Die hochflexible Montagemaschine für Diagnosegeräte kann drei verschiedene, jeweils mit einem XPlanar-Mover transportierte Gerätetypen mit einer Auswahl aus 50 Wirkstoffen je nach Rezeptur befüllen und anschließend inspizieren. (Quelle: Beckhoff)
Automation NTH wurde 1999 gegründet und hat seinen Hauptsitz in La Vergne, Tennessee, sowie eine weitere Niederlassung in Poway bei San Diego. Sein Angebotsspektrum reicht von der strategischen Beratung über kundenspezifische Anlagen und Steuerungsintegration bis hin zur Optimierung bestehender Systeme. Typische Leistungen umfassen die Automatisierungsarchitektur, Simulation bzw. digitale Zwillinge, Robotikprogrammierung, Maschinenanalyse, Risikobewertung und Schulungen via „NTH University“. Seit seiner Gründung hat sich das Unternehmen vom Systemintegrator zum Anbieter von Speziallösungen im Bereich Biowissenschaften entwickelt. „Bei den meisten unserer kundenspezifischen Automatisierungsprojekte, insbesondere bei der Montage medizinischer Geräte, liegt ein Schwerpunkt auf der Software“, sagt Peter Sarvey, Vertriebsleiter bei Automation NTH. Deswegen greift der Life-Science-Spezialist bei der Automatisierung der oft hochkomplexen und datenintensiven Anwendungen gern auf neuartige Technologien zurück.
So auch bei einer innovativen Montagemaschine für Diagnosegeräte auf Basis des flexiblen Transportsystems XPlanar von Beckhoff. Es besteht aus elektrisch aktiven Motormodulen, über denen elektrisch passive Mover schweben. Letztgenannte bieten sechs Freiheitsgrade bei der Bewegungssteuerung mit einer hohen Präzision und Wiederholgenauigkeit. Dies ermöglichte nach Aussage von Automation NTH eine optimale Rückverfolgbarkeit, eine kompakte Stellfläche in kostspieligen Reinräumen und höchste Produktintegrität beim Dosieren sensibler Reagenzien.
„Wir haben uns für XPlanar entschieden, weil das System flexibel genug ist, um zahlreiche Produkte mit einer hohen Variabilität zu transportieren und alle möglichen zukünftigen Änderungen zu berücksichtigen“, erklärt Projektleiter Rich Snodgrass von Automation NTH.
Nahezu unbegrenzte Konfigurierbarkeit
Um die Anforderungen für die Automatisierung des bis dahin manuellen Montageprozesses zu definieren, trafen sich im Jahr 2023 Vertreter eines Start-up-Unternehmens mit Molly Blazek, Leiterin der strategischen Kundenbetreuung, und P. Sarvey. Gesucht wurde ein System für die automatische Abfüllung von etwa 50 verschiedenen Wirkstoffen an unterschiedlichen Einfüllstellen von drei verschiedenen Gerätetypen.
„Die Dosierköpfe zum Produkt zu bringen – mit Förderbändern, Robotern oder anderen Handhabungstechnologien – hätte einen enormen Kosten- und Platzbedarf verursacht“, verdeutlicht P. Sarvey. „Da wurde uns klar, dass es besser wäre, das Produkt zu bewegen und nicht die Dosierköpfe.“
Ein weiterer wichtiger Aspekt war, dass die Anlage in einem Reinraum betrieben werden sollte, in dem die Stellfläche aufgrund der erforderlichen Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle kostspielig ist. Daher musste das System so kompakt wie möglich sein und gleichzeitig Spielraum für zukünftige Änderungen bieten. Traditionelle Rundtakttische und lineare Transportsysteme erfüllten keines der Kriterien, berichtet M. Blazek.
Joseph Cocchini, leitender Steuerungsingenieur bei Automation NTH, begann mit der Evaluierung der Optionen. Nach dem Test eines Wettbewerbssystems ging J. Cocchini die Spezifikationen mit Todd Thollot, Advanced Applications Group Manager bei Beckhoff USA, durch. „Ich hatte eine Liste mit hochgesteckten Zielen: Wir mussten die XPlanar-Mover dynamisch steuern können, um das Produkt auf den Movern mit einem federgelagerten Haken zu fixieren und wieder freizugeben, die Mover zum Entladen auf den Motorkacheln zu parken und sicherzustellen, dass der Hub, die Neigung, die 360°-Drehung und andere Funktionen den Zielvorgaben entsprachen“, sagt J. Cocchini.
„Todd hatte mehrere Szenarien programmiert, die die meisten Anforderungen sofort erfüllten. Darüber hinaus war die Schwebehöhe mit XPlanar besser als beim zuvor getesteten System, sodass die Mover stärker kippen konnten“, fügt er hinzu. „Insgesamt war Todds Implementierung viel sauberer, weil das Beckhoff-System den Zugriff auf jeden Bewegungsaspekt jedes einzelnen Movers ermöglicht, bis hin zu den ABC- und XYZ-Koordinaten. Diese nahezu unbegrenzte Konfigurierbarkeit ist der Grund, warum wir uns für XPlanar entschieden haben.“