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Handling-Lösungen für die Medizin- & Pharmaindustrie

21. April 2021, 11:43 Uhr   |  Zimmer Group

Handling-Lösungen für die Medizin- & Pharmaindustrie
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Die E-Greifer eignen sich unter anderem für die Laborautomation.

Die Titelstory der medical design 2/2021

Die Zimmer Group zählt zu den weltweit führenden Herstellern von Automatisierungs-, Maschinen- und Dämpfungskomponenten sowie der Verfahrenstechnik. Darüber hinaus ist das Unternehmen auch wichtiger Partner zahlreicher namhafter Unternehmen – unter anderem aus den Bereichen Medizin und Pharma. 

Von Gregor Neumann
Presseverantwortlicher der Zimmer Group

Mit den 2017 eingeführten GEP2000-Greifern hatte die Zimmer Group eine elektrisch angetriebene Kleinteilegreifer-Serie aufgelegt, die vor allem für Montageaufgaben und das Handling von Kleinteilen wie zum Beispiel Teströhrchen in der Laborautomation konzipiert wurde. In der Corona-Pandemie entwickelten sich diese zu einem zentralen Hilfsmittel. So verwendet beispielsweise ein Schweizer Pharmaunternehmen die elektrischen Greifer. Diese unterstützen bei der Analyse von Corona-Proben in einem vollautomatischen System für die Labordiagnostik. 

Auch in einem chinesischem Corona-Testzentrum kommen die einfach anzusteuernden Greifer zum Einsatz und übernehmen dort unter anderem das Proben-Handling, zum Beispiel den zuverlässigen Transport und das sichere Öffnen der Deckel der hochinfektiösen Probenröhrchen. Für diese speziellen Aufgaben bieten die Greifer einstellbare Greifkräfte via IO-Link zwischen 40 N und 500 N und Backenhübe zwischen sechs und sechzehn Millimetern. Darüber hinaus sind die elektrischen Greifer frei positionierbar und mit einer mechanischen Selbsthemmung ausgestattet, die den Verlust beziehungsweise das Herunterfallen der hochinfektiösen Proberöhrchen – etwa bei einem Stromausfall – verhindern. So halten die Greifer die Probe auch ohne Stromversorgung fest. Ein weiterer Grund, der den Betreiber des chinesischen Testzentrums von den Greifern überzeugte, war deren Maximum an Robustheit und Zuverlässigkeit. So besteht das Gehäuse aus hartanodisiertem Aluminium und für die Führung haben die Entwickler der Zimmer Group auf eine seit Jahrzehnten bewährte Flachführung gesetzt. Damit können 10 Millionen Zyklen ohne Wartung bewältigt werden.

Cobot mit MRK-Greifer

Greifer versus Corona: Ein Cobotgreifer der Zimmer Group in der Klinik unterstützt beim Kampf gegen das Virus.
© Zimmer Group

Greifer versus Corona: Ein Cobotgreifer der Zimmer Group in der Klinik unterstützt beim Kampf gegen das Virus.

Doch auch außerhalb der Laborautomation sind die Produkte im Einsatz. Für einen deutschen Medizintechnikhersteller werden die Handhabungslösungen der Zimmer Group in Anlagen zur Abfüllung von sterilen Lösungen (Dialyse, Beutelabfüllung mit Zuckerlösung) verwendet. Bei einem anderen Kunden aus dem Healthcare-Bereich wiederum sind Radialgreifer bei der Bestückungs- und Handhabung der sogenannten Easy-Bags-Flüssignahrung unter anderem für beatmete Corona-Patienten im Gebrauch. 

Neben Flüssignahrung sind auch die Überwachungssysteme für Corona-Patienten überlebensnotwendig. Doch wer soll diese Apparaturen in Pandemie-Zeiten, wo es doch besonders um Abstand voneinander halten geht, bedienen? Das Unternehmen Cobot Team aus Portland (Oregon, USA) hat sich dazu entsprechende Gedanken gemacht. Das Ergebnis ist ein kollaborativer Roboter (Cobot) mit einem speziellen MRK-Greifer der Zimmer Group. Er unterstützt das Krankenhauspersonal, zum Beispiel bei der Anpassung der Sauerstoffmenge für die COVID-19 Patienten. 

Ein weiteres Anwendungsbeispiel – diesmal ohne Corona-Bezug – kommt aus Tunesien. Hier automatisieren Greifer und Schwenkeinheiten der Zimmer Group für die Firma SEA electronics eine Reinigungsmaschine für sterile Glasfläschchen. Die verwendeten Greifer der GPP5000 Baureihe mit ihrer robusten, hart beschichteten Stahl-in-Stahl-Profilnutenführung wurden für den echten Universaleinsatz konzipiert. Sie besitzen je nach Variante eine Reihe von Merkmalen (Schnelligkeit, hohe Greifkräfte, große Greifbackenlängen) und bieten somit für jede Anwendung die passende Lösung. Die Greifer warten bei Verwendung eines Protektors mit einer Dichtheitsklasse von IP67 auf – ideal für den Einsatz in Reinräumen beziehungsweise in den feuchten Umgebungsbedingungen der Reinigungsmaschine.

Handling im aseptischen Abfüllprozess von Pharmazeutika  

Abfüll- und Verpackungsprozesse sind das Spezialgebiet der Bausch+Ströbel Maschinenfabrik Ilshofen (B+S). Auf B+S Abfüll- und Verpackungsanlagen werden weltweit hochwertige flüssige und pulverförmige Arzneimittel, Spritzen, Vials, Karpulen oder Ampullen verarbeitet – angefangen mit der Objektreinigung und Sterilisierung bis hin zum Etikettieren oder der Spritzenmontage. 

Das VarioSys-System des Unternehmens ist ein flexibles Produktionssystem für biotechnologische Produkte und Pharmazeutika. Vor kurzem wurde dies erweitert und erlaubt nun ein vollautomatisches Öffnen von Tubs und ermöglicht RTU-Vials (RTU = Ready to use) im Nest (Verpa-ckungseinheit) vollautomatisch zu öffnen, denesten, füllen und zu magazinieren. Die Deckfolie der Tubs wird mithilfe eines thermischen Verfahrens gelöst, hierfür werden sie von einem Reinraumroboter beziehungsweise Greifer in die entsprechenden Positionen transportiert. Nach dem Öffnen entnimmt ein zweiter Greifer die RTU-Vials aus dem Nest und gibt diese an das nächste Modul zur Weiterverarbeitung im Bulk.

Greifer für das Nest-Handling

Ein GEH6000IL Greifer der Zimmer Group im Einsatz bei einer Reinraum-Applikation von Bausch+Ströbel
© Zimmer Group

Ein GEH6000IL Greifer der Zimmer Group im Einsatz bei einer Reinraum-Applikation von Bausch+Ströbel

Für das Nest- und Tub-Handling dieser speziellen Anwendung entschied sich B+S für eine Zusammenarbeit mit der Zimmer Group. Neben eines perfekten Zusammenspiels mit dem Roboter bestand eine große Herausforderung darin, dass die Greifer in einer Reinraum-Anlage eingesetzt werden. Dies schloss von vorneherein den Einsatz von pneumatischen Greifern – allein aus Platz-gründen wegen der Kabel und Abluft – aus. Daher entschloss man sich für eine rein mechatronische Greifer-Lösung.

Aufgrund der erwähnten Reinraumproblematik mussten die Greifer, da sie mit Spritzen und Vials beziehungsweise mit dem Nest direkt in Berührung kommen können, auf die Vorgaben der technischen Sauberkeit besonders Rücksicht nehmen. Handelsübliche Greifer sind vor einer Partikelübertragung und unliebsamen Partikelverschleppung nicht gefeit. Auch durch einen Kontaktabrieb beim Greifer selbst können lästige Fremdkörper entstehen. Für Konstrukteure sauberkeitssensibler Anlagen stellen sie daher eine besondere Herausforderung dar. Eine der ersten Konstruktionsmaßnahmen konzentrierte sich daher darauf, Partikeleintrag in den Prozess zu vermeiden. B+S wählte schließlich Greifer mit gut abnehmbaren und abgedichteten Einhausungen beziehungsweise Ummantelungen mit geschlossener Oberfläche.

Von entscheidender Bedeutung war für B+S auch, dass die Greifer flexibel sind. Die Anlage selbst ist ebenfalls sehr adaptiv beziehungsweise modular aufgebaut und die Verpackungsgrößen müssen jederzeit variieren können. So wurden mit dem GEH6180IL und dem GEH6040IL die zwei am besten passenden Greifer für die jeweilige Tätigkeit aus dem umfangreichen Portfolio der Zimmer Group ausgewählt. Beide elektrischen Greifer verfügen neben einem großen Hub über einen Servoantrieb mit integriertem Controller. Die bürstenlose Antriebstechnik garantiert neben einer individuellen Krafteinstellung noch zusätzlich eine Positions- und Geschwindigkeitsregelung. Auch die Sicherheit der Anlage sollte kein zu vernachlässigender Aspekt sein, da meist mit zerbrechlichem Glas und Kunststoff gearbeitet wird. So haben die Greifer auch eine mechanische Selbsthemmung, die verhindert, dass die Vials herunterfallen – selbst bei einem Stromausfall. 

Dass die Zimmer Group in der Lage war auch auf notwendige Modifikationen (zum Beispiel einen seitlichen Anschluss mittels Einbausteckverbinder beim GEH6180IL) innerhalb kürzester Zeit zu reagieren, kam B+S sehr entgegen. Ebenso die Tatsache, dass die Greifer nur über einen einzigen Kabelabgang verfügen – das stellte bei den sehr beengten Platzverhältnissen im Reinraum einen sehr großen Vorteil dar. Die Ausrüstung mit IO-Link erleichtert darüber hinaus das Auslesen von spezifischen Daten wie zum Beispiel Temperatur, Position oder Zyklusanzahl.

Noch bis vor wenigen Jahren wurden das Öffnen und Denesten von Tubs manuell gehandhabt. So wurde früher eigens ein Bediener für den Reinraum beschäftigt, der das Nest- und Tub-Handling über zwei Handschuh-eingriffe im Modul durchführte. Heute kann dieser Fertigungsschritt mithilfe von zwei Robotern und deren Greifern mit 100 % In-Prozess-Kontrolle (IPC) bei voller Maschinenausbringung (bis zu 60 Tubs pro Stunde) gehandhabt werden. Durch die Vollautomatisierung kann nun neben einer Kosteneinsparung durch geringeren Personalaufwand, vor allem die Prozesssicherheit erhöht werden. »Besonders die einfache Parametrisierung und die vielen Zusatzfeatures der GEH-Greifer konnten uns sehr überzeugen«, so Philip Messerschmidt und Andreas Höppel, Entwickler bei Bausch + Ströbel. Produktmanager Lukas Bindewald ergänzt: »Der rege und offene Austausch zwischen den Experten der Zimmer Group und unserem Team prägte die sehr gute Zusammenarbeit und bestätigte die Entscheidung für den Einsatz der Zimmer-Greifer«.

Links zu den Produkt-Serien

Exkurs: Hygiene-Türöffner gegen Keime

Neben einer Versorgung von Patienten mit Prothesen durch Komponenten der Zimmer GmbH Daempfungstechnik für das Medizintechnik-Unternehmen Ottobock ist noch zu erwähnen, dass die Zimmer Group auch eigene Produkte herstellt, die das Risiko einer Ansteckung vor Corona minimieren. So hat die Zimmer Kunststofftechnik GmbH – ein Tochterunternehmen der Zimmer Group – vor kurzem einen hygienischen und antibakteriellen Aufsatz für Türöffner vorgestellt. Der Hygiene-Türöffner Hand-Held erlaubt das Öffnen und Schließen von Türen mit dem Ellenbogen oder dem Unterarm. Dies reduziert die Verbreitung von Mikroorganismen und minimiert die Infektionsgefahr. Der Hand-Held ist mit den meisten Türklinken kompatibel, leicht zu montieren, schnell zu reinigen und eignet sich für den Einsatz in Unternehmen, Behörden, öffentlichen Gebäuden, Kliniken oder im privaten Umfeld. Mehr Informationen dazu finden Sie hier

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