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Tribo-optimiert ist gar nicht kompliziert

| Redakteur: Peter Reinhardt

Schmier- und wartungsfrei, zuverlässig und langlebig: Das sind Anforderungen an Konstruktionselemente für Laborgeräte. Wie wichtig dabei die Rolle tribo-optimierter Kunststoffe ist, wird am Beispiel eines Gerätes zur Passage von adhärenten Zellen deutlich: Über 90 Kunststoffprodukte sind hier im Einsatz.

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Enthält über 90 Kunststoffprodukte: Beim Innocyte-Laborgerät für die automatisierte Zellpassage spielt Schmiermittelfreiheit eine besonders wichtige Rolle.
Enthält über 90 Kunststoffprodukte: Beim Innocyte-Laborgerät für die automatisierte Zellpassage spielt Schmiermittelfreiheit eine besonders wichtige Rolle.
( Bild: Innocyte )

Mit zunehmendem Bedarf an tierischen und humanen Zellen wächst auch der Bedarf an Geräte- und Automatisierungslösungen für die Life-Sciences-Industrie. Die Innocyte GmbH hat nun eine neue Technologie entwickelt, die die Lücke zwischen aufwändiger manueller Arbeit und kostenintensiven Großanlagen füllt. „Wir bringen mit split.it das weltweit erste Benchtop-Gerät für die automatisierte Zellpassage auf den Markt“, berichtet Innocyte-CEO Roland Huchler. „Es fügt sich nahtlos in die Labor-abläufe ein, entlastet von zeitraubenden manuellen Routinearbeiten und steht zugleich für Ergebnissicherheit und Produktivität.“ Das macht das Gerät für Zelllabore interessant, die in so unterschiedlichen Gebieten wie der Biotechnologie, der Veterinärmedizin, Pharmazie oder Kosmetik arbeiten. Sie haben unterschiedlichste Zielsetzungen und Rahmenbedingungen, sind sie doch auch in verschiedenen Bereichen wie der Grundlagenforschung, Wirkstoffforschung, Toxikologie oder der regenerativen Medizin tätig.

Innovative Ideen möglich machen

Beim Laborgerätebau kommt es auf günstige Einstiegskosten, niedrigen Wartungsaufwand, präzise Ergebnisse mit guter Reproduzierbarkeit, gute Reinigungseigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit an. „Für uns spielt die Schmiermittelfreiheit eine besonders wichtige Rolle. Wir müssen eine negative Einflussnahme auf den Prozess der Passage unbedingt vermeiden“, so Elias Schiele, Leiter der Produktion bei Innocyte. Sein Kollege David Jenaro, Leiter der Entwicklung, ergänzt: „Bei split.it handelt es sich um eine komplette Neuentwicklung. Für uns war in diesem Zusammenhang enorm wichtig, dass wir im Vorfeld die einzelnen Maschinenelemente ausprobieren und testen konnten.“ Die große Auswahl, eine schnelle Bemusterung und hohe Verfügbarkeit sind für den Laborgerätehersteller entscheidend in der Zusammenarbeit mit Igus. „Obwohl von Anfang an klar war, dass wir auf keine hohen Stückzahlen kommen, haben wir innerhalb kürzester Zeit die benötigten Katalogartikel zur Verfügung gestellt bekommen. Dazu kamen ein kompetenter Service und fachliche Beratung, auf die wir jederzeit zurückgreifen konnten“, so Jenaro.

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Über 90 Komponenten aus Kunststoff in einem Gerät

Aufgrund der teuren Elektronik wird bei split.it weitgehend auf elektrische Antriebe verzichtet, die Prozessverkettung funktioniert über Steuerkurven sowie eine komplexe Fluidik. Innerhalb des Gerätes sind über 90 Kunststoffprodukte von Igus verbaut. Es wird die gesamte Bandbreite des Angebotes rund um das Thema tribo-optimierte Kunststoffe genutzt: Im Detail handelt es sich um verschiedene Iglidur-Gleitlager mit und ohne Bund, Drylin-Linearführungen und Gewindetriebe, Igubal-Gelenklager, Energiezuführungen und Chainflex-Leitungen.

Und so funktioniert split.it: Über einen Touchscreen wird das Protokoll für die einzelnen Schritte der Passage eingegeben. Die Mutter-, Tochter- und Medienflaschen werden in das Gerät eingestellt und das Programm gestartet. Das Andocken der Flaschen erfolgt dann automatisch und steril. Am Ende der Passage werden die Tochterflaschen entnommen. Der Einsatz dieses neuen Gerätes lohnt sich bereits für Anwender mit mittleren Passagezahlen pro Woche. In allen Bereichen, bis auf die hoch komplexe Inline-Sterilisation, setzen die Konstrukteure von Innocyte auf die vielfältigen technischen und wirtschaftlichen Vorteile der Hochleistungskunststoffe von Igus. Verschleißfest bieten sie die erforderliche Basis für den Automatisierungsprozess.

Flexible Lösungen als Standard auf Lager

„Wir setzen in erster Linie auf hochwertige Standardangebote und schätzen die hohe Produktvielfalt“, so Schiele. Bei Igus stehen insgesamt mehr als 100.000 Standardprodukte aus Kunststoff im Baukastensystem kurzfristig ab Lager zur Verfügung. Dazu kommen applikationsspezifische Sonderbauteile, die ebenfalls schnell erhältlich sind. Aspekte wie hohe Geschwindigkeiten, Temperaturen und Drücke sowie Chemikalienbeständigkeit und FDA-Zulassung stellen insgesamt zusätzliche Pluspunkte dar. Schiele kommt es darüber hinaus auf Wartungsfreiheit, geringen Verschleiß und daraus folgend hohe Standzeiten sowie Anwenderfreundlichkeit an. „Um die 20 Prozent der Maschinenelemente werden zweckentfremdet eingesetzt“, verdeutlicht Schiele. „Geringe Anpassungen haben uns die genau richtige Lösung ermöglicht.“

Von Motoraufhängung und Mutterflaschenhandling

Die Leistungsfähigkeit der Kunststofftechnologie zeigt sich an vielen Stellen im Benchtop-Gerät. Es beweisen neben verliersicheren Clipslagern für Blechdurchführungen, Präzisionsaluminiumwellen für niedrigste Reibwerte und Verschleiß auch Rollenlager für Bewegungen mit einem geringen Laufwiderstand ihre Funktionalität. Der Einsatz von Polymerkugellagern wird zurzeit geprüft. Allein über 20 schmierfreie Kunststoffgleitlager aus unterschiedlichen Iglidur-Werkstoffen sind in dem Laborgerät verbaut. Schmierfreie Polymer-Gleitlager sind beispielsweise bei der Aufhängung des Motors im Einsatz. Zudem werden sie zweckentfremdet als Abstandshalter zwischen Motor und Blech genutzt. Dabei ist von Vorteil, dass es keinerlei Probleme mit Toleranzen und Temperaturschwankungen gibt. Einfach montiert, werden Arbeits- bzw. Reibgeräusche auf ein Mindestmaß reduziert.

Auch im Handling der Ausgangs- oder sogenannten Mutterflasche beweisen Kunststofflager ihre Flexibilität. Hier werden die Zellen aufbereitet. Die Flasche muss schwenken, damit sie eingestochen werden kann, um die jeweiligen Medien und Flüssigkeiten darauf zu verteilen. Die Nadel, die in die Mutterflasche einsticht, ist ursprünglich über den kompletten Weg von einer Feder geführt worden. Nachteil dieser Federführung ist, dass sie nach dem kompletten Einstechvorgang im Zickzack auf der Nadel liegt und an der Federführung schleift. Das macht Geräusche und erhöht langfristig die Bruchgefahr. Dagegen helfen zwei Federn mit jeweils halber Länge. Ein kleiner Blechteller, in den ein Polymerlager eingepresst wird, stützt die beiden Federn ab und führt sie in der Mitte zentriert. So ist dauerhafte Stabilität garantiert.

Das Bewegen der Mutterflaschen, die auf einem Schlitten gehalten werden, wird über eine Steuerkurve realisiert. Es erfolgen eine Schwenk- und anschließend eine Linearbewegung. Die Bewegungsführung wird über die gesamte Länge über eine robuste, schwingungsarme und besonders leise Drylin-Linearführung realisiert. Ihr Spiel kann manuell eingestellt werden, sodass die Führung maßgeschneidert an die Anforderungen vor Ort angepasst werden kann.

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Leichte Kunststoffenergiekette beweist Stabilität

Nicht zuletzt beweist beim Mutterflaschenhandling eine sehr kleine und leichte Kunststoffenergiekette ihre Stabilität. Auf dem Schlitten befinden sich Aktoren und Sensoren, die abfragen, ob die Flasche richtig eingelegt ist. Dazu kommen ein Hubmagnet und eine Heizmatte. Für die elektrischen Anschlüsse steht vergleichsweise wenig Platz zur Verfügung. Um eine dauerhafte Funktionsfähigkeit zu garantieren, kommen in der Energiekette zwei Chainflex-Steuerleitungen für besonders kleine Biegeradien zum Einsatz. Es stehen damit genügend Adern für die jeweiligen Aufgabenstellungen zur Verfügung. „Wir setzen heute auf die Systemlösung und beziehen Energieketten und zwei Steuerleitungen aus dem Hause Igus. Damit können wir unseren Kunden langfristig die Funktionssicherheit ihres Laborgerätes garantieren“, ist Schiele zufrieden.

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