Systeme der „Fabrik der Zukunft“ ermöglichen erweiterte und vielseitigere Automatisierungslösungen, sodass Gerätehersteller ihre Prozessschritte, Prozessgeschwindigkeit und Prozesszyklen an den Fähigkeiten des Systems ausrichten können.

Die Herstellungsprozesse von Medizinprodukten sind in der Regel stark reguliert und erfordern eine umfangreiche Dokumentation sowie eine strenge Qualitätskontrolle. Sie benötigen außerdem eine präzise Steuerung, einen hohen Automatisierungsgrad bei der Nachverfolgung und möglichst fehlerfreie Montageprozesse.

Einige Medizintechnikhersteller investieren in neue Technologien wie Materialtransportsysteme, die neuartige Automatisierungslösungen ermöglichen und so die Produktivität steigern und mehr Flexibilität bieten. Diese neuen Transporttechnologien können Medizingeräteherstellern helfen, ihre Produktionsprozesse weiterzuentwickeln und die Möglichkeiten der „Fabrik der Zukunft“ optimal zu nutzen.

Was ist das?

Die Fabrik der Zukunft ist eine intelligente und flexible Fertigungsvision, die in zahlreichen Branchen rasant an Bedeutung gewinnt. Auch als Industrie 4.0 oder i4.0 bekannt, nutzt die Fabrik der Zukunft digitalisierte und vollständig vernetzte Produktionssysteme, um dem Anlagenbetrieb und dem Management detaillierte Echtzeitinformationen bereitzustellen und so den Wert und die Leistung jeder Maschine und Produktionseinheit zu maximieren.

Die Software sammelt, überträgt und verarbeitet Daten, um Transparenz in der Produktion zu gewährleisten und Antworten auf Fragen zu Produktionsengpässen, ineffizienten Arbeitsabläufen und Anlagen, die einer vorbeugenden Wartung bedürfen, zu liefern.

Leistungsfähigkeit aktueller Transportsysteme

Standardmäßige Fördersysteme umfassen typischerweise Doppelstrangförderer oder Kunststoffkettenförderer, die Lasten bis zu 10 kg transportieren können und damit die Anforderungen einer Vielzahl von Produktionsprozessen für medizinische Geräte und medizinische Sets erfüllen. Typische Fördergeschwindigkeiten liegen bei 10 bis 12 Metern pro Sekunde, wobei Weichen die Produkte oder Komponenten an Arbeitsstationen oder Montageanlagen abladen.

Diese Förderbänder sind zwar für manche Anwendungen ausreichend, schränken aber Unternehmen ein, die die Möglichkeiten von Industrie 4.0 nutzen möchten. Die meisten Förderbänder werden von Wechselstrommotoren angetrieben, die mit konstanter Drehzahl laufen und sich in eine Richtung bewegen. Produkte, die in Behältern oder auf Paletten transportiert werden, gelangen über mechanische oder pneumatische Anschläge oder Weichen zu festgelegten Punkten entlang des Förderbandes.

Die Produktverfolgung im System erfolgt häufig durch Anbringen von RFID-Tags, entweder direkt am Produkt oder an einem Behälter, der mitunter mehrere Artikel enthält. Aufsichtsbehörden können von Medizintechnikherstellern verlangen, die Handhabung, Integration und Prüfung jeder einzelnen Komponente jedes Geräts während des gesamten Produktionsprozesses nachzuverfolgen und zu dokumentieren.

Der Durchsatz dieser Standardförderbänder ist durch deren maximale Förderleistung begrenzt. Wenn neue Produkte die Integration einer Montagestation oder einer automatischen Siegeleinsetzmaschine erfordern, kann die Anpassung des Förderbandlayouts zu Ausfallzeiten und zusätzlichen Entwicklungskosten führen.

Vorteile der Transportsysteme der Industrie 4.0

Neue, für Industrie 4.0 geeignete Materialtransportsysteme sind auf mehr Flexibilität und Automatisierung ausgelegt. Sie ermöglichen zudem einen deutlich schnelleren Durchsatz, eine effizientere Nutzung der Bodenfläche und eine einfache Nachverfolgung und können diese Daten zur Dokumentation und Analyse an Anlagenmanagementsysteme übermitteln.

Systeme, die Linearmotoren zur Steigerung der Transportgeschwindigkeit und zur präzisen Positionierung von Stopppunkten nutzen, verwenden einen rotierenden Linearmotor mit vertikal montierten Werkstückpaletten. Die Bewegung jeder Palette lässt sich individuell definieren, mit wiederholgenauen Stopppunkten von 0,01 mm.

Das integrierte Messsystem ermöglicht die präzise Positionierung von Paletten und macht zusätzliche Hub- und Positioniereinheiten überflüssig. Stopppositionen lassen sich per Software an beliebiger Stelle im System, auch in Kurven, konfigurieren, um Prozessqualität, Produktivität und Effizienz zu steigern. Das System unterstützt Transportgeschwindigkeiten von bis zu 150 Metern pro Minute – deutlich schneller als viele Standardförderanlagen. Da jede Palette einzeln programmierbar ist, lässt sich ihre Position präzise verfolgen und dokumentieren. Produktwechsel mit Anpassung der Stationsstopps erfolgen wesentlich schneller und einfacher.

Bei einigen dieser Systeme wurden mehrere Förderbänder durch ein einziges lineares Transportsystem ersetzt, wodurch fast 40 % der Produktionsfläche eingespart werden konnten.

Sie unterstützen üblicherweise Schnittstellen für viele Hochgeschwindigkeits-Automatisierungsbusse, wie z. B. ProfiNet, Ethernet IP und EtherCAT. Diese Schnittstellen ermöglichen eine einfachere Integration in die bestehende Maschinenkommunikationsinfrastruktur eines Herstellers sowie die Anbindung an Edge-Computing-Geräte wie IoT-Gateways, die Daten aus der gesamten Produktionshalle erfassen und integrieren können.

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Diese neue Generation von Materialtransportsystemen kann die Grundlage für erweiterte und vielseitigere Automatisierungslösungen bilden und es Geräteherstellern ermöglichen, ihre Prozessschritte, Geschwindigkeiten und Zyklen an den Fähigkeiten des Systems auszurichten.

Ein Weg zum Erfolg besteht darin, mit kompetenten Lieferanten zusammenzuarbeiten, deren Technologie vollständig auf die Konzepte der Fabrik der Zukunft abgestimmt ist. Dies beinhaltet das Verständnis von Lean-Prozessen und -Prinzipien sowie die Fähigkeit, Technologie innerhalb eines Lean-Betriebs einzusetzen, um die Ergebnisse kontinuierlicher Verbesserungsprozesse zu maximieren.