Spuitgieten in de cleanroom

Auteur: Sammy Soetaert, TechWrite

Peter Verschraegen, mould engineer bij Terumo, vertelt ons eerst wat meer over de Belgische activiteiten van Terumo: "Terumo Europe is een belangrijke speler op de markt van de gezondheidszorg in Europa, het Midden-Oosten en Afrika, doordat het de beste kwaliteitsproducten en -diensten levert. Als sterk onderdeel van de in Japan gevestigde Terumo Corporation dragen wij bij tot innovatie en duurzame groei. Wij doen zaken op lokaal niveau volgens een uniforme strategie voor Europa, het Midden-Oosten en Afrika. Ons hoofdkantoor en onze fabrieken voor Europa, het Midden-Oosten en Afrika zijn in Leuven (België) gevestigd. Ons Europees distributiecentrum is in Genk (België) gevestigd. We hebben verkoop- en marketingkantoren in heel Europa, het Midden-Oosten en Afrika. Samen met al onze medewerkers, van verkoop en marketing, ondersteunende afdelingen tot en met productie en engineering, dragen wij via de gezondheidszorg bij tot de maatschappij."

"Wij spuitgieten de verpakking rond de naald en verzorgen de assemblage van de naald in een hub via verlijming. We plaatsen ook een plastic beschermhuls rond de naald, zodat de optimale kwaliteit tijdens het transport behouden blijft. Innovatie staat overigens niet stil in onze sector. Zo zijn we momenteel bezig met een behuizingssysteem dat vermijdt dat een naald twee keer gebruikt wordt, om prikfouten te verhinderen. Na de prikactie verdwijnt de naald in de beveiligingsdop. De punt van de naald wordt verder via camerabewaking gecontroleerd, om te garanderen dat ze scherp genoeg is. Ons einddoel is en blijft een pijnloze injectie."

Produceren in cleanroom

Verschraegen vervolgt: "Ongeveer een jaar geleden zijn we gestart met een nieuw project, onder meer voor de ontwikkeling van een gloednieuw innovatief product. Daarin is de hoofdrol weggelegd voor de spuitgietmachines. In totaal zullen we via zes matrijzen zes verschillende producten spuitgieten.'‘

"De opbouw van deze lijnen is evenwel geen evident proces, want in de medische sector kan je niet zomaar machines plaatsen en klaar. Vergeet niet dat we hier in een cleanroom werken en dat we gebonden zijn aan de GMP vereisten (Good Manufacturing Practices - red.) die specifiek zijn voor de medische sector. Dat heeft toch gevolgen voor onze processen, ik geef graag enkele voorbeelden: we moeten warmteopbouw verhinderen, want we worden geacht met een vaste temperatuur van maximaal 21 °C te werken. Ook luchtverplaatsingen moeten we zoveel als mogelijk vermijden. Als matrijzen bijvoorbeeld te snel bewegen, kan dat al een negatieve invloed hebben en hetzelfde geldt voor snel bewegende verpakkingsmachines. Ook stof-en vuildeeltjes moeten uiteraard tegen elke prijs binnen de perken gehouden worden."

Van hydraulisch naar elektrisch

"De overstap van hydraulische naar elektrische machines in de spuitgietsector is voor ons daarom op meerdere fronten bevorderlijk, want elektrische motoren wekken vooreerst minder warmte op", legt Verschraegen uit. "Bovendien opteerden we voor machines van ARBURG, die werken met watergekoelde motoren. Het ontbreken van een ventilator leidt tot minder luchtverplaatsing en dus minder verplaatsing van stof- en vuildeeltjes. En dan zwijg ik nog over de betere energie-efficiëntie van elektrische machines, de hogere nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid."

"Om een machine in gebruik te nemen moeten we gedetailleerde procedures doorlopen, met bijzondere aandacht voor de validatie. Elke stap moet nauwgezet gevolgd worden, met de bijhorende strenge tests en protocollen. Voor we met een leverancier in zee gaan, voeren we altijd een uitgebreide risicoanalyse uit voor het project. Daar komt een lijst uit voort met technische eisen, waarmee we naar onze leverancier stappen. Zo kunnen we op voorhand de belangrijke zaken afstemmen. Bij de spuitgietmachines van ARBURG volgden we ook die werkwijze."

1. Het gaat over twee machines met voor elk twee matrijzen: een met 16 en een met 32 caviteiten.

2. Er is een belangrijke rol weggelegd voor de robot, die vier afzetposities voor de producten heeft.

3. Afhankelijk van de status van het product is er een aflegpositie voor de producten. Zo is er onder meer een positie voor de kwaliteitscontrole en eentje voor de producten die tijdens de opstart worden geproduceerd.

4. ARBURG maakte een interface, waarbij alleen de coördinaten en richtingen in een XYZ-vlak moeten worden ingegeven. De robotacties worden vervolgens automatisch gegenereerd door de besturing. (Foto's: Terumo)

110 en 320 ton

Voor het project zijn uiteindelijk twee spuitgietmachiens aangeschaft. Verschraegen: "In dit project kozen we voor twee machines, Wij praten hier over een van 100 ton en een van 320 ton met voor elk twee matrijzen: een met 16 en een met 32 caviteiten. We opteerden hier voor de combinatie van machine met robot. De robot heeft vier afzetposities voor de producten, afhankelijk van de status van het product: een aflegpositie voor de goede producten, een positie voor de kwaliteitscontrole, voor de producten die tijdens de opstart geproduceerd worden. Waarom een robot? Simpel, het gaat hier om serieproductie van wellicht miljoenen stuks, bovendien in een 24/7-werkpatroon. We werken  met polycarbonaat, thermisch gevoelig materiaal. Er is met andere woorden geen tijd om de machines telkens stil te leggen. Met een robot kunnen we snel en correct alle producten bij hun juiste aflegpositie brengen, zonder vertraging van de productie. Ook selectie per caviteit was een vereiste. Indien een caviteit (op 16 of 32 caviteiten) niet voldoet, wordt deze kortstondig apart afgelegd ter herstelling."

Robot- en spuitgietbesturing in één

NIet alleen de spuitgietmachiens zijn bij ARBURG aangeschaft, gaat Verschraegen verder. "De machines, transportbanden, hekwerken en robots zijn allemaal van de hand van ARBURG. Dat heeft voor ons het grote voordeel dat alle besturingsacties via één beeldscherm verlopen, met het standaard spuitgietprogramma waarmee onze mensen vertrouwd zijn. Stel dat we een externe robot hadden aangekocht, dan moesten we die specifieke programmering ook onder de knie krijgen. Nu is dat niet nodig. ARBURG maakte daarvoor een soort interface, waarbij wij enkel de coördinaten en richtingen in een XYZ-vlak moeten ingeven. De robotacties worden vervolgens automatisch gegenereerd door de sturing. Ik moet er ook bij vertellen dat wij ook niet zo vaak wisselen van programmering, omdat onze reeksen zo groot zijn."

Geen standaard machines

Waarom de keuze voor deze fabrikant? "We kozen voor ARBURG omwille van het serviceniveau. Ze zitten letterlijk én figuurlijk dichtbij, kunnen snel een oplossing bieden voor eventuele euvels. Ook de prijs/kwaliteitsverhouding is prima. Na de plaatsing doen we ook beroep op hen voor de scholing van onze medewerkers."

"Voor ARBURG vormt het werken in dit soort uitdagende omgevingen geen probleem", stelt sales engineer Anton Kavse: "Zodra we de vereisten van de klant kennen, is het enkel zaak de optimale eigenschappen te selecteren voor de machine: zorgen dat de matrijzen passen, de correcte spuiteenheid selecteren, bewaking van de hotrunner, de integratie van de robot. We spreken hier over een thermisch gevoelig product, daarom is ook de schroef- en cilinderkeuze heel belangrijk. De verblijftijd van het granulaat moet optimaal zijn, een te korte of te lange periode is nefast voor de kwaliteit. Het zijn dus zeker geen off-the-shelf machines, eerder een assemblage van een machine in functie van het product, de materie en de proces-eisen."