Ein B&R Lineartransportsystem im Sondermaschinenbau für die Medizintechnik

Die Demonstrationsanlage der ProMoCurve besteht aus zwei Eckmodulen und einem Linearmodul (im Bild mit entfernten Frontabdeckungen). Alle Bilder: Strama-MPS

Quantität und Qualität sind gerade bei medizinischem Verbrauchsmaterial gleichermaßen wichtig. Ein Bearbeitungsschritt darf folglich nur wenige Sekunden dauern und muss absolut zuverlässig ablaufen. Bei den Produktionsanlagen handelt es sich daher fast immer um hochspezialisierte Sonderlösungen. „Wie die Bezeichnung schon nahelegt, ist eine Standardisierung im Sondermaschinenbau durch die erforderlichen Anpassungen der Montageprozesse an die produktspezifischen Gegebenheiten kaum oder nur auf sehr niedrigem Niveau möglich“, betont Andreas Höcherl, Head of Innovation & Strategic Projects MedTech bei der Strama-MPS Maschinenbau GmbH & Co. KG. „Uns ist es jetzt jedoch unter Einsatz des Transportsystems SuperTrak von B&R gelungen, die Standardisierung auf ein neues Niveau zu heben und trotzdem flexibel auf die Anforderungen des Kunden reagieren zu können.“

SuperTrak ist ein modulares flexibles Track-System, bei dem Shuttles mit Hilfe von Elektromagneten auf einer Transportschiene sicher, hochdynamisch und präzise bewegt werden. Anders als bei konventionellen, verketteten Werkstücktransportsystemen, wie Rundschalttischen oder Bandtransfersystemen, kann bei diesem umlaufenden Werkstückträgersystem für jedes Shuttle via Software ein individuelles Verfahrprofil hinterlegt werden. Eine Erweiterung des Transportsystems ist durch Hinzufügen weiterer Shuttles oder Schienensegmente problemlos möglich. Denn „Gerade medizinische Verbrauchsgüter werden in großen Mengen und über längere Zeiträume unverändert produziert. Daher laufen die Montageanlagen zur Produktion von Inhalatoren, Insulinpens, Stechhilfen oder Laboreinmalartikel regelmäßig rund um die Uhr. Für Produktvarianten oder neue Produkte werden in der Regel nicht bestehende Anlagen umgerüstet, sondern neue angeschafft“, erklärt der Fachmann.

Die magnetisch angetriebenen Shuttles des Werkstückträgersystems SuperTrak lassen sich individuell verfahren und positionieren.

Andreas Höcherl
Head of Innovation & Strategic Projects MedTech bei Strama-MPS Maschinenbau

„„Uns ist es […] unter Einsatz des Transportsystems SuperTrak gelungen, die Standardisierung auf ein neues Niveau zu heben und trotzdem flexibel auf die Anforderungen des Kunden reagieren zu können.““

Reduzierter Engineering-Aufwand, höhere Liefersicherheit

Die Ingenieure von Strama-MPS haben diese Eigenschaft von SuperTrak genutzt, um Maschinenmodule zu definieren, die sich entsprechend der Kundenanforderungen zu kompletten Anlagen kombinieren lassen, ohne das Anlagenkonzept ändern zu müssen. Derzeit sind drei standardisierte Modultypen verfügbar: Ein Linearmodul und zwei Eckmodule. Die Einhausung, der zentrale Köngswellenantrieb für die Prozessstationen und die feststehenden Teile des SuperTrak-Systems (Linearmotoren, Schienen, Stromversorgung, Steuerung) sind vordefiniert. Der Arbeitsraum mit den Kurvenscheiben, der Produktionsraum mit den Shuttles und der darüber befindliche Schaltschrank sind dabei mechanisch voneinander getrennt. Die Steuerungssoftware für SuperTrak läuft auf dem Automation PC 910, einem leistungsstarken Industrie-PC von B&R, und wurde von Strama-MPS bereits für Anlagen mit bis zu drei Linearmodulen ausgelegt.

Durch die kompakte Bauweise des SuperTrak-Systems können Prozessstationen auch innerhalb des Schienenovals angeordnet werden und so der vorhandene Platz in der Anlage effizienter genutzt werden.

Optimal planen

„Wie viele Linearmodule und welche Leistungsversorgungsmodule für den Betrieb der Shuttles erforderlich sind, lässt sich mit der Simulationskomponente der Engineering-Software von B&R schon in der Planungsphase sicher eruieren. Wir können aufgrund der Standardisierung und der Simulation viele Komponenten früher als bisher und mit weniger Abstimmungsaufwand bestellen sowie die Module bauen. Das leistet einen wichtigen Beitrag zur Liefersicherheit“, so Höcherl. „Zudem fallen weniger Engineering-Stunden an und wir können uns ganz auf die Auslegung der Prozessstationen und Montageabläufe konzentrieren.“

Ein Linearmodul ist gerade einmal 2,0 Meter lang und 2,3 Meter tief. Die Prototypenanlage, mit der Strama-MPS potenziellen Kunden die Möglichkeiten der Anlage und der Transporttechnik SuperTrak demonstriert, kommt mit einem Linearmodul aus und ist mit sechs Prüf- und Montagestationen für die Produktion von Kanülen ausgestattet. Die Taktzeit beträgt 1,7 Sekunden. Da jedes Shuttle mit einem Werkstückträger für vier Kanülen bestückt ist, die in den Stationen die Montageschritte parallel durchlaufen, beträgt die rechnerische Taktzeit pro Kanüle sogar nur 0,4 Sekunden.

Die SuperTrak-Shuttles lassen sich frei positionieren. Strama-MPS hat dies genutzt, um jede Kanüle vor eine Kamera zu fahren und einzeln zu fotografieren. Damit erreicht das Unternehmen höhere Fehlererkennungsraten.

Effizienz als Ziel

Prozessstationen, die weniger als die Taktzeit in Anspruch nehmen, können aufgrund der freien Positionierbarkeit von SuperTrak effizienter gestaltet werden. So werden bei der ProMoCurve nicht alle Kanülen gleichzeitig in der Messstation fotografiert und geprüft, sondern die Shuttles fahren die Kanülen einzeln vor die Kamera, sodass Einzelaufnahmen angefertigt werden können. Die damit erreichte höhere Auflösung ermöglicht eine präzisere Detektion von Fehlern. Nehmen Prozesse demgegenüber mehr als die geplante Taktzeit in Anspruch, kann die gewünschte kürzere Taktzeit durch ein Verdoppeln der betreffenden Station und Verteilen der Shuttles auf die beiden Stationen aufrechterhalten werden.

Trotz der geringen Standfläche bietet jedes Linearmodul Platz für bis zu 16 Prozessmodule, wie Höcherl hervorhebt. Damit lassen sich Anlagen mit 48 und mehr Stationen aufbauen. Die hohe Stationsdichte erreichen die Ingenieure von Strama-MPS, weil sie die Stationen wegen der kompakten Bauweise von SuperTrak innerhalb und außerhalb des Schienenovals platzieren können. „Damit passte SuperTrak optimal zu unserem Anlagenkonzept“, fügt Höcherl an. „Gerade im Reinraum, in dem unsere Kunden ihre Medizintechnikanlagen betreiben, ist jeder eingesparte Quadratzentimeter wertvoll.“ Damit sind noch längst nicht alle Möglichkeiten des Anlagenkonzepts ausgeschöpft. So ließen sich bei Bedarf weitere Stationen, wie zum Beispiel Be- und Entladestationen, in den Kurvenbereichen der Eckmodule installieren.

Das Paket überzeugt

Die kompakte Bauweise ist eines der Argumente, die bei der Entscheidung zugunsten des Transportsystems SuperTrak eine zentrale Rolle gespielt haben. Weitere wichtige Punkte waren die hohe Traglast, die Positionierungsgenauigkeit, das GMP-konforme Design sowie die Form der Zusammenarbeit, wie Höcherl hervorhebt. „Wir wollen mit unseren wichtigsten Lieferanten vertrauensvoll auf Augenhöhe kooperieren, uns gegenseitig unterstützen und technologisch voranbringen. Allen voran muss das Gesamtpaket überzeugen und das hat B&R geschafft.“