Verbesserte Roboterarme revolutionieren die Füllung und Schließung von Pharmabehältern
Die zwei wichtigsten Bereiche, in denen Roboter der Industrie helfen können, sind bei der Gewährleistung von Sterilität und bei der Verringerung des Kontaminationsrisikos. Bei traditionellen Abfülllinien, die auf mechanischen Lösungen basieren, mangelt es in dieser Hinsicht, sodass die Maschinenführenden und zukünftige Patientinnen und Patienten möglicherweise gefährdet sind. Das Projekt Aseptic Smart verfolgt das Ziel, diese Herausforderungen zu überwinden, indem es Roboter in die Maschinen integriert und Bildverarbeitungs- und Steuersysteme entwickelt. Hat es das geschafft? „Die Antwort auf diese Frage ist ein begeistertes Ja!“, berichtet die Projektkoordinatorin Cinzia Butini. Präzise ausgedrückt hat das Projekt bestimmte Aspekte anthropomorpher Arme verfeinert, die von Denso Robotics konzipiert wurden und zur Füllung und Schließung von Behältern verwendet werden. Es hat ein Kamerasystem in die Arme integriert, das die vollständige Kontrolle über den Prozess sicherstellt. Die im Projekt entwickelten Endeffektoren sind für die Handhabung einer ganzen Reihe an Pharmabehältern geeignet, von Ampullen und Fläschchen bis zu Spritzen und Kartuschen.
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„Die Roboterarme interagieren mit robotischen Gruppen, die von Pharma Integration entwickelt wurden. Das ermöglicht eine keimfreie Abfülllinie, bei der kein manuelles Eingreifen mit Handschuhen oder die manuelle Einstellung von Sensoren notwendig ist“, erklärt Butini. Der zweite Aspekt wird durch eine PC-basierte Bildverarbeitungsanwendung möglich. Die Kameras an den Roboterarmen führen alle Prüfungen durch, um einen gesetzmäßigen Ablauf sicherzustellen. Ein komplexes Kontrollsystem sorgt für die Bewegung entlang der Linie über eine einzelne Mensch-Maschine-Schnittstelle. Diese besteht aus modularen Hardware- und Softwarepaketen und basiert auf Feldbuskommunikation, Eingabe-/Ausgabebearbeitung und Logikfunktionen. Aseptic Smart hat ein System zur Überwachung und Datenerfassung ausgearbeitet, um die nahtlose Datenübertragung vom Hardware- in das Softwarepaket zu erlauben. Hinsichtlich der Validierung des gesamten Systems betont Butini: „Das war eine der wichtigsten Projektphasen.“ Die Funktionsweise der einzelnen Systembestandteile, integriert in eine komplette Abfülllinie, wurde in einer Einrichtung der Reinheitsklasse C getestet. Bei erweiterten Tests wurde die Zuverlässigkeit und Leistung des Systems mit einer kompletten Palette an Behältern und Formaten geprüft. Die Einrichtung entsprach dabei den gleichen Anforderungen, die auch für die letztendlich anvisierte Umgebung einer pharmazeutischen Produktionsabteilung gelten. Zwei unterschiedliche Fläschchen- und Spritzenarten wurden dreimal in Serien von jeweils 15 000 Einheiten abgefüllt.
Innovation zur Sicherung der Gegenwart und Zukunft
Aseptic Smart ist seinem Status als Projekt zu Innovationsmaßnahmen gerecht geworden. „Die dunkle Zeit der globalen Pandemie brachte etwas Unerwartetes hervor: Die Entwicklung eines disruptiven Simulationsinstruments, das alle Erwartungen übertrifft“, kommentiert Butini. Der Simulator besteht aus einer Reihe an Emulatoren, die in einer virtuellen Umgebung gemeinsam die gleiche Schnittstelle nachbilden wie die reale Maschine. Sie reagieren auch exakt wie das physische System. „Dank des Simulators können Ablaufcodes während der Fertigung der mechanischen Komponenten und in der Integrationsphase programmiert und getestet werden“, schließt Butini. Es kann zur Entwicklung neuer Lösungen verwendet werden. Auch können zahlreiche technische Aspekte im Rahmen der mechanischen Konzeption gründlich geprüft werden. In Kombination mit einer Virtual-Reality-Brille kann das System auch als wirksames Schulungsmittel für Personal dienen.
Schlüsselbegriffe
Aseptic Smart, robotisch, pharmazeutisch, Roboterarm, Abfülllinie, Simulator