Inhaltsverzeichnis
1. Standardisierung ergänzt Modularisierung
2. Aufwand um 15 bis 20 % reduziert
3. Fehler beim Anschluss lassen sich reduzieren
4. Leitungslängen sind kein Thema mehr
5. Lösungen für die Bewältigung des Fachkräftemangels
6. Flexibel skalierbare Automatisierung unterstützt vielfältige Anwendungen
7. Der Anwender
Wo immer möglich setze MA micro automation in St. Leon-Rot im Spezialmaschinenbau auf Standardmodule und ergänze diese bei Bedarf durch speziell entwickelte Einzelkomponenten, erläutert Dirk Striebel, Leiter Operations, den Grundgedanken des modularen Maschinenbaus. So entstehen Montage-, Justage- und Prüfsysteme für die Medizintechnik und visuelle Inspektion. Die Basis der Anlagen bilden in der Regel die Maschinenplattformen Centauri IVD und Ceres POC, die sich an die jeweiligen Bedürfnisse und Anforderungen der Kunden individuell anpassen lassen.
Standardisierung ergänzt Modularisierung
Mit Blick auf die Automatisierungstechnik sieht Striebel bei der Realisierung solcher Anlagen einen großen Benefit für sein Unternehmen in der konsequenten Standardisierung auf die Einkabeltechnologie (One Cable Technology – OCT) bei Antrieben und Ethercat P in der I/O-Ebene, wie sie die Beckhoff Automation GmbH & Co. KG aus Verl als Systemlieferant anbietet. Damit wurde der Verdrahtungsaufwand deutlich reduziert und die dezentrale Leistungsverteilung durch die vierkanaligen Powerverteiler EP9224-0037 vom B17-ENP-Hybridsteckverbinder auf Ethercat P verbessert.
Aufwand um 15 bis 20 % reduziert
„Diese Maßnahmen haben in Summe unseren Installationsaufwand und die daraus resultierenden Kosten deutlich reduziert – um 15 bis 20 %“, beziffert der Leiter Operations den Vorteil durch die Nutzung der Einkabeltechnologie. Auch die vorkonfektionierten Kabel, die MA micro automation ebenfalls von Beckhoff bezieht, tragen ihren Teil dazu bei.
Fehler beim Anschluss lassen sich reduzieren
Abhängig von der Anlagengröße spart die One Cable Automation (OCA) von Beckhoff mit den ENP-Hybridleitungen und Ethercat P bis zu 100 Leitungen ein. Diese müssen nicht mehr konfektioniert, verlegt und im Schaltschrank aufgelegt werden, was wiederum die potenziellen Fehlerquellen reduziert. „Typische Fehler beim Anschluss der Leitungen lassen sich bei Ethercat P mit Hilfe der verschiedenen Codierungsmöglichkeiten weiter reduzieren“, ergänzt Udo Gruber, Leiter des zuständigen Beckhoff-Vertriebsbüros in Mannheim.
Die I/O-Box-Module und die Systemleitungen können über verschiedene Farbringe codiert werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Hybridsteckverbinder über die mechanische Codierung der Bajonettverschlüsse zweifelsfrei zuzuordnen. „Das alles können wir problemlos bei einer Bestellung unserer Ethercat P-Box-Module und der vorkonfigurierten Leitungen bereits ab Werk berücksichtigen“ so Gruber weiter.
Leitungslängen sind kein Thema mehr
„Hinsichtlich der Leistungsverteilung erledigen sich zudem mit Ethercat P Themen wie die Leitungslänge und die daraus resultierenden Spannungsabfälle quasi von selbst“, freut sich Striebel. Ebenso kann man mit den Ethercat-Box-Modulen zur Powerverteilung, etwa EP9214 und EP9224, diverse Datenkonzepte realisieren, anpassen oder komplett neugestalten. Umfangreiche Diagnosefunktionen von Ethercat und der Technologieerweiterung Ethercat P vereinfachen die Fehlersuche bei einer Störung.
Lösungen für die Bewältigung des Fachkräftemangels
Alles in allem fehlt nicht mehr viel, um die Endmontage weitgehend ohne Elektro-Fachkraft vorzunehmen. „Im Bereich der 24-V-Sensorik-Aktorik-Installation geht der Weg auf jeden Fall in diese Richtung“, meint Dirk Striebel. Er denkt hier zudem bereits weiter und treibt aktuell die Vereinfachung der Montage- sowie De- und Remontage seiner Anlagen weiter voran: „Ziel ist, insbesondere kostenintensive Tätigkeiten vor Ort beim Endkunden zu reduzieren und die Durchlaufzeiten der Anlagen in der Endmontage zu verkürzen.“
Als langjähriger und zuverlässiger Partner und Lieferant der Systemkomponenten wird Beckhoff dazu seinen Beitrag leisten. Schreibt der Kunde kein anderes Steuerungssystem vor, setzt MA micro automation auf die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff. Das reicht von den Servoantriebssystemen AX5000 und AX8000 sowie dem linearen Transportsystem XTS für den Materialtransport über Ethercat- und Ethercat P-Box-Module bis hin zu Embedded- und Industrie-PCs sowie Control Panels wie dem CP3921 in kundenspezifischer Ausführung. Einer der Gründe für die Wahl der Automatisierungslösungen der Verler sei, dass Spezialmaschinenbauer die Intention hätten, auf bewährte Standards zurückzugreifen, um effizienter und fehlerfreier zu werden, betont Dirk Striebel. „Diese Anforderungen erfüllen die Beckhoff-Systemkomponenten vollumfänglich – von der Projektierung über die Entwicklung bis hin zur Fertigstellung der Anlagen.“
Transportsystem-Mover werden zu fahrbaren Bearbeitungsplattformen
Flexibel skalierbare Automatisierung unterstützt vielfältige Anwendungen
Auf Basis des Zusammenspiels von modularem Maschinenbau und flexibler Automatisierungstechnik konzipierte das Unternehmen als Generalunternehmer unter anderem eine flexible Automatisierungslösung mit erhöhter Ausbringungsrate für das Abpacken von Pipettenspitzen für den Einsatz in der In-Vitro-Diagnostik. Zielvorgabe war, die einzelnen Pipettenspitzen in einer Taktzeit von unter 0,1 s aus dem Schüttgut zuzuführen, zu vereinzeln, automatisiert in Racks einzusetzen und zu verpacken.
Die Flexibilität hinsichtlich der Pipettenvarianten basiert auf Spritzgießwerkzeugen mit bis zu 128 Kavitäten. So können diverse Pipettenspitzen auf den Spritzgießmaschinen produziert werden. Die Entnahme der Pipetten erfolgt über eine Entnahme-Achse, die sich mit wenigen Umrüstschritten auf die jeweilige Anzahl an Kavitäten anpassen lässt – die Entnahmeachse ist somit universell skalierbar. Das benötigte Rastermaß des finalen Racks wird über eine spezielle Handlingstrategie realisiert, so dass die Pipettenspitzen nach wenigen Automationsschritten in den Racks liegen und anschließend zum Beispiel über das XTS weiter transportiert werden. (co)
Der Anwender
Der Spezialmaschinenbauer MA micro automation GmbH in St. Leon-Rot fertigt Montage-, Justage- und Prüfsysteme für die Medizintechnik und visuelle Inspektion. Dazu konstruiert er aus Grundkonfigurationen und unterschiedlichsten Modulen individuelle Anlagen. Die Basis der Anlagen bilden in der Regel die Maschinenplattformen Centauri IVD und Ceres POC. Diese können an die jeweiligen Bedürfnisse und Anforderungen angepasst werden.
So erklärt sich das breite Anwendungsspektrum der Anlagen – seien es Fertigungs-, Prüf- und Montageanlagen etwa für diagnostische Verbrauchsmaterialien, medizintechnische Spritzgieß-Komponenten, Insulin-Pens, Auto-Injektoren oder Pipettenspitzen und Reaktionsgefäße. Um den Marktanforderungen hinsichtlich hoher Präzision und genauer Montage gerecht zu werden, setzt der Spezialmaschinenbauer auf seine eigenen Bildverarbeitungs- und Softwaresysteme sowie sein großes Bildverarbeitungs- und Software-Team.
Massenproduktion mit höchster Präzision
Bild: MA micro automation
Auf Basis von Centauri IVD wurde beispielsweise eine Lösung entwickelt, die der Pandemie-bedingt gestiegenen Nachfrage nach Pipettenspitzen gerecht wurde. Pipettenspitzen sind einerseits Massen-, andererseits Präzisionsartikel, denn sie dienen in der Labordiagnostik dazu, exakt definierte Flüssigkeitsmengen aufzunehmen und in Testbehältnisse zu übertragen. Die Wandstärken und Öffnungen an der Spitze betragen jeweils nur wenige Zehntelmillimeter und jede Abweichung könnte das Diagnoseergebnis beeinflussen.
Mit der zweiten Plattform Ceres POC adressiert MA micro automation den Markt für sogenannte Point-of-Care-Schnelltests (POC) im Bereich der patientennahen Labordiagnostik. Diese hochflexiblen Produktionsanlagen umfassen die gesamte Prozesskette, von der Kunststoffformgebung bis hin zum Prüfen und Verpacken. Mit Anlagen auf Basis dieser Plattform können über 30 Mio. Tests im Jahr produziert werden.
Kommt aus technischen Gründen keine der beiden Maschinenplattformen in Frage, übernimmt der Spezialmaschinenbauer auch die Projektrealisierung individueller Lösungen als Generalunternehmer. Von diversen optischen Inline-Prüfungen, Pipettenfiltermontage, vollautomatischer Verknüpfung zu vor- und nachgelagerten Produktionsprozessen (Rack, Alterungsspeicher, Verpackung etc.) sowie dem vollautomatischen intralogistischen Prozess – alles ist über den entsprechenden Konfigurator definierbar.
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