Eine prozesssichere, also stillstandfreie Montage mit einer direkten Verkettung des vorgelagerten Spritzgießens – dieses hohe Ziel hatte Kunststoffteilehersteller Gindele vor Augen, um den Großauftrag des Schweizer Unternehmens Medela für einen […]
Eine prozesssichere, also stillstandfreie Montage mit einer direkten Verkettung des vorgelagerten Spritzgießens – dieses hohe Ziel hatte Kunststoffteilehersteller Gindele vor Augen, um den Großauftrag des Schweizer Unternehmens Medela für einen medizinischen Sekretbeutel zu erfüllen. Mit den Partnern robomotion und Herrmann Ultraschall wurde die große Anlage mit vier 6-Achs-Robotern und über 50 Montageschritten als Grauraumproduktion umgesetzt.
Dr. Andreas Wolf, robomotion, und Matthias Gindele betrachten den Sekretbeutel (Foto: Gindele/Herrmann Ultraschall)
Die direkte Montage des Sekretbeutels erfordert einen Ablauf aus insgesamt 52 Einzelschritten: Dies sind zum Teil einfache Schritte wie Umorientierungen von Bauteilen in Drehstationen, aber auch komplexe Operationen, wie die Montage eines Rückschlagventils oder das 100% dichte Verschweißen eines Filterdeckels. Als Fügetechniken sind von Medela aus das Heißschweißen und das Ultraschallschweißen spezifiziert, da beide Verfahren bereits validiert sind. Wichtig ist der Nachhaltigkeitsaspekt der Anlage: jedes Teilstück soll vorab auf Qualität geprüft werden – dadurch ist eine frühzeitige Ausschleusung möglich und die teure
Ultraschallschweißeinheit in der Gesamtanlage (Foto: Gindele/Herrmann Ultraschall)
Weiterbearbeitung von defekten Teilen wird unterbunden.
Konzeption der Anlage ist Herkulesarbeit
Der Automationsspezialist robomotion aus Leinfelden-Echterdingen legt die Anlage nach folgendem Raster aus:
- Spritzgießen: Deckel, Filterdeckel sowie Kleinteile.
- Förder- und Greifer Technik: eine spezielle Auslegung der Formnester auf dem Werkstückträger ist notwendig, ebenso eine spezielle Greifer Technik. Vier 6-Arm-Roboter von Kuka sind auf der Anlage im Einsatz.
- Beutelmontage inklusive des vorspezifizierten Heißschweißens.
- Zuführung eines Filtermediums, welches in eine Aussparung im Deckel eingelegt wird.
- Ultraschallverschweißung des Filterdeckels. Die Anforderungen: 100% Dichtheit und einwandfreie Oberflächen.
- Qualitätsprüfung: optisch und mittels Druckluft.
- Bedruckung zur Einzelrückverfolgbarkeit pro Stück (Traceability).
- Ablegen und Verpacken.
Viel R&D für tonnenschweres Werkzeug
Sekretbeutel der Firma Medela (Foto: Gindele/Herrmann Ultraschall)
Das Spritzgießwerkzeug für den Auftrag stellt Gindele selbst her. Denn mit Feinwerktechnik ist die Firma groß geworden. Für den Sekretbeutel baut das Unternehmen ein Mehrfach-Werkzeug und steckt sehr viel Entwicklungsarbeit hinein. Das Werkzeug ist ausgelegt für die Deckel-Einzelteile, die später miteinander verschweißt werden. Die unterschiedlichen Schussgewichte waren die erste Herausforderung. Die zweite Herausforderung war die Zykluszeit und die damit verbundene Optimierung der Kühlung. Gindele kann mit dem 2,8 Tonnen schweren Werkzeug alle Anforderungen lösen und erreicht schnelle Zykluszeiten.
Filtermedium mittels Ultraschall einschweißen
Die Gesamtanlage in der Produktion bei Gindele (Foto: Gindele/Herrmann Ultraschall)
Ein Filterstück, das für die Belüftung zuständig ist, wird in eine Aussparung im Deckel des Sekretbeutels eingelegt. Die Fügeaufgabe ist das Verschweißen des Filterdeckels mit dem Deckel. Die Schweißnaht muss einer Druckprüfung standhalten und absolut dicht sein. Die Oberflächen müssen nach der Schweißung optisch einwandfrei aussehen.
Medela hatte als Fügeverfahren für den Filterdeckel bereits Ultraschallschweißen spezifiziert. Dafür sind die in der Medizintechnik erforderlichen Validierungen bereits vorhanden. Auch die Nahtgestaltung ist vorgegeben. Gindele holte sich hier als Technologielieferanten Herrmann Ultraschall ins Boot: konzipiert wird eine Vorschubeinheit mit 20 kHz, sowie das zugehörige Schweißwerkzeug, Sonotrode genannt.
Die Gesamtanlage in der Produktion bei Gindele (Foto: Gindele/Herrmann Ultraschall)
Eine vorhandene Validierung zu verwenden heißt, vorgegebene Prozessfenster einhalten zu müssen. Allerdings müssen aufgrund der Materialchargen von unterschiedlichen Herstellern Prozessanpassungen vorgenommen werden, denn die Materialien schweißen unterschiedlich. Das Projekt zeigt deutlich, dass Kunststoff eben doch nicht immer gleich Kunststoff ist. Hier unterstützen die Parametrierungsmöglichkeiten des Ultraschallschweißens. Kaum ein anderes Fügeverfahren kann so feinfühlig eingestellt werden.
Die Anlage arbeitet 24/7 mit einer gewünscht hohen OEE. Alle 5 Sekunden wird ein Beutel produziert. Vor einer direkten Prozessverkettung mit dem Spritzgießen schrecken Automatisierer eigentlich zurück. Das Zauberwort ist Synchronität – erreicht durch gutes Teamwork und verlässliche Absprachen.
Matthias Gindele: „Wir sind verglichen zu Medela ein kleines Unternehmen mit knapp 60 Mitarbeitern und mussten uns das Vertrauen des Großkunden erst erarbeiten – aber die Chemie stimmte von Anfang an und nach dem zweiten Arbeitsessen wusste ich, dass wir das schaffen können.“
www.gindele.de; www.medela.com; www.herrmannultraschall.com
Medela mit Sitz im Kanton Zug/Schweiz wurde 1961 von Olle Larsson gegründet. Das Unternehmen wird heute von seinem Sohn Michael Larsson geleitet. Medela hat zwei Unternehmensbereiche, „Human Milk“, mit weltweit anerkannter Grundlagenforschung und führend in der Entwicklung und Herstellung von Stillprodukten und Gesamtlösungen, und „Healthcare“, spezialisiert auf die Entwicklung und Herstellung von hochwertigen medizinischen Vakuumtechnologielösungen. Medela hat 19 Tochtergesellschaften in Europa, Nordamerika und Asien, vertreibt ihre Produkte in über 100 Länder und beschäftigt weltweit über 1.700 Mitarbeitende. www.medela.com
