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27.07.2018

Beständige Optimierung

Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera analysiert ein Hersteller von Arzneimittel-Spendersystemen aus Spritzguss seine Fertigung und kann so die Abläufe optimieren.

High- Speed-Recording-Kamera Motionblitz Cube (© Mikrotron)

Nemera mit Hauptsitz im französischen La Verpillière entwirft, entwickelt und fertigt Spendersysteme für Medikamente, wie z.B. Inhalatoren, Injektoren und Insulinpens. Am Standort Neuenburg produziert das Unternehmen Spendersysteme aus thermoplastischen Kunststoffen. Die im Spritzgussverfahren hergestellten Teile werden von voll automatisierten High-Speed- Montageanlagen zum fertigen Endprodukt montiert.

Wie generell im Pharmabereich werden auch an die Fertigung von Arzneimittel-Spendersystemen sehr hohe Qualitätsanforderungen gestellt. Gleichzeitig muss die Produktion den Ansprüchen einer sehr schnellen Taktrate im Mehrschichtbetrieb gerecht werden. Wurden Maschinen bei langsamen Taktraten eingestellt, traten später im Realbetrieb in der schnellen Fertigung immer wieder Probleme auf, deren Ursachen oft nicht lokalisierbar waren. Zwar wurde mittels Testen und Probieren versucht, die Fehler einzugrenzen. Dennoch suchte man nach einer Möglichkeit, die Fertigungsprozesse millisekundengenau aufzulösen und so die Fehler exakt zu analysieren und zu beheben.

Im Auswahlverfahren punkten

Anfängliche Versuche mit normalen Actioncams scheiterten. Die erzielbare Bildqualität erwies sich als ungenügend, und auch das Handling der Daten war schwieriger als zunächst suggeriert und erwartet.

Das veranlasste die Produktionsleitung, sich nach professionellen High- Speed-Kameralösungen umzusehen. Drei Anbieter kamen in die engere Wahl, die an drei identischen Anwendungsfällen ihre Systeme demonstrieren und unter Beweis stellen mussten. Dies erlaubte Nemera, aussagekräftige Vergleiche zu ziehen. Letztendlich überzeugte die High- Speed-Recording-Kamera Motionblitz Cube von Mikrotron, Unterschleißheim, durch ihre Leistungseckdaten von 1280 × 1024 Pixel Auflösung bei 500 Bildern pro Sekunde und einer Aufzeichnungskapazität von 6,6 Sekunden (Bild 1). Das kompakte Gehäuse ermöglichte laut Nemera eine einfache Platzierung innerhalb der Anlagen, auch an beengten Positionen. Die hohe Mobilität der Kamera und das einfache Handling, insbesondere bei der Software, halfen, die Hemmschwelle bei den Anwendern zu senken.

Besonders die Funktionen der internen Triggerung sowie der externen Ansteuerungsfähigkeit durch Maschinensignale überzeugten den Hersteller von Arzneimittel-Spendersystemen. Der Automatik-Trigger ImageBlitz reagiert auf eingestellte Veränderungen im Bildinhalt und gewährleistet so die sichere, schnelle und zuverlässige Erfassung selbst von sporadisch auftretenden Ereignissen. Die Kamera speichert die Daten nach der Triggerung automatisch ab.

Vielfältiger Einsatz

Da die Kamera einfach zu bedienen ist, war die Einsatzhäufigkeit bei Nemera schon von Anfang an sehr hoch. Allein in den ersten sechs Monaten nach Anschaffung der Hochgeschwindigkeitskamera führten die Mitarbeiter rund 25 Analysen in unterschiedlichen Fertigungsbereichen durch, teilweise mit Bildraten von 2000 fps und mehr.

Pick-and-Place Montage von Arzneimittel-Spendersystemen (© Mikrotron)

So befasste sich eine Anwendung beispielsweise mit der Qualitätsanalyse bei der Fertigung von Insulinspritzen. Bei einer Taktrate von rund 200 Stück pro Minute wurden Bauteile im bestehenden Fertigungsprozess regelmäßig beschädigt und verursachten Störungen und damit Maschinenstillstände. Obwohl bei der Maschinenprogrammierung bei langsamer Geschwindigkeit alles in Ordnung war, traten bei normaler Produktionsgeschwindigkeit immer wieder Fehler auf, deren Ursachen für das menschliche Auge nicht erkennbar waren.

Die Bauteile wurden von der Maschine scheinbar nicht exakt positioniert, was sich leistungs- und qualitätsmindernd auswirkte. Erst in den Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit der Kamera wurde deutlich, dass sich die Greifer in der Maschine zu früh öffneten. In jedem Bild wurde zeitgleich das Steuersignal der Maschine eingespeichert. Dadurch konnte präzise festgestellt werden, um wie viele Millisekunden sich die Greifer zu früh geöffnet hatten, und die Anlage in Anwesenheit des Maschinenlieferanten neu programmiert werden. So erzielte Nemera gegenüber dem vorherigen Zustand eine Effizienzsteigerung von rund 10 Prozent in der Anlage.

Schnelle Amortisation

Auch die weiteren Analysen von Fertigungsprozessen mit der Kamera sorgten nach Firmenangaben für erstaunliche Ergebnisse. Bei rund 80 Prozent der Kameraauswertungen konnten exakte zeitbezogene Rückschlüsse gezogen werden, auf deren Basis die Einstellung der Fertigungsmaschinen optimiert werden konnte. Die Ergebnisse übertrafen die Erwartungen von Nemera an das Optimierungspotenzial durch kamerabasierte Analyse sogar noch. Die geplante Amortisationszeit von zwei Jahren wurde deutlich unterschritten.

Jörg Handke

Mikrotron GmbH
www.mikrotron.de

Unternehmensinformation

Mikrotron GmbH

Landshuter Str. 20-22
DE 85716 Unterschleißheim
Tel.: 089 726342-00
Fax: 089 726342-99

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