Roboter verändern Medizinprodukte-Fertigung für mehr Effizienz

Veröffentlicht am 15. Juli

Roboter revolutionieren die Medizinprodukte-Fertigung

• Von: Brian McMorris
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Reece Armstrong untersucht, wie die Medizinfertigung auf Industrie 4.0 reagiert hat und wo der Sektor den größten Einfluss von Robotern und Automatisierung sieht.

Der Begriff „Fabrik der Zukunft“ geistert seit Jahren herum – aber was bedeutet er? Wir befinden uns seit einiger Zeit im vierten industriellen Zeitalter – Industrie 4.0 – und Hersteller haben die Bandbreite digitaler Technologien erkundet, die Industrie 4.0 umfasst.

Eine der größten Technologien im industriellen Fertigungsbereich ist Robotik. Europa ist der zweitgrößte Markt für Industrieroboter-Verkäufe, und 2016 gab es einen Anstieg von 12 % bei der Anzahl der Verkäufe mit dieser Technologie.

Obwohl die Robotik-Adoption in der Medizinfertigung schwer zu quantifizieren ist, zeigen Zahlen, dass Roboterverkäufe in die Elektronikindustrie, die Medizinprodukte einschließt, seit 2013 signifikant gestiegen sind (1).

Der Grund? Robotik bietet Herstellern einen Weg, Produktionslinien zu straffen, Produktivität zu steigern und Workflows zu optimieren. In der Medizinfertigung werden Roboter über die gesamte Produktionslinie eingesetzt – von Montage über Inspektion bis Verpackung. Aufgrund strenger Vorschriften stehen Gerätehersteller unter Druck, dasselbe Produkt unter denselben strengen Bedingungen mit minimalen Ausfallzeiten zu reproduzieren. Um mit dem Innovationstempo Schritt zu halten, müssen Medizinproduktehersteller Fertigungslinien ändern können, wenn neue Produkte entwickelt werden. Robotik und Automatisierung bieten modulare Systeme, die Effizienz und Workflow fördern. Motion-Control-Systeme helfen Produktionslinien, Medizinprodukte in flexiblen Arbeitsbereichen zu montieren und zu bewegen; gleichzeitig unterstützen Steuerungs-, Sensor- und bildgeführte Systeme Hersteller nicht nur bei Pick-and-Place, sondern auch bei der Produktsicherheit durch Scannen und Verifizieren von Barcodes (2).

Nehmen wir KUKAs KR Agilus Sechsachser. Für hohe Arbeitsgeschwindigkeiten in beengten Räumen konzipiert, kann Agilus am Boden, an der Decke oder an der Wand montiert werden – Hersteller maximieren ihren Arbeitsraum, reduzieren Zykluszeiten und steigern Produktionsqualität. Für den Einsatz in verschiedenen Sektoren einschließlich Reinräumen konzipiert, zielt Agilus auf kontinuierliche Produktivität ab, indem er nie einen Schmierstoffwechsel benötigt.

In Richtung Mensch-Roboter-Kollaboration hat Festo einen Arbeitsplatz entwickelt, der selbstlernende Systeme mit künstlicher Intelligenz (KI) und roboterbasierter Automatisierung kombiniert. Der BionicWorkplace ermöglicht Menschen die Zusammenarbeit mit einem bionischen Roboterarm in einem vollständig anpassbaren Arbeitsbereich. Arbeiter werden durch verschiedene Systeme und Peripheriegeräte unterstützt, die sie von ermüdenden oder gefährlichen Aufgaben entlasten. Anders als andere Roboter-Systeme, die den menschlichen Faktor vollständig ersetzen, ist der BionicWorkplace für Branchen gemacht, in denen der menschliche Arbeiter nicht ersetzbar ist. Das System lernt von jeder Aktion an seiner Basis und optimiert sich selbst für konsistente Produktion. Noch besser: Prozesse und Skills lassen sich auf andere BionicWorkplaces übertragen, und Festo erwartet künftig die Integration mehrerer Systeme in einem globalen Netzwerk, in dem Aufträge autonom von der Maschinerie platziert und ausgeführt werden.

Sterilität kann für einige Medizinproduktehersteller ein entscheidender Faktor sein. Neal Welch, Business Manager Life Science bei Mitsubishi Electric, erklärt: „Automation eignet sich seit jeher für die Fertigung von massenproduzierten Einweg-Medizinprodukten und die Massenverarbeitung von Proben – aus zwei Hauptgründen: zunächst für Geschwindigkeit und Wiederholbarkeit, und dann, weil menschliche Präsenz eines der größten Kontaminationsrisiken in einer sauberen Produktions- oder Verarbeitungsumgebung darstellt.“

Das in Derby ansässige Riverside Medical Packaging nutzt Robotik zur Produktivitätssteigerung. Das Unternehmen wandte sich an Mitsubishi Electric, um seine Shawpak-Thermoform-Siegelmaschinen zu entwickeln.

Die Maschine, für Reinraumumgebungen konzipiert, nutzt einen innovativen Form-, Pack- und Siegelprozess, der nun auf einer Trommel statt auf einem linearen Fördersystem abläuft. Produktionsvorteile ergeben sich daraus, dass die Maschinen bei nur 1,5 Metern beginnen und weniger als 2 m² beanspruchen – eine Reduktion von bis zu 95 % im Vergleich zu herkömmlichen Form-Fill-Seal (FFS) Maschinen (3).

Ivor Rowe, Technical Manager bei Riverside Medical: „Eine vergleichbare FFS-Maschine kann je nach Verpackungsanforderungen 7 bis 20 Meter lang sein und einen Arbeitsraum von bis zu 40 m² beanspruchen. Dadurch passen in einen gegebenen Reinraum sechsmal mehr Verpackungsmaschinen im Shawpak-Design, was sowohl Produktivität als auch Durchsatz erhöht.“

In Großbritannien scheinen Hersteller zögerlich, Robotersysteme einzusetzen. Ein Regierungsbericht zeigte letztes Jahr, dass UK hinter internationalen Fertigungswettbewerbern zurückliegt. Der Made Smarter Review besagt: Auf 10.000 Beschäftigte kommen in UK nur 33 Roboter. Zum Vergleich: 93 in den USA und 170 in Deutschland – leicht zu sehen, warum UK in puncto Produktivität hinterherhinkt (4).

Tatsächlich zeigte eine Umfrage von Protolabs (5) unter 301 leitenden Entscheidungsträgern in der britischen Fertigungsindustrie, dass Automatisierung keinen großen Einfluss auf Geschäftsmodelle hat. 15 % der Befragten gaben an, gar keine Automatisierung in ihren Fertigungsdienstleistungen zu haben, und fast 10 % (9,7 %) erwarten in den nächsten fünf Jahren keine oder nur eine geringe (15 %) Zunahme der Automatisierung. Diese Statistiken sind besorgniserregend, bedenkt man die technologischen Fortschritte, die Herstellern zugutekommen.

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

Ein Mitsubishi Electric Roboterarm an einer Verpackungsmaschine, der Geräte in Blisterpacks einsetzt zum Versiegeln. [Quelle: Mitsubishi Electric Europe B.V.]