Modularer Baukasten für individuellen Einsatz

Automa­tisierung wirtschaftlich umzuset­zen ist auch für viele Labore, Uni­ver­sitäten und Insti­tute ein The­ma, das sehr hohe Pri­or­ität hat. Gesucht wer­den dabei in der Regel indi­vidu­elle Anla­gen in Los­größe 1, die ins Bud­get passen. Wartungs- und schmier­mit­tel­freie Por­tale von igus, die auf die jew­eili­gen Anforderun­gen der Kon­struk­teure zugeschnit­ten wer­den kön­nen, ermöglichen beispiel­sweise Abfül­lauf­gaben von bio­chemis­chen Flüssigkeiten.

„Unsere kun­den­spez­i­fis­chen Sys­teme für das kom­plexe Han­dling von Flüs­sigkeit­en sind weltweit im Ein­satz“, erzählt Ulf Niedergesäß, Kon­struk­teur beim hoch spezial­isierten Unternehmen M2-Automa­tion aus Berlin. Vor Ort entwick­elt und baut das Unternehmen seine Geräte zur Her­stel­lung von diag­nos­tis­chen Sys­te­men und Proben­prä­pa­ra­tion mit sehr geringem Dis­pen­sier­vol­u­men. Diese sind unter anderem für den Ein­satz in der medi­zinis­chen Forschung und Umwelt­an­a­lytik bes­timmt, beispiel­sweise für medi­zinis­che Mikrodis­pen­sier­sys­teme zum akku­rat­en kon­tak­t­freien Abgeben von chemis­chen und biol­o­gis­chen Flüs­sigkeit­en und Sus­pen­sio­nen im Piko- und Nanoliterbereich.

Variables kinematisches System

Für einen Kun­den aus dem Bere­ich Bio­an­a­lytik und Medi­z­in­tech­nik galt es kun­denin­di­vidu­ell eine neue Anlage zu kon­stru­ieren, die flex­i­bel unter­schiedliche Fül­lvo­lu­mi­na von 0,05 Mil­li­liter bis 500 Mil­li­liter in unter­schiedliche Gefäße automa­tisch abfüllt. Ein Ziel der Entwick­lung war es, ein robustes Sys­tem zu schaf­fen, das ein­fach zu bedi­enen und mit ein­er möglichst hohen Genauigkeit repro­duzier­bar den Dosier­vor­gang für unter­schiedliche Volu­mi­na und Viskositäten mit angemessen­er Geschwindigkeit durch­führt. Die Anlage sollte mit bis zu vier Tabletts bestückt wer­den. Die Ein­sätze wer­den für den jew­eili­gen Flaschen­typ passend hergestellt. Damit ist es möglich, jede erden­kliche Form von Gefäßen zu befüllen und sie gegebe­nen­falls auch noch Jahre später mit min­i­malem Aufwand umzurüsten. Die Posi­tion­ier­ge­nauigkeit liegt bei +/- einem Mil­lime­ter. Derzeit kön­nen bis zu 1.400 Flaschen in einem Anla­gen­durch­lauf befüllt wer­den. Das Achssys­tem posi­tion­iert die Füll­nadel präzise in jeden Flaschen­hals. Die max­i­male Ver­fahrgeschwindigkeit beträgt 300 m/s.

Bei der Kon­struk­tion der kun­den­spez­i­fis­chen Abfül­lan­lage hat sich Ulf Niedergesäß, der zuständi­ge Kon­struk­teur, entschlossen, auf ein schmier­mit­tel- und damit wartungs­freies drylin E‑Raumportal aus dem Hause igus zu set­zen. Bei den Por­tal­en des Unternehmens han­delt es sich um eine Kom­bi­na­tion von mehreren Lin­ear­ach­sen, die zusam­men eine mehrdi­men­sion­ale Bewe­gung real­isieren. Je nach Auf­gaben­stel­lung han­delt es sich um Flächen‑, Lin­ien- oder Raumpor­tale, die alle­samt ohne Schmier­mit­tel auskom­men. Die anschlussfer­ti­gen Por­tale bein­hal­ten vorkon­fek­tion­ierte drylin-Lin­ear­mod­ule bzw. drylin-Lin­ear­ach­sen mit NEMA Schrittmo­toren sowie alle für den Eigen­bau notwendi­gen Bauteile. Das schmier­mit­tel­freie Raumpor­tal ist ein­fach aufge­baut. Als x‑Achse kom­men zwei robuste hor­i­zon­tal ver­baute Zah­n­rieme­n­ach­sen drylin ZLW-0630 mit Motor zum Ein­satz. Es han­delt sich um die passende Lösung für leichte Ver­stell- und Posi­tion­ier­auf­gaben bei eingeschränk­ten Platzver­hält­nis­sen. Die Ein­bauhöhe beträgt lediglich 31 Mil­lime­ter. Bei ein­er Hublänge von 1.100 Mil­lime­ter, wovon tat­säch­lich 1.040 Mil­lime­ter ver­fahren wer­den, han­delt es sich bei der Achslänge um eine Spezialan­fer­ti­gung; sie beträgt son­st max. 1.000 Mil­lime­ter. „Hier ist flex­i­bel auf unseren Wun­sch, dem ver­lässliche Berech­nun­gen der Gesamtlö­sung zugrunde lagen, reagiert wor­den“, bestätigt Ulf Niedergesäß. Für die y‑Richtung wer­den zwei 600 Mil­lime­ter mech­a­nisch gekop­pelte, seitlich ver­baute Par­al­lelach­sen eben­falls der Bau­größe ZLW-0630 ver­wen­det. Als z‑Achse ist eine drylin GRQ-Zahn­stan­ge­nachse für das Dis­pen­sier­mod­ul gewählt wor­den. Der Hub beträgt 240 Mil­lime­ter, der über die gesamte Höhe genutzt wird und bei Bedarf jed­erzeit an andere Anforderun­gen skaliert wer­den kann. Damit steigt die Flex­i­bil­ität des Gesamt­sys­tems. „Es han­delt sich um eine robuste, kom­pak­te und wirtschaftliche Lösung, die die Posi­tion­ier­auf­gabe zu 100 Prozent erfüllt“, macht Ulf Niedergesäß klar. Dazu kommt der sehr ruhige Lauf der Achsen. „Das hat uns zusät­zlich überzeugt“, bestätigt der Konstrukteur.