Seit Generationen steigt die durchschnittliche Lebenserwartung der Menschen. In den letzten 150 Jahren hat sie sich mehr als verdoppelt: 1871 lag sie für Männer bei 35,6 Jahren, 2021 bei 78,5 Jahren. Bei den Frauen stieg sie im gleichen Zeitraum von 38,5 auf 83,4 Jahre. Ein wesentlicher Grund für die Verlängerung der Lebenszeit ist der medizinische und pharmazeutische Fortschritt. Auch Implantate spielen eine immer größere Rolle bei der Verlängerung des Lebens und der Verbesserung der Lebensqualität. Die meisten Menschen denken bei Implantaten an Zahnersatz, aber es gibt noch viel mehr ‚Ersatzteile‘ für den menschlichen Körper, etwa Hüft- und Knieimplantate, Brustimplantate, Stents und Gefäßprothesen, Herzschrittmacher und Defibrillatoren. Während orthopädische Implantate wie künstliche Kniegelenke aus Kobalt-Chrom-Legierungen und Polyethylen bestehen, sind andere Implantate zum Teil aus textilen Materialien gefertigt und mit zahlreichen Löchern versehen, die aus medizinischen Gründen exakt positioniert sein müssen.
Genauigkeit im Reinraum
Die dafür notwendigen Fertigungsprozesse sind recht komplex, insbesondere weil sie unter Reinraumbedingungen durchgeführt werden müssen. Außerdem muss aus Gründen der Qualitätssicherung und Rückverfolgbarkeit die Herstellung jedes einzelnen Teils protokolliert werden. Aus wirtschaftlichen Gründen soll die Produktion zugleich mit hoher Präzision und gleichzeitig in relativ großen Stückzahlen erfolgen.
Automatisierung von anspruchsvollen Prozessen
Das Unternehmen Pharmabotix ist auf die Automatisierung solcher anspruchsvollen Prozesse spezialisiert. Die Firma aus dem Kanton Aargau in der Schweiz liefert insbesondere der pharmazeutischen und medizintechnischen Industrie Produkte, die vom Konzept bis zum schlüsselfertigen System reichen. Bei der Herstellung von textilen Komponenten für Implantate setzt Pharmabotix auf Roboter. Gleiches gilt für die dort gefertigten Anlagen zum Depalettieren, Abfüllen und Verpacken von Medikamenten in Glasfläschchen oder die Anlagen zum Handling von Zellkulturen für den aufstrebenden Bereich der Zell- und Gentherapie. Pharmabotix suchte daher nach einer leistungsfähigen Anwendung für die Planung von Produktionsanlagen und die Programmierung von Robotern. Das Unternehmen entschied sich für die Fabrikplanungssoftware von Visual Components.
Software für Fabrikplaner
Visual Components ist eine weltweit eingesetzte 3D-Fabrikplanungs- und Simulationsanwendung. Die Software ermöglicht das Entwerfen, Planen und Simulieren von Produktionsanlagen mit Hilfe einer Bibliothek vorgefertigter Fabrikkomponenten. Im System entstehen digitale Zwillinge von einzelnen Produktionszellen bis hin zu kompletten Fabriken, die eine Planung und Optimierung der Produktion bis hin zur virtuellen Inbetriebnahme unterstützen. Eingesetzt wird das Tool der Firma aus der finnischen Stadt Espoo etwa im Maschinenbau, der Automobil- und der Verpackungsindustrie sowie Logistik. Verschiedene Ausbaustufen der Software sollen unterschiedliche Unternehmenstypen ansprechen. Anwender im deutschsprachigen Raum werden vom Münchener Ableger der Firma betreut. Für junge Unternehmen bietet Visual Components ein Startup-Programm.
Modulare Produktion
Zurück zum textilen Bauteil für das Implantat: Das Gewebe wird von Bedienern auf Werkstückträgern fixiert, danach entnimmt ein Roboter jeweils einen Werkstückträger aus einem Magazin. Jeder Werkstückträger hat eine Seriennummer und eine eindeutige Codierung für die Chargenprotokollierung bzw. Rückverfolgbarkeit der produzierten Teile. Anschließend wird das Textilmaterial von einem Scanner geprüft und zwei Nadelplottern zugeführt, die auf zwei Linearachsen angeordnet sind. Die Nadelplotter bringen die 180 notwendigen Löcher in wenigen Sekunden ein. Danach wird das Bauteil von einem Roboter entnommen, mit einer Ultraschallstanze ausgestanzt und in das Fertigteilemagazin abgelegt. Ein Stäubli 6-Achs-Roboter ist das zentrale Handhabungselement innerhalb der Anlage. Er bewegt das Bauteil zwischen mehreren Stationen mit unterschiedlichen Taktzeiten. Die Anlage ist modular aufgebaut: Jede Station kann einzeln zu- oder abgeschaltet werden.
Simulation überzeugt Kunden
Fabian Stutz, Gründer und Geschäftsführer von Pharmabotix, erläutert die Arbeitsweise mit Visual Components: „Wir nutzen Visual Components als schnelles und zielgerichtetes Werkzeug, um Anlagenkonzepte für unsere Kunden zu modellieren. Die Bibliothek enthält viele Fabrikkomponenten, was unsere Arbeit erheblich vereinfacht. Für unsere Kunden bietet die Anwendung den Mehrwert, dass sie die von uns vorgeschlagene Lösung als 3D-Modell sehen und leichter verstehen können. Im genannten Beispiel konnte der Kunde dank der Simulation sicherstellen, dass die Zykluszeit eingehalten werden kann. Die Erstellung der detaillierten Simulation dauerte nur etwa zwei Tage. Die Simulation hat uns auch geholfen, die Anordnung der einzelnen Stationen zu optimieren.“
Zugänglichkeit verifizieren und Zykluszeiten optimieren
Besonders hilfreich findet Stutz, dass in der Bibliothek der Anwendung bereits zahlreiche Roboter namhafter Hersteller inklusive ihrer Kinematiken enthalten sind: „So können wir komplette Roboteranlagen simulieren, um Zugänglichkeiten zu prüfen und Taktzeiten zu optimieren. Im Bereich der mobilen Roboter hilft uns das System, die Anzahl der benötigten Roboter zu ermitteln oder mögliche Engpässe in der Produktion frühzeitig zu erkennen. Auch die Programmierung der Roboter und sogar die virtuelle Inbetriebnahme der Anlagen können wir mit Visual Components durchführen.“
