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Roboter bei der Abfüllung von Hyaluron-Gel

Einfach programmieren – steril abfüllen
Roboter bei der Abfüllung von Hyalurongel

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Ein Schweizer Anlagenbauer setzt mit einer Anlage zur Abfüllung von Hyalurongel Maßstäbe. Im Mittelpunkt dabei steht ein Stericlean-Roboter, der den Anti-Aging-Wirkstoff unter Sterilbedingungen in Spritzen abfüllt. Dank seiner universellen Schnittstelle lässt sich der Sechsachser einfach und schnell direkt über die SPS programmieren.

Hyalurongel ist ein wahrer Jungbrunnen für die Haut. Der Grund: Das Gel führt der Haut gezielt Feuchtigkeit zu. Das funktioniert gut, weil nur ein Gramm des Grundstoffs, Hyaluronsäure, bis zu 6 l Wasser binden kann. So entsteht ein Wasserspeicher, der die Haut elastisch macht. Entsprechend begehrt ist das Gel, und die Zellwag Pharmtech AG, ein Unternehmen der Schweizer Rychiger AG, hat eigens für diesen Wirkstoff eine vollautomatische Füll- und Verschließanlage entwickelt. Die Anlage vom Typ Z-810 R-2 füllt unter Reinraumbedingungen Spritzen mit HA-Gel und verschließt sie. Beide Prozesse finden unter Vakuum statt.

Bei der Konzeption einer Z-810 R-2, die das Schweizer Unternehmen an einen russischen Hersteller von Kosmetikprodukten geliefert hat, steht ein blasenfreies Mischen, Auspressen und Abfüllen im Vordergrund. Ohne Lufteintrag wird das Gel zur Abfüllanlage transportiert und mit einer aufgesetzten Auspressplatte unter Vakuum sicher zugeführt. Ein weiteres Kennzeichen der Multiformat-Anlage ist das hohe Maß an Flexibilität. Auf ein und derselben Abfülllinie lassen sich genestete und sterile Gebinde mit unterschiedlichen Formaten wie Spritzen, Vials und Kartuschen aus Glas oder Kunststoff verarbeiten.

Roboter übernimmt Handling

Dank des Einsatzes des Sechsachs-Roboters Stäubli TX2–90 Stericlean konnte ein kompaktes Anlagenlayout zum Handling von Spritzen, Vials und Cartridges konzipiert werden. Im Arbeitsraum des Roboters wird ein verschlossener Tub mit hundert vorbereiteten und sterilen Spritzen bereitgestellt. Ein Linearsystem entfernt die Tyvec-Folie, ein zweites Linearsystem hebt die in einem Nest befindlichen Spritzen an.

Der Roboter greift das Nest mit den Spritzen und führt sie in einem 90°-Schwenk der Abfüllstation zu. Dort hält er die Spritzen präzise unter das Abfüllventil und zwar so, dass jeweils zwei gleichzeitig befüllt werden. Nach 50 Zyklen sind alle Spritzen gefüllt. Der hochdynamische Stericlean-Roboter stellt sie zurück in den Tub, der
von einem Fördersystem zur Weiterverarbeitung transportiert wird.

Auf diese Weise werden Abfüllleistungen von bis zu 2200 Spritzen pro Stunde erreicht, wobei die Grenzen hier von der Viskosität des Gels gesetzt werden und nicht vom Roboter: Bei wasserähnlichen Flüssigkeiten sind bis zu 6000 Abfüllvorgänge in der Stunde möglich.

Für Sterilbedingungen entwickelt

Der gesamte Prozess findet in einer sterilen Umgebung statt. Der Einsatz konventioneller Roboter wäre unter diesen Bedingungen schlicht unmöglich. Die Stericlean-Ausführungen jedoch können auch in keimfreien Umgebungen arbeiten. Diese Roboterbaureihe wurde speziell für den kritischen Einsatz in aseptischen Produktionsbereichen der GMP-Klasse A entwickelt und hat sich inzwischen tausendfach bewährt.

Die Kinematik der Stericlean-Sechsachser ist voll gekapselt und mit Spezialdichtungen abgedichtet, die Verkabelung innenliegend. Es gibt keineToträume, sondern stattdessen glatte Oberflächen, die die Bildung von Verunreinigungen von vorneherein verhindern. Mit diesem Eigenschaftsprofil können den Pharma-Robotern selbst regelmäßige Sterilisations- und Dekontaminationsprozesse zum Beispiel mit Wasserstoffperoxid (H2O2) nichts anhaben.

Integration in die Steuerung

Eine weitere besondere Eigenschaft, die für die gesamte TX2-Baureihe besteht, ist bei diesem Einsatz ebenso vorteilhaft. Die Rede ist von der Unival-plc-Schnittstelle. Sie ermöglicht das Programmieren des Roboters über speicherprogrammierbare Steuerungen der bekannten Hersteller, in diesem Fall einer Siemens-SPS. Damit entfallen aufwendige Subsysteme und schwierig durchschaubare Schnittstellen, von der Programmierung bis zur Qualifizierung. Damit können Programmierer weiterhin in ihrer bekannten Umgebung arbeiten ohne sich die Roboter-Programmiersprache aneignen zu müssen.

Da Zellwag das TIA-Portal von Siemens nutzt, ist die Arbeitserleichterung nochmals größer: Der Stäubli-Roboter lässt sich, basierend auf einer TIA-Bibliothek, im Engineering-Tool von Siemens programmieren. Diese zentrale Programmierung reduziert nicht nur – dank der geringeren Anzahl an Subsystemen und Schnittstellen – den Programmieraufwand. Sie steigert auch die Funktionalität und Effizienz der Anlage. Und sie bietet beste Voraussetzungen für Prozessanpassungen und Formaterweiterungen auch nach der Inbetriebnahme. Darüber hinaus ist sie offen für wachsende Anforderungen an die Datenerfassung, Datenverarbeitung und Qualifizierung.

Ahmad Asraf, Teamleiter Automation bei Zellwag, ist von den Vorteilen dieser integrierten Lösung überzeugt: „Die Applikation hat die Programmierung der Anlage massiv erleichtert.“ Ohne sie hätten die Kollegen den Roboter für jedes Gebindenest separat konfigurieren müssen, was einen sehr großen Aufwand bedeutet hätte. „Bereits bei der Programmierung für das erste Spritzennest haben wir mithilfe der Applikation 30 % der Zeit eingespart. Bei jedem weiteren Gebindenest, das wir der Anlage zuweisen, sind wir nun sogar doppelt so schnell wie früher.“ Zudem sei die Applikation selbsterklärend – eine kurze Einführung bei Siemens reichte aus.

Stäubli TEC-Systems GmbH Robotics, Bayreuth


Autor: Ralf Högel

Freier Journalist

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