auch für die Automatisierung der Spritzgießprozesse Engel zum Partner zu nehmen.“

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Die E-Motion Spritzgießmaschinen werden jetzt mit Engel Viper Linearrobotern ausgerüstet. Zudem spielt die Compact Cell von Engel eine Schlüsselrolle. Bei der Entwicklung der Compact Cell setzte auch Engel auf Standardisierung. Durch ihren standardisierten Aufbau macht die neue Automatisierungszelle die Integration der unterschiedlichsten Automatisierungskomponenten sowie weiterer Downstream-Prozesseinheiten besonders einfach. Sie umschließt alle Komponenten und ist dabei deutlich schmaler als eine Standard-Schutzumwehrung.

„In Bezug auf die Stellfläche ist die Compact Cell unschlagbar“, betont Marlon Trachsel, Pro-cess Manager Production Technology bei Ypsomed in der Schweiz.

Einheitliche Bedienlogik für ein noch sichereres Arbeiten

Wie bei den Maschinen werden alle Compact Cells identisch ausgeführt, um eine größtmögliche Flexibilität zu erreichen. Damit nicht bei jedem Werkzeugwechsel auch die Peripherie umgerüstet werden muss, integrieren die Compact Cells sowohl für frei fallende Teile als auch die Softablage mittels Viper Roboter alle notwendigen Komponenten. Frei fallende Teile wie Nadelhalter, die in Millionenstückzahlen produziert werden, werden über ein Förderband und eine Dreiwegeweiche direkt in Boxen transferiert. Für die Gehäuseteile, die vom Viper Roboter aus den Kavitäten entnommen werden, stellt die Compact Cell Trays in zwei unterschiedlichen Größen bereit. Boxen- und Traywechsel erfolgen automatisch.

Ungeachtet des hohen Integrationsgrads stellt die Compact Cell sicher, dass sich die Maschinenbediener jederzeit schnell Zugang zum Werkzeugraum verschaffen können. Beim Öffnen der Compact Cell werden Boxen- und Traywechsler zur Seite geschoben.

Die Prozesseinheiten für Schüttgut und Softablage sind übereinander angeordnet. Auf diese Weise hält die Compact Cell die Automatisierung äußerst kompakt. „Wo heute fünf Fertigungszellen stehen werden es nach dem Umstieg auf die standardisierten Automatisierungszellen sechs Anlagen sein“, berichtet Trachsel. Besonders im Reinraum steigt damit deutlich die Kosteneffizienz.

Ein weiterer Vorteil der Standardisierung mit Engel Systemlösungen ist die einheitliche Bedienlogik über die gesamte Fertigungszelle. Die Roboter und weiteren Automatisierungseinheiten von Engel sind vollständig in die CC300 Steuerung der Spritzgießmaschinen integriert. Damit lässt sich der Gesamtprozess über das Maschinendisplay einstellen und beobachten. Die Produktionsmitarbeiter müssen sich für die Automatisierung nicht in eine weitere Steuerungsphilosophie einarbeiten. Mit dem Trend zu einer immer höheren Komplexität der Produktionsprozesse gewinnt dieser Aspekt zunehmend an Bedeutung. Eine einfache Bedienung reduziert das Fehlerrisiko und macht es umso einfacher, eine konstant hohe Qualität zu produzieren.

Digitalisierung treibt Trend zu servoelektrischen Werkzeugen

Auf der K 2019 wurde die Compact Cell bereits mit einer Medical-Anwendung präsentiert. Auf einer E-Motion Spritzgießmaschine wurden Gehäuseteile für medizinische Devices produziert. Die technologische Innovation liegt bei dieser Anwendung in der Aufsplittung des Spritzgießprozesses in zwei Komponenten mit dem Ziel, kürzere Zykluszeit zu erreichen. Da die Wanddicke der zylindrischen Devices aus Stabilitätsgründen nicht reduziert werden kann, eröffnet nur der Zwei-Komponentenprozess die Chance auf kürzere Kühl- und damit Zykluszeit. In einem 8-fach-Werkzeug in Vario-Spinstack-Technologie von Hack Formenbau, das eine vertikale Indexwelle mit vier Positionen besitzt, wird zunächst der Basiskörper aus Polypropylen geformt. Die zweite Position dient zum Kühlen und in der dritten wird eine weitere Schicht Polypropylen aufgespritzt. „Zwei dünne Schichten kühlen in Summe schneller ab als eine dicke“, erklärt Christoph Lhota. Entnommen werden die Teile in der vierten Position aus dem geschlossenen Werkzeug parallel zum Spritzgießprozess, was einen zusätzlichen Beitrag zu der sehr kurzen Zykluszeit leistet.

Das Zweikomponenten-Präzisionswerkzeug wird in dieser Anwendung vollständig servoelektrisch angetrieben, wobei eine von Engel neu entwickelte Software zum Einsatz kommt. Diese sorgt dafür, dass sich die servoelektrischen Bewegungen, zum Beispiel der Kernzüge, genauso steuern lassen wie hydraulische. Damit kann der Anwender ohne Zusatzqualifikationen die servoelektrischen Bewegungen selbst programmieren.

Mit der Software ebnet Engel dem verstärkten Einsatz von servoelektrischen Werkzeugen den Weg. Vorreiter für diesen Trend ist die Medizintechnik. Gründe für den Einsatz servoelektrischer Werkzeuge liegen in der besonders hohen Präzision der Bewegungen, der kompletten Ölfreiheit und immer öfter in der Digitalisierungsstrategie. „Servoelektrische Motoren bieten mehr Möglichkeiten für ein sensitives Monitoring qualitätskritischer Prozessparameter, um Störungen, Stillstände und anstehende Wartungsarbeiten früh detektieren zu können“, macht Gunnar Hack, Geschäftsführender Gesellschafter von Hack Formenbau, deutlich. Auf der K zeigte das Moldlife Sense System von Hack Formenbau das große Potenzial der Digitalisierung für die Werkzeugtechnik auf. Ähnlich wie es bei Spritzgießmaschinen intelligente Assistenzsysteme, wie IQ Weight Control oder IQ Flow Control von Engel, leisten, wird es auch beim Werkzeug in Zukunft möglich sein, kritischen Zuständen entgegenzuwirken, noch bevor Ausschuss produziert wird oder ein Schaden durch Verschleiß entsteht.

Buchtipp

Das Buch „Industrie 4.0: Potenziale erkennen und umsetzen“ bietet einen umfassenden und praxisorientierten Einblick in die Digitalisierung von Fertigung und Produktion. Zahlreiche Experten aus Industrie und Wissenschaft beleuchten in Einzelbeiträgen die Chancen und Risiken des digitalen Wandels und sprechen konkrete Handlungsempfehlungen aus.

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Chancen von Big Data und Künstlicher Intelligenz stärker nutzen

Assistenz und künstliche Intelligenz halten zunehmend Einzug in die Spritzgießproduktion. Sind die Systemwelten von Spritzgießmaschine und Werkzeug bislang noch voneinander getrennt, wird es in Zukunft möglich sein, die Datenwelten miteinander zu verschmelzen.

Auch bei Ypsomed ist das ein großes Thema. Die Standardisierung ist dort in der Digitalisierungsstrategie bereits verankert. Um die Chancen von Big Data und Künstlicher Intelligenz stärker nutzen zu können, arbeitet Ypsomed daran, die IT-Systeme der einzelnen Abteilungen im Unternehmen immer stärker miteinander zu verknüpfen. „Die Menge der generierten Daten steigt an, aber die Nutzung der Daten noch nicht“, macht Uwe Herbert, IT Manager von Ypsomed. „Wenn wir dieses Potenzial besser ausschöpfen, können wir die Qualität der Produkte und zugleich die Effizienz der Fertigungsprozesse noch weiter steigern.“

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