Roboter gestalten die Produktion medizinischer Geräte effizienter

15
Juli

Roboter revolutionieren die Herstellung medizinischer Geräte

• Von:Brian McMorris
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Reece Armstrong untersucht, wie die medizinische Fertigung auf Industrie 4.0 reagiert hat und wo Roboter und Automatisierung in der Branche den größten Einfluss sehen.

Die Fabrik der Zukunft ist ein Begriff, der schon seit einigen Jahren im Umlauf ist, aber was bedeutet er? Wir sind vor einiger Zeit in das vierte Zeitalter der industriellen Revolution – Industrie 4.0 – eingetreten und Hersteller haben die Bandbreite digitaler Technologien erkundet, die Industrie 4.0 umfasst.

Eine der größten Technologien in der industriellen Fertigung ist die Robotik. Europa stellt den zweitgrößten Markt für den Verkauf von Industrierobotern dar und im Jahr 2016 gab es einen Anstieg der Zahl der Verkäufe, die mit dieser Technologie getätigt wurden, um 12 %.

Auch wenn es schwierig ist, die Akzeptanz der Robotik in der medizinischen Fertigungsindustrie abzuschätzen, zeigen die Zahlen doch, dass die Roboterverkäufe in der Elektronikindustrie, zu der auch medizinische Geräte gehören, seit 2013 deutlich gestiegen sind (1).

Der Grund dafür? Robotik bietet Herstellern eine Möglichkeit, Produktionslinien zu rationalisieren und so die Produktivität zu steigern und Arbeitsabläufe zu optimieren. In der medizinischen Fertigung kommen Roboter in der gesamten Produktionslinie zum Einsatz – von der Montage bis zur Inspektion und Verpackung. Aufgrund der strengen Vorschriften stehen Gerätehersteller unter dem Druck, das gleiche Produkt unter den gleichen strengen Bedingungen und mit geringen Ausfallzeiten zu reproduzieren. Um mit dem Innovationstempo Schritt zu halten, müssen Medizinhersteller in der Lage sein, die Produktionslinien zu ändern, wenn neue Produkte entwickelt werden müssen. Robotik und Automatisierung bieten Herstellern modulare Systeme, die Effizienz und Arbeitsabläufe fördern. Bewegungssteuerungssysteme unterstützen Produktionslinien bei der Montage und Bewegung medizinischer Geräte in einem flexiblen Arbeitsbereich. Mittlerweile können Kontrollsensoren und visiongesteuerte Systeme Herstellern nicht nur beim Pick-and-Place-Geräten helfen, sondern auch die Produktsicherheit durch das Scannen und Überprüfen von Barcodes gewährleisten (2).

Nehmen Sie zum Beispiel den Sechs-Achsen-Roboter KR Agilus von Kuka. Agilus wurde für hohe Arbeitsgeschwindigkeiten auf engstem Raum entwickelt und kann am Boden, an der Decke oder an der Wand installiert werden. So können Hersteller ihre Arbeitsbereiche maximieren und gleichzeitig die Zykluszeiten verkürzen und die Produktionsqualität steigern. Für den Einsatz in einer Reihe von Bereichen, einschließlich Reinräumen, zielt Agilus darauf ab, eine kontinuierliche Produktivität sicherzustellen, da kein Schmierstoffwechsel erforderlich ist.

Mit Blick auf die Bereiche der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter hat Festo einen Arbeitsplatz konzipiert, der selbstlernende Systeme mit künstlicher Intelligenz (KI) und roboterbasierter Automatisierung kombiniert. Der BionicWorkplace des Unternehmens ermöglicht es Menschen, in einem vollständig anpassbaren Arbeitsbereich neben einem bionischen Roboterarm zu arbeiten. Die Mitarbeiter werden durch eine Reihe von Systemen und Peripheriegeräten unterstützt, die sie von ermüdenden oder gefährlichen Aufgaben entlasten. Im Gegensatz zu anderen Robotersystemen, die das menschliche Element vollständig ersetzen, ist BionicWorkplace für Branchen konzipiert, in denen der menschliche Arbeiter nicht ersetzt werden kann. Das System ist in der Lage, aus jeder von ihm ausgehenden Aktion zu lernen und sich selbst zu optimieren, um in seiner Produktion konsistent zu werden. Besser noch:Die Prozesse und Fähigkeiten des Systems können auf andere BionicWorkplaces übertragen werden und Festo geht davon aus, dass es in Zukunft möglich sein wird, mehrere Systeme in ein globales Netzwerk zu integrieren, in dem Aufträge von den Maschinen autonom aufgegeben und ausgeführt werden.

Für einige Hersteller medizinischer Geräte kann Sterilität ein wichtiger Aspekt sein. Neal Welch, Business Manager für Life Science bei Mitsubishi Electric, erklärt:„Automatisierung hat sich schon immer für die Herstellung von massenproduzierten medizinischen Einweggeräten und die Massenverarbeitung von Proben angeboten – aus zwei Hauptgründen:zunächst aus Gründen der Geschwindigkeit und Wiederholbarkeit und dann, weil die Anwesenheit von Menschen in einer sauberen Produktions- oder Verarbeitungsumgebung eines der größten Kontaminationsrisiken darstellt.“

Das in Derby ansässige Unternehmen Riverside Medical Packaging nutzt Robotik, um die Produktivität zu steigern. Das Unternehmen wandte sich an Mitsubishi Electric, um bei der Entwicklung seiner Shawpak-Thermoform-Siegelmaschinen zu helfen.

Die für Reinraumumgebungen konzipierte Maschine nutzt einen innovativen Form-, Verpackungs- und Versiegelungsprozess, der jetzt auf einer Trommel statt auf einem linearen Fördersystem durchgeführt wird. Produktionsvorteile ergeben sich aus der Tatsache, dass die Maschinen bereits bei 1,5 Metern beginnen und weniger als 2 m2 beanspruchen können, was einer Reduzierung von bis zu 95 % im Vergleich zu herkömmlichen Schlauchbeutelmaschinen (FFS) entspricht (3).

Ivor Rowe, technischer Leiter bei Riverside Medical, sagte:„Eine vergleichbare FFS-Maschine kann je nach den Anforderungen des Verpackungsprozesses zwischen sieben und 20 Metern lang sein und einen Arbeitsraum von bis zu 40 m2 einnehmen. Dadurch bietet ein gegebener Reinraum Platz für sechsmal mehr Verpackungsmaschinen mit Shawpak-Design, was sowohl die Produktivität als auch den Durchsatz erhöht.“

Hier in Großbritannien scheinen die Hersteller beim Einsatz von Robotersystemen zurückhaltend zu sein. Ein Regierungsbericht aus dem letzten Jahr zeigte, dass Großbritannien hinter der internationalen Konkurrenz im verarbeitenden Gewerbe zurückbleibt. Laut Made Smarter Review kommen im Vereinigten Königreich auf 10.000 Mitarbeiter nur 33 Roboter. Vergleichen Sie dies mit 93 in den USA und 170 in Deutschland und es ist leicht zu erkennen, warum das Vereinigte Königreich in Bezug auf die Produktivität unter anderen Ländern liegt(4).

Tatsächlich ergab eine Umfrage von Protolabs(5) unter 301 leitenden Entscheidungsträgern in der britischen Fertigungsindustrie, dass die Automatisierung keine großen Auswirkungen auf die Geschäftsmodelle von Unternehmen hat. Die Umfrage ergab, dass 15 % der Befragten angaben, in ihren Fertigungsdienstleistungen über keine Automatisierung zu verfügen, und einer von zehn (9,7 %) erwartet in den nächsten fünf Jahren keinen oder nur einen geringen (15 %) Anstieg der Automatisierung in seinem Unternehmen. Die Statistiken sind besorgniserregend, insbesondere wenn man die technologischen Fortschritte bedenkt, die den Herstellern zugute kommen.

Link zum Originalartikel: https://www.medicalplasticsnews.com/news/opinion/how-robots-are-revolutionising-medical-device-manufacturing/

Ein Mitsubishi Electric-Roboterarm an einer Verpackungsmaschine, der Geräte in Blisterverpackungen einlegt, die zum Verschließen bereit sind.   [Quelle:Mitsubishi Electric Europe B.V.]