Klein-Kunst für Diagnoseprodukte

Die Auf­gaben dieser Maschi­nen­lö­sung sind äußerst klein: Das Dosier­vol­u­men begin­nt im Mikro­liter-Bere­ich und endet bei 125 ml – und damit ist die Band­bre­ite riesig. Eine extrem hohe Füll­ge­nauigkeit kennze­ich­net diese „Start up-Anlage“ zudem, die bere­its auf mehr Leis­tung und Automa­tisierung vor­bere­it­et ist.

Die Pro­duk­tvielfalt des jun­gen, auf­streben­den Her­stellers von Diag­nos­ti­ka ist stark wach­send. Je nach Seg­ment wer­den auch kleinere Los­größen pro­duziert. Zahlre­iche Gebinde aus Kun­st­stoff wer­den ver­ar­beit­et, darunter nicht stand­feste Sarst­edtröhrchen in den For­mat­en 0,5 ml und 2 ml sowie Kun­st­stoff-Flaschen in den For­mat­en 20 ml, 60 ml und 130 ml – zum Teil in unter­schiedlichen Formgebungen.

Die zen­trale Her­aus­forderung dieses Pro­jek­ts bestand darin, bei den Kle­in­st­men­gen ab 50 µl eine Füll­ge­nauigkeit von +/- 2 % abso­lut zu erzie­len und dauer­haft zu garantieren. Zur Verdeut­lichung: Beim Ziel­gewicht von 50 µl ist damit eine Abwe­ichung von max­i­mal 1 µl erlaubt! Die ver­wen­de­ten Füllschläuche und Füll­nadeln weisen einen Innen­quer­schnitt von 0,2 mm auf. In diesem Bere­ich sind nicht nur präzise Dosier­vorgänge eine tech­nis­che Leis­tung. Auch die Gewicht­skon­trolle bewegt sich an der unteren Gren­ze dessen, was exakt mess­bar ist. Nicht weniger als 2.000 Ran­dom-Mes­sun­gen wur­den im Vor­feld für den Kun­den durchge­führt, um damit die Prozess-Sta­bil­ität des Peri­staltik-Füll­sys­tems bzw. die Repro­duzier­barkeit der Ergeb­nisse zu dokumentieren.

Präzision an der Grenze zur Messbarkeit

Die nicht stand­festen Behält­nisse wer­den aus einem Bunker her­aus in einen Sortier­topf trans­portiert. An ihrem Flaschen­hals weisen diese Sarst­edtröhrchen“ Aus­buch­tun­gen auf. Daher kön­nen die Behält­nisse aus dem Sortier­topf in einen lin­earen hän­gen­den Trans­port über­führt wer­den. Einen anderen Weg nehmen die stand­festen Flaschen. Hier sorgt ein Scheiben­sortier­er für die Ori­en­tierung der Behält­nisse zum lin­earen Trans­port­sys­tem. Alle Behält­nisse wer­den an einem Maschi­nen-Rundläufer getak­tet verarbeitet.

Zwei Peri­staltikpumpen bilden die Dosier­sta­tion: Für die Kle­in­st­men­gen 50 µl bis 10 ml ste­ht das Schlauch­pumpen­sys­tem OPTIMA OP 45 und für die größeren For­mate OPTIMA OP 75 bere­it. Dosiert wird jew­eils ein­stel­lig. Im Anschluss wer­den aus einem Sortier­topf mit angeschlosse­nen Bunker die Kun­st­stof­fver­schlüsse vere­inzelt und zuge­führt. Ein Schwenkarm mit Greifer übern­immt je einen Drehver­schluss und set­zt diesen aufs Behält­nis auf, um sogle­ich mit vorgegeben­em Drehmo­ment zu verschließen.

An der nach­fol­gen­den Sta­tion erhal­ten die Behält­nisse ein Etikett aufge­spendet. Die Infor­ma­tio­nen dazu wer­den am zen­tralen HMI der KUGLER FLEXOFILL Anlage eingegeben. Lediglich der Pro­duk­taus­lauf unter­schei­det sich je nach Behält­nistyp: Wer­den die Sarst­edtröhrchen ver­ar­beit­et, gelan­gen die Behält­nisse über einen aktiv­en Gutauss­chub und eine „Rutsche“ zur Weit­er­ver­ar­beitung. Über den zweit­en „Aus­gang“ am Rundläufer und eine Rutsche wer­den die fehler­haften Behält­nisse aus­geschleust. Die stand­festen Kun­st­stoff-Flaschen gelan­gen nach dem gle­ichen Sys­tem in den Aus­lauf, hier jedoch über ein Trans­port­band bzw. das Über­schieben in eine manuelle Ent­nahmes­ta­tion. For­ma­tum­stel­lun­gen sind in 30 bis 40 Minuten erledigt.

Für die sehr hohe Füll­präzi­sion – ins­beson­dere in Bezug auf die Kle­in­st­men­gen – hat Opti­ma Phar­ma eine externe Inprozesskon­trolle instal­liert. Der Anla­gen­be­treiber selb­st legt fest, nach welchen zeitlichen oder Men­gen­in­ter­vallen eine Kon­trolle durchge­führt wer­den muss. Diese Funk­tion ist auf hoher Ebene pass­wort­geschützt. Die Anla­gen­s­teuerung fordert automa­tisiert zur Inprozesskon­trolle auf und fährt dafür die Mas­chine leer. Sie gibt dem Bedi­ener die weit­ere Vorge­hensweise vor. Im ersten Schritt sind vorge­wo­gene Behält­nisse an definiert­er Posi­tion in der Anlage einzuset­zen. Nach dem Bestäti­gen des Vor­gangs pro­duziert die Mas­chine die einge­set­zten drei bis fünf Behält­nisse. Diese wer­den manuell ent­nom­men und auf der exter­nen Wäges­ta­tion in unmit­tel­bar­er Nähe der Füll- und Ver­schließan­lage bruttoverwogen.

Erst mit dem Rück­über­tra­gen der Net­to­gewichtswerte in die Steuerung der Anlage und der Bestä­ti­gung auch dieses Vor­gangs kann der reg­uläre Pro­duk­tion­s­modus fort­ge­führt wer­den. Die in die Anlage rück­über­tra­ge­nen Net­to-Füll­gewichte nehmen Ein­fluss auf die Steuerung des Füll­sys­tems und opti­mieren die Füll­präzi­sion. Zweit­er Vorteil dieses Sys­tems ist, dass der Prozess mit doku­men­tiert wird. Die gemesse­nen und über­tra­ge­nen Stich­proben wer­den von der Steuerung der Opti­ma Mas­chine ins Char­gen­pro­tokoll über­nom­men. Somit bein­hal­tet die Doku­men­ta­tion sowohl die Anzahl der Stich­proben als auch der Gewichtswerte. Der Kunde des Anla­gen­be­treibers erhält nur ein Doku­ment mit allen Dat­en zur Charge.

„Start up“-Anlage in bester Qualität

Der Kunde wün­schte drei Aus­baustufen, die ihm die Möglichkeit geben, flex­i­bel auf eine zunehmende Nach­frage reagieren zu kön­nen. In der aktuellen Basic-Aus­baustufe der KUGLER FLEXOFILL liegt die Leis­tung je nach For­mat bei 200 bis 600 Behält­nis­sen / h. Höhere Leis­tungsstufen kön­nen jed­erzeit ein­gerichtet werden.

Weit­ere Ratio­nal­isierungsmöglichkeit­en: Die bish­er manuelle Rück­über­tra­gung der Füll­gewichte kön­nte durch eine automa­tisierte Kop­plung der Waage und der Steuerung der Opti­ma Anlage erset­zt wer­den. Die bish­er manuelle Drehmo­men­tkon­trolle wäre zudem durch eine Mes­sein­heit im Ver­schließkopf erset­zbar, die inline den Anzugswert misst und doku­men­tiert. Bei­de Optio­nen sind – soweit notwendig – bere­its vorbereitet.