W medycynie często dozowana dawka leku decyduje o skutkach leczniczych lub trujących dla organizmu. Już w czasach średniowiecza prawidłowość tę opisał Theophrastus Bombastus z Hohenheim, zwany Paracelsusem.

Dziś produkcja opakowań i wyposażenia medycznego jest bardzo ważną częścią przetwórstwa tworzyw sztucznych. W roku 2013 firma Wittmann Battenfeld dostarczyła do firmy Kunststoffwerk Kremsmünster (KWK) iż Austrii instalację do produkcji łyżeczek pomiarowych. Oparta o wtryskarkę elektryczną EcoPower 110/350 i dwa roboty Wittmann W 832 linia produkcyjna pozwala na uzyskanie wydajności 30.000.000 szt. rocznie.Prawie 80% produkcji firmy KWK (Kunststoffwerk Kremsmünster) to komponenty opakowań dla przemysłu farmaceutycznego. Główne spektrum produkcji dotyczy różnorodnych zamknięć butelek. Produkowane są zamknięcia z ochroną i zabezpieczeniem przed otwarciem jak i proste zakrętki. Jednym z nowych kierunków produkcji są łyżeczki pomiarowe. (Fot.1)

Łyżeczka pomiarowa jako produkt precyzyjny

Łyżeczki służą do dozowania płynnych lekarstw jak antybiotyki, syropy i są dołączane jako integralna część do opakowania leku. Ponieważ po zakończeniu kuracji łyżeczka jest wyrzucana można w tym wypadku mówić o produkcie jednokrotnego użytku. Tym samym istnieje bardzo duże zapotrzebowanie na ten wyrób. Duża skala produkcji i specyficzne zastosowanie produktu determinują wymagania projektu. „… Najważniejszym czynnikiem wpływającym na podjęcie decyzji o uruchomieniu produkcji łyżeczki pomiarowej 5 ml, było osiągnięcie maksymalnej efektywności, przy najmniejszych nakładach materiałowych. Naszym celem nie było postawienie nowej wtryskarki i proste uruchomienie tej produkcji. Jako cel postawiliśmy sobie stworzenie wyrobu o określonej jakości, który produkowany byłby z jak największą efektywnością.. Tak wymagania projektu scharakteryzował Dyr. Techniczny firmy KWK p. Dipl.-Ing. Georg Weiermair:By osiągnąć jak największą efektywność prace rozpoczęto już od opracowania wyglądu i konstrukcji samej łyżeczki. Ponieważ zakładano osiągnięcie bardzo krótkich czasów cyklu nie bez znaczenia były analizy grubości ścianki detalu, doboru punktu wtrysku w odniesieniu do długości drogi płynięcia a także doboru odpowiedniego tworzywa. Przeprowadzono całą gamę symulacji warunków wtrysku i chłodzenia detalu. Wszystkie badania zmierzały do uzyskania optymalnych warunków wypełnienia detalu o długości 90 mm i wadze 1,8g, jakim jest łyżeczka pomiarowa 5ml. Jako kryterium oceny jakości detalu przyjęto wypełnienie czubka łyżeczki, najdalszego punktu produktu.Odpowiednia jakość produktu została zagwarantowana przez precyzyjnie działającą wtryskarkę elektryczną, tym niemniej dla pewności ten obszar wyrobu poddany został dodatkowej kontroli optycznej (fot. 2). W ramach tej kontroli sprawdzane jest 100% wyrobów. Osobnym zagadnieniem badanym i analizowanym w celu uzyskania optymalnego produktu były warunki termostatowania formy wtryskowej. Zastosowano optymalnie dobrane termostaty, które zapewniły nie tylko odpowiednie warunki wtrysku ale także odpowiednią stabilności kształtu łyżeczki, pozwalającą na sztaplowanie wyrobów.

Wtrysk cienkościennych wyprasek z precyzją wymaganą dla detali technicznych.

Po określeniu wymagań projektu sprecyzowana została konstrukcja 12-krotnej formy wtryskowej. W oparciu o przyjęte założenia konstrukcyjne narzędzia rozpoczęty został proces doboru wtryskarki i wyposażenia automatyzacji zapewniającego odbiór detali i ich zapakowania. Warunkiem doboru wyposażenia było uzyskanie czasu cyklu poniżej 6sec. Konsekwentnie poszukiwano wyposażenia, które pozwoliło by na „obsłużenie“ w trybie ciągłej pracy, w czasie 1h 600 cykli produkcyjnych z 12-to krotnej formy. Wyposażenie to musiało gwarantować precyzję i czystość wymaganą dla produktów medycznych.

Wittmann Battenfeld wybór najlepszej koncepcji automatyzacji

W oparciu o określone, rygorystyczne wymagania projektu wybrano 3 dostawców wyposażenia, z którymi rozpoczęto ostateczne rozmowy.System automatyzacji powinien odebrać w uporządkowaniu odpowiadającym ułożeniu gniazd formy 12 łyżeczek, powinien odłożyć detale do stanowiska sztaplowania. W zależności od wyboru trybu pracy łyżeczki powinny być sztaplowane w słupki po 100 lub 160 szt. Po osiągnięciu zaplanowanej ilości sztaplowanych wyprasek detale z pomocą dodatkowego manipulatora są podawane do stacji pakowania (fot.4). W końcowym etapie system automatyzacji powinien przygotować detale do transportu odkładając opakowania w uporządkowany sposób do opakowań transportowych. (fot.5.)Założeniem kupującego było przekazanie pełnej odpowiedzialności za wyposażenie: dobór wtryskarki, urządzeń peryferyjnych i konstrukcję systemu automatyzacji w jedne ręce. Możliwość kompleksowego rozwiązania została doceniona przez Kupującego przy wyborze oferty Wittmann Battenfeld.

Spełnienie oczekiwań

Linia produkcyjna została zbudowana w oparciu o wtryskarkę elektryczną EcoPower 110/750 (110 t siły zamykania, jednostka wtryskowa 750 z ślimakiem 40mm, L/D ślimaka = 22. Wyposażenie uzupełniające stanowią dwa szybkobieżne roboty 3-osiowe Wittmann W832 UHS (Ultra-High-Speed). Instalacja została dostarczona do użytkownika w grudniu 2012r. Przez ubiegły rok wyprodukowała 30 milionów łyżeczek pomiarowych 5 ml, potwierdzając w praktyce osiągnięcie założonych wymagań projektu.

Fot. 1: Łyżeczki pomiarowe dla podawania leków.  Foto: Wittmann Battenfeld

Fot. 2: Dla zapewnienia odpowiedniej jakości wykonanych detali zastosowano 100% kontrolę optyczną. Czujniki kontroli optycznej zostały zamontowane na chwytaku robota. Foto: Wittmann Battenfeld

Fot. 3: Wolne od odkształceń, idealnie proste kontury łyżeczek (fot. 3A) umożliwiają sztaplowanie detali w stosy po 100 lub 160 szt. Magazyn sztaplowania ustawiony jest na tylnej stronie maszyny i wyposażony jest w stół obrotowy umożliwiający jego obrót o 1800. Foto: Wittmann Battenfeld

Fot. 4: Posztaplowane detale są odbierane z magazynu przez osobny manipulator, który umieszcza łyżki w foliowym rękawie. Foto: Wittmann Battenfeld

Fot. 5: Zapakowane w folię wyroby kolejny manipulator umieszcza w kartonach transportowych. Foto: Wittmann Battenfeld