Roboterintegration So generieren Roboter Mehrwert in der Arzneimittel-Produktion

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Die gezielte Integration von Industrierobotern ist für Automatisierungsspezialisten in der Pharmabranche ein echter Lösungsbeschleuniger – von der Arzneimittelherstellung bis zur Apothekenautomatisierung.

Die pharmazeutische Produktion ist hochgradig automatisiert, um praktische und finanzielle Zielsetzungen zu realisieren. Nur ein hoher Durchsatz und eine geringe Fehlerquote sichern eine gute Rentabilität. Darüber hinaus lassen sich durch den Wegfall menschlicher Eingriffe Verunreinigungen vermeiden, was eine hohe Qualität und Verbrauchersicherheit sicherstellt.

Die Prozessabfolge und das Layout der Produktionslinie können komplex sein und die gesamte Fertigungsanlage kann eine große Bodenfläche beanspruchen – eine Herausforderung für die Konzeptionierung. Und: Die resultierende Anlage kann bei herkömmlicher, kundenspezifischer Fabrikautomation sehr teuer werden.

Roboter in der Arzneimittelproduktion

Eine gängige Vorgehensweise ist der Einsatz von Industrierobotern, die bestimmte Vorgänge innerhalb der Prozessabfolge übernehmen – vor allem, wenn Objekte einzeln bewegt oder positioniert werden müssen. Ein Systemintegrator kann die Vorteile der Robotertechnologie als Lösung nutzen, die zugleich benutzerfreundlich und kosteneffektiv ist. Der Konstrukteur programmiert den Roboter durch Einlernen oder mithilfe einer Simulation mittels einer grafischen Software. Häufig ist ein handelsüblicher, vom Roboterhersteller oder einem Drittanbieter gelieferter Greifer für die jeweilige Aufgabe geeignet. Andernfalls kann ein kundenspezifisch entwickelter Greifer die Lösung sein.

Roboterförderung

Das planen die besten Robotikländer in Sachen Roboterzukunft

Die gezielte Integration von Robotern ermöglicht eine kompakte und kurzfristig lieferbare Produktionslinie und erspart die individuelle Auslegung mit Hilfe klassischer Automatisierungstechniken. Sie werden häufig dort verwendet, wo Transportieren und Palettieren benötigt wird. Zu den typischen Aufgaben gehören die

• Handhabung und Sortierung von Tabletten, Kapseln, Ampullen und anderen Materialien

• Aufnehmen, Platzieren und Ausrichten von Produkten wie Flaschen, Kartons und Trays

• Befüllen und Verschließen von Behältern

• Einlegen von Tabletten, Kapseln und Ampullen in Blisterverpackungen

• Anbringen von Etiketten an Behältern

• Verpacken fertiger Produkte in versandfertige Kartons

• Auswahl und der Zusammenbau von Bauteilen, aus denen z. B. Tablettendosen und Spritzen hergestellt werden.

• Inhaltsstoffe für Arzneimittelformulierungen mischen und dosieren

Außerdem kann ein Scara-Roboter, wenn Artikel in Großpackungen vom Lieferanten angeliefert werden, solche Artikel, wie leere Flaschen, gezielt einzeln von einem Palettenstapel aufnehmen. Ein intelligenter Sortierer verbessert die Kommissionierung von Artikeln, indem er sie zwischen den Entnahmevorgängen neu ausrichtet. Der Artikel kann dann bei Bedarf korrekt orientiert und ausgerichtet und anschließend zum Befüllen, Etikettieren und Verschließen auf ein Förderband oder eine Palette abgelegt werden.

Roboter erweitern Optionen

Für Pick&Place-, Sortier-, Verpackungs- und Montageprozesse können unterschiedliche Robotertypen eingesetzt werden:

Scara-Maschinen werden häufig aufgrund der Verbindung von hoher Geschwindigkeit und Wendigkeit mit großer Reichweite und Tragfähigkeit gewählt. Deckenmontierte Roboter wie die Serie YK-TW Orbit-Scara von Yamaha bieten einen geringeren Platzbedarf, indem sie Gegenstände an beliebiger Stelle im Bereich unter dem Roboter aufnehmen und platzieren können. Außerdem haben sie eine geringere Bauhöhe im Vergleich zu Alternativen wie Delta-Roboter. Die Kameraintegration, die mit speziellen Robot-Vision-Befehlen der RCXiVY2+ Steuerung betrieben wird, ermöglicht die Hochgeschwindigkeitsausrichtung und -inspektion von Gegenständen wie Flaschenverschlüssen und Etiketten.

Scara-Roboter sind auch in staubdichten/tropfwassergeschützten und reinraumtauglichen Ausführungen erhältlich, die speziell für die Schutzart IP65 entwickelt wurden und deren bewegliche Teile direkt angetrieben werden, um Verschmutzungen durch den Verschleiß von Antriebsriemen zu vermeiden. Solche Roboter sind mit Armlängen zwischen 180 mm und 1000 mm und einer maximalen Nutzlast zwischen 1 kg und 20 kg verfügbar, was für den typischen Einsatz in pharmazeutischen Produktionslinien völlig ausreichend ist.

Kompakte, anwendungsorientierte 2-Achs-, 3-Achs- und 4-Achs-Pick&Place-Roboter wie die Serie YP-X von Yamaha sind eine weitere Option für Konstrukteure. Sie zeichnen sich durch spezielle Eigenschaften wie z. B. eine geringe Breite für den Einsatz bei beengten Platzverhältnissen aus.

Robotik

Roboter-Integration – aber wie?

Transportsysteme schaffen zusätzlich Nutzen

Über die Integration robotergestützter Technologien lässt sich auch an anderen Stellen der Produktionslinie einen zusätzlichen Nutzen schaffen. Das gilt insbesondere für den Transport von Gegenständen von einem Prozessschritt zum nächsten. Dies geschieht in der Regel mit speziell für diese Aufgabe entwickelten Transportsystemen. Dem Linien-Aufbau müssen umfangreiche Vermessungs- und Planungsarbeiten vorausgehen, um das Risiko von Fehlern zu minimieren, die die Projektabwicklung verzögern und Budgetüberschreitungen verursachen können.

Programmierbare lineare Transportmodule wie das LCMR200 ermöglichen einen alternativen Ansatz. Das Konzept bietet die Flexibilität, nahezu jedes Layout zu konfigurieren und Geschwindigkeit, Richtung, Start-/Stopp-Positionen sowie Beschleunigung/Verzögerung für jedes Modul individuell zu programmieren. Das Layout und die Einstellungen lassen sich mit minimalen Auswirkungen auf die Projektkosten oder den Zeitplan umplanen oder nachjustieren. Zu den weiteren Vorteilen gehört die Möglichkeit, den Transport anzupassen und zu skalieren, wenn sich die Produktionsanforderungen in Zukunft ändern sollten.

Mit LCMR200-Transfermodulen für horizontale und vertikale Achsen und dem neuesten Crossover-Modul lassen sich flexible, gitterartige Transportstrukturen in zwei und drei Dimensionen realisieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Transportsystemen werden die Module auf die gleiche Art und Weise programmiert wie die anderen Roboter in der Produktionslinie – mit den gleichen Werkzeugen und der gleichen Methodik. Durch den Anschluss aller Einheiten an einen einzigen Controller können Linien mit einer Länge von bis zu 25,5 Metern konfiguriert werden, wobei bis zu 64 unabhängige Transportschlitten gleichzeitig ansteuerbar sind. Durch die direkte Positionierung der Schlitten können Prozesse wie die Platzierung von Bauteilen oder deren Montage durchgeführt werden, ohne dass das Bauteil aus dem Transportmodul entfernt werden muss, was eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis bedeutet.

Als einsatzbereite Lösung für technische Herausforderungen, die präzise gesteuerte High-Speed-Bewegungen erfordern, tragen Industrieroboter dazu bei, dass Automatisierungsprojekte im Zeit- und Kostenrahmen bleiben. Ihre Zykluszeit ist flexibel programmierbar und lässt sich mit der Liniengeschwindigkeit synchronisieren, um die gewünschte Produktionsleistung zu erzielen. Scara-Roboter und flexible Transportmodule bieten Systemintegratoren zusätzliche Optionen, um deren Kunden einen Mehrwert zu verschaffen. Der Einsatz von Robotern steigert nicht nur die Produktivität, sondern verbessert auch die Zugänglichkeit und Sicherheit sowie die Qualität der Dienstleistungen für Patienten – was idealerweise zu besseren Ergebnissen führt. Automatica 2023: Halle, Stand  (ud)

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