Plazmaszétválasztó kártyák rugalmas és költséghatékony gyártása
A Roche által kifejlesztett Cobas plazmaszétválasztó kártyával (PSC) a korábbi eljárásokhoz képest egyszerűbben és pontosabban vizsgálhatók, illetve figyelhetők meg a HIV-betegek, különösen távoli elszigetelt helyeken, mivel ezeknek a kártyának köszönhetően a vérplazmamintákat a laboratóriumba történő szállítás közben most első ízben nem kell többé hűteni.

 

Az áttöréshez olyan rugalmas, kompakt és dinamikus gyártástechnológiára volt szükség, amellyel költséghatékonyan gyárthatók a PSC-kártyák. Ezt a Beckhoff vállalat lineáris szállítórendszerével (eXtended Transport System – XTS) valósították meg, amelynek nagy fokú rugalmassága hatékonyabb gyártást tesz lehetővé. A svájci Bázelben székelő Roche vállalatcsoport mintegy 94 000 alkalmazottat foglalkoztat a világ több mint 100 országában. A cég a személyre szabott orvoslás egyik világszerte vezető vállalata, elsősorban azért, mert házon belül képviseli a gyógyszeripari és a diagnosztikai szakterületet egyaránt.

A diagnosztikától a gyógyszergyártásig terjedő teljes értékteremtési lánc óriási innovációs lehetőséget rejt magában. Jó példa erre a Roche 8 300 alkalmazottat foglalkoztató mannheimi telephelye. A Cobas termékskála részét képező új plazmaszétválasztó kártya (Plasma Separation Card – PSC) eleget tesz egy HIV-fertőzött számára szükséges szakszerű ellátás megállapításához elengedhetetlen, a WHO által előírt érzékenységi követelménynek. Az új termék egy stabil és könnyen használható vérplazmaminta-vizsgálati kártya, melynek pozitív jelzése esetén a HIV-vírus koncentrációjának meghatározása következik.

 

A tíz mozgatóegységet és egy háromméteres pályát kezelő XTS-rendszer a PSC-kártya gyártógépének központi eleme

 

A nagyjából hitelkártya méretű Cobas PSC-vel végzett tesztekhez csak kis mennyiségű vér szükséges a páciens ujjbegyéből, és jelentősen megkönnyíti a minta szállítását is a kártya. Például a szubszaharai Afrika vidéki területein ezzel hozzáférhetőbbé váltak a HIV-vizsgálatok, mivel a vérmintákat a laboratóriumba való szállítás közben nem kell hűteni. A PSC tehát jelentősen megváltoztatja a vérminták levételének és előkészítésének folyamatát, továbbá rendkívüli hőség és páratartalom esetén is megkönnyíti a megbízható, tömeges vizsgálatok elvégzését.

A bonyolult felépítésű kártya gyorsan piacra jut

A PSC gyártása egy körülbelül 3,5 × 3 méter kiterjedésű, kompakt gépben történik, amelyben kulcsszerepet játszik a Beckhoff lineáris (XTS) szállítórendszere. A gépet a Roche mannheimi telephelyének gyártástámogatási és technológiai osztályán dolgozó gépipari szakemberek fejlesztették ki. Mint Lukas Nagel, a Roche szakmérnöke kifejtette, a fejlesztés és a termelés szakemberei szorosan együttműködve dolgoztak, így a termék mindössze két év alatt gyártásba kerülhetett. A rendkívül rugalmas XTS fontos szerepet játszott mindebben: lehetővé tette, hogy a fejlesztés alatt a berendezést hozzá lehessen igazítani a változó követelményekhez. A folyamatok szoftverben megvalósított – és ezért könnyen módosítható – funkciókkal gyorsan optimalizálhatók.

A fentiek azért is fontosak, mert a PSC egy bonyolult, többrétegű kártya. Lukas Nagel erről a következőket nyilatkozta: „Van egy mechanikai rögzítést lehetővé tevő hordozóréteg. Ezt követi egy vékony ragasztóréteg, amely a plazmaszétválasztó membránt tartja. Alatta egy kémiai stabilizálóval elválasztott, nemszőtt textilréteg, amely szállítás alatt akár hat hétig is megőrzi a kinyert emberi plazmát. Egy címke található a kártyán, amelyre kézzel felírhatók a beteg adatai. Végül mindezt egy védőréteg zárja le. A megoldás különlegessége az, hogy az emberi plazmát a biztonságos szállításhoz csak kismértékben kell kiszárítani, a laborban pedig könnyen ismét cseppfolyósítható, majd ugyanúgy elemezhető, mint a szokásos vérplazma.

 

A Cobas plazmaszétválasztó kártya alsó rétege a ráragasztott nemszőtt textilanyagot tartalmazza, a felső pedig védelmet biztosít, és ide kerül a címke is

 

A PSC bonyolultságát a költséges gyártási folyamat is bizonyítja. A hordozóréteg elsősorban a minta továbbításához szükséges. Erre két csíkot ragasztanak, azokra pedig a plazmát felszívó, nemszőtt textilréteget. A kívánt geometriát egy hordozószalagba stancolják, majd a réteget kis ragasztócseppekkel lezárják, hogy a plazma ne szökhessen ki. Végül alulra egy ragasztószalaggal laminált és a hordozóréteghez erősített kártya kerül. A két réteg együttese az első köztes termék. A második köztes termék, a PSC felső oldala, hasonló módon készül. Ehhez a kívánt geometriákat szintén stancolják, és a kártya sarkait lekerekítik, hogy egy későbbi lépésben könnyebb legyen majd eltávolítani. Több optikai tesztlépés után a két köztes terméket összeragasztják, majd a szerelés és a címkeelhelyezés végellenőrzése következik.

Az érzékeny, nemszőtt textil pontos kezelést igényel

Mint Lukas Nagel rávilágított, a plazmaszétválasztó membránhoz használt speciális textília rendkívül drága és érzékeny, és ezt figyelembe kellett venni a termékfejlesztés során: „Szigorú követelményeket kellett teljesíteni a nemszőtt textil kivágásánál és a kívánt geometria betartásánál, hogy minél kevesebb legyen a hulladékköltség. Továbbá a nemszőtt textilre nem hathat 7 N-nál nagyobb erő, annak érdekében, hogy ne torzuljon a szerkezete és megmaradjon az áteresztőképessége.”

Ennek biztosítására a membránt nagyon kíméletesen egy lézer vágja ki. Emellett a berendezés különlegessége egy speciális mérési folyamat. Mint Lukas Nagel részletezte: „A berendezés elindítása előtt a rendszer megméri a megmunkálóasztalt, amelyről majd a membránt fel fogja venni. Ezután megvizsgálja a munkadarabtartókat az XTS mind a tíz mozgatóegységén, ezáltal kompenzálhatók az alkatrésztűrések. A folyamat során kifejtett erő minimalizálása érdekében a membránt vákuumfogók helyezik rá a ragasztórétegre.

 

Lukas Nagel (jobboldalt), a Roche szakmérnöke bemutatja a Beckhoff mannheimi rendszertanácsadási/értékesítési részlegén dolgozó Udo Grubernek, hogy milyen könnyen kezelhető a CP3221 típusú, 21,5 hüvelykes, többérintéses képernyővel szerelt, egykártyás PC-alapú rendszer

 

Ennél a nagyon igényes termékkezelésnél az XTS nagy előnye, hogy a megállapított alkatrésztűréseket egyszerűen tárolni képes szoftverben és a teljes gyártási folyamatra érvényesen egyedileg az egyes mozgatóegységekhez lehet rendelni. Egy hagyományos szállítórendszer esetén ezt minden egyes munkaállomáson mechanikailag kellene megvalósítani, ami lényegesen bonyolultabb lenne. Az XTS további előnye, hogy automatikusan biztosítja a követhetőséget, amit egyébként például QR-kódokkal lehetne megvalósítani.” Ez a termékkezelés a gyártást is hatékonyabbá teszi, mivel a nemszőtt textil deformálódása a folyamat korai fázisában optikailag nem észlelhető, csak a végterméknél, ami selejteket eredményez.

Lukas Nagel az egyes munkaállomások szerepét (például vágóegységek, forgóasztalok vagy átadó karok) is kiemelte – mint például az EL7211 szervomotor-terminálokkal és az AX5000 sorozatú szervohajtásokkal megvalósított mozgástengelyeinek pontosságából és szoftverfunkcióiból fakadó előnyök. Jó példa erre az AX5000 típusú szervoerősítő mérőszonda-funkciója. Ebben az egységben külső eseménytől függően, időkésleltetés nélkül el lehet tárolni a vezérlő pillanatnyi helyzetét. Ezzel a fejlesztés során nagyon hasznosnak bizonyult funkcióval vágják bele a geometriát a hordozószalagba. Eleinte nem tudtuk sem a kártya pontos méretét, sem azt, hogy hány nyílást kell kivágni a plazmák későbbi felviteléhez. A szoftverrel viszont könnyű volt meghatározni, és szükség szerint módosítani az emelési és lyukasztási műveletsorokat. Rendkívül könnyen tudtuk például optimalizálni a kártyaméretet, vagy meghatározni a felviendő területek számát és lekerekíteni a kártyák sarkait.”

XTS: a kompakt géptervezés kulcseleme

„Az XTS rendkívül rugalmas és minimális helyigényű terméktovábbítást tesz lehetővé – folytatja Lukas Nagel. – A lineáris szállítórendszerrel rendkívül kompakt rendszert tudtunk tervezni, amely elfér a gyártótérben rendelkezésre álló szűk helyen. Tíz továbbítóegységet kezelő XTS-rendszert használunk, amelynek három méter hosszú pályája mentén vannak elhelyezve a munkaállomások. Az eredmény egy szimmetrikus gépelrendezés, amelynek egyik oldala az első köztes terméket – a hordozóréteget – dolgozza fel, a másik oldalán pedig a második köztes termék – a felső réteg – feldolgozása és optikai ellenőrzése zajlik. A membrán kivágása az egység közepén történik, így a teljes kártya egyetlen XTS-ciklusban készül el. Az eredetileg szintén számításba vett forgóasztalos megoldás számottevően több helyet igényelt volna.”

 

A rendszer a PSC-kártya rétegeit vákuumfogókkal az XTS mozgatóegységére helyezi, majd dinamikusan továbbítja a szerelő- és ellenőrző állomásokra

 

Az XTS további előnye a dinamikus ütemezés, valamint a gyors munkaállomások és a lassú folyamatlépések közötti szinkronizálás. A munkaállomások az időigényes munkafolyamatok duplikálásával így hatékonyabban igénybe vehetők. Mint Lukas Nagel kifejtette: „A berendezés leglassúbb folyamata a nemszőtt textil lézeres vágása, valamint az ehhez kapcsolódó válogatás és behelyezés. Az XTS-rendszerrel egyszerre könnyen tudunk mindig hat kártyát előkészíteni, lézeres vágásra átadni, majd a megfelelő kártyafelsőrésszel összeragasztani. Az XTS nyújtotta nagy fokú rugalmasság nélkül jelentősen nagyobb membrándarabokat kellett volna feldolgozni, vagy több továbbítóállomást kellett volna használni.

 

Az EL7211 típusú, rendkívül kompakt kivitelű szervomotor-terminálok (jobboldalt) vezérlik a pontos többtengelyes mozgássorozatokat

 

Az XTS-rendszer automatikusan a folyamat leglassúbb lépéséhez igazodik, és közben megjegyzi mindegyik mozgatóegység feldolgozási állapotát, valamint a hiányzó biztosítandó anyagokat. Ezután a mozgatóegység a megfelelő állomásokhoz megy.” A lineáris szállítórendszer rendkívül rugalmas terméktovábbítási mechanizmusa megkönnyíti a hibás köztes termékek korai eltávolítását is. Ha a rendszer felismeri, hogy egy alkatrész hibás, akkor a mozgatóegység minden további munkaállomást figyelmen kívül hagyva, „sereghajtóként” követi a többi mozgatóegységet, amíg végül a selejt kivehető a sorból. A forgóasztalos megoldással szemben az XTS-sel elkerülhető egy improduktív ciklus és a selejtes alkatrészek további feldolgozása.

Az XTS-rendszer TwinCAT 3 bővítménye által biztosított ütközéselkerülésen és szinkronizáláson kívül Lukas Nagel elmondása szerint a Roche kihasználja a szabályozó áram határolásából fakadó lehetőségeket is: „Ezt a funkciót akkor használjuk, amikor a munkadarab-hordozókat mechanikailag rögzíteni kell a tartópofák nyitásához. A szabályozó áram határolásával egyszerűsíthető ez a mechanikai megfeleltetés anélkül, hogy elvesztenénk az XTS jeladója által biztosított, más pontokon fontos pozíciószabályzást.” További előny a koncepció alapját képező EtherCAT adatátviteli rendszer nagy átbocsátóképessége, egyszerű üzembe helyezhetősége és világszabványként széles körű elterjedtsége. Mint Lukas Nagel elmondta, az IP 67 védelmi fokozatú, a tápellátást és az adatátvitelt egyetlen kábelen belül biztosító, könnyen telepíthető EtherCAT P be/ki meneti modulok alkalmazása mellett kisebb mértékű kábelezésre van szükség, ezáltal egyszerűbbé tehető egy berendezés.

Jövőre ismét Electrosub
Az elektronikai iparra fókuszáló üzleti és szakmai fórum már első megrendezésekor bebizonyította létjogosultságát.
Ostrom alatt a vállalati informatika
Valóságos rémálomba csöppentek a vállalati informatikusok az elmúlt hónapokban: a koronavírussal érkező krízishelyzetben az üzletmenet folytonosság és a kiberbiztonság is forró téma lett szinte minden iparágban, a sürgető elvárásoknak pedig szinte lehetetlen megfelelni.
Végzetes lehet az újabb satufék
Villámgyorsan bénította meg a világgazdaságot a koronavírus tavaszi robbanása, a krízis egész szektorokat küldött kényszerpihenőre pillanatok alatt. A sokkhatás nagy tanulsága az volt, hogy bármit is hozzon az őszi-téli időszak, egy újabb leállás vállalkozások milliót teheti tönkre világszerte.
Automatizált sonkagyártás
A tiroli Haimingben található csúcstechnológiájú üzemből évente 5 000 tonna hústermék kerül ki. A Copa-Data Ezüst Partnerének számító ematric gmbh által bevezetett, a zenon szoftverplatformra épülő általános gyárautomatizálási megoldás lehetővé teszi a tradicionális finomságok rendkívül hatékony előállítását.
Digitális tanácsadó gépgyártóknak
Mesterséges intelligenciával és fejlett analitikával, felhőalapú megoldásokkal és automatizálással az ipar szereplői transzparenssé tehetik teljes értékláncukat, így a piac minden hirtelen változására, nemcsak a kihívásokra, hanem a feltáruló üzleti lehetőségekre is azonnal reagálni tudnak.