Contexo: Schnell am Markt durch Simultaneous Engineering

In nur 14 Monaten vom Produktdesign zur Serienfertigung – möglich wurde das durch die zielgerichtete Zusammenarbeit von Pharmahersteller und dem Maschinenbauer Contexo. Durch simultaneous Engineering wurde die Markteinführung um ganze zehn Monate vorgezogen und die marktübliche Ausbringleistung konnte um 20 % gesteigert werden.

„Wie können wir unser neues Produkt schnellstmöglich an den Markt bringen?“ – so der Start des Projektes – berichtet Matthias Müller, Geschäftsführer Vertrieb beim Maschinenbauer Contexo. Erste Prototypen und Zeichnungen lagen vor, der Design-Freeze noch nicht in Sicht. Ideal um die Planung der Montageanlage zu starten. Denn zu diesem Zeitpunkt sind Optimierungen noch möglich, die Anpassung des Produktes und der Maschine gehen Hand in Hand. Neben der Fertigung der Anlage konnte Contexo so auch die technische Funktionalität des Produktes mitentwickeln und Optimierungen, die sich auch im langfristigen Betrieb bemerkbar machen, integrieren. So ist sichergestellt, dass die Produktion über Jahre hinweg wirtschaftlich und zuverlässig betrieben werden kann.

Das Grundlayout der Anlage wurde auf Basis der modularen Maschinenplattform gewählt, es ging darum die Gegebenheiten vor Ort zu berücksichtigen. Wie kann die Maschine gestellt werden, so dass sie für den Operator jederzeit zugänglich ist? Wo gibt es Hindernisse? Wie erreicht man beste Zugänglichkeit für Wartung und Instandhaltung? Erfüllt werden mussten zudem höchste Anforderungen an das GMP-Design, galt es doch eine Maschine für den Reinraum ISO Klasse 7 zu fertigen. Die Wahl fiel auf einen Lineartakter mit Zahnriemenantrieb. Die Erfahrungen zeigen, dass dieses abriebfreie System langjährig hygienisch und effizient betrieben werden kann. Insgesamt ging es um die Montage von sieben Komponenten, die Integration von 45 Prozessen, darunter auch die Entwicklung von Laserschweiss- und Heissbördelprozessen.

Rotatives Quasi-Simultan-Laserschweissen auf 3° genau

In einem ersten Schritt wurden bei Contexo Prototypen der Stationen und Prozesse entwickelt. Aufgebaut in einer Teststation konnten schnell erste Versuchsreihen starten, was zu schnellem Verständnis und Empfehlungen zur Produktoptimierung führte. Der Aufbau der Laserprozesse stellte hohe Anforderungen, denn es ging um Schweißnähte im Mikrobereich. Intensives Testen und konsequentes Weiterentwickeln waren an der Tagesordnung. Contexo hat den Prozess vollständig parametriert. Es ging hierbei um detaillierte Festlegungen bezüglich Anzahl der einzusetzenden Laser, Anzahl der notwendigen Umdrehungen, in welchem Winkel muss geschweisst werden, mit welcher Wattstärke u.v.m.

Entschieden hat man sich für ein Quasi-Simultan-Laserverfahren, bei dem das Produkt durch Rotation an zwei Stellen gleichzeitig ringsum verschweisst werden kann. Insgesamt wurden vier Laserquellen verteilt auf sechs Festoptiken verbaut. Voll integrierte Servo-Spindeln rotieren das Produkt, das durch Vakuumfixierung während des Laserprozesses fixiert wird. Hier wird auf 3° genau auf der Drehachse lasergeschweisst. Eingesetzt wird ein luftgekühlter Diodenlaser der den Anforderungen an den Reinraum entspricht und voll in das Maschinenkonzept integriert ist. Sichergestellt wurde beste Zugänglichkeit für Wartung und Reinigung. Die Reinhaltung der Prozessatmosphäre wurde sichergestellt, indem der Laserprozess gekapselt, sowie Rauch und Schmauch durch Absaugung und Filtration eliminiert wurden.

Prototypenbau der Stationen und Laserprozesse im Contexo Laborsystem

Nachdem die Prozesse reibungslos liefen, wurde das Testsystem zum Pharmahersteller geliefert, sodass dieser vor Ort seine Produkte intensiv testen und prüfen konnte. Parallel dazu konnte Contexo die Anlage weiterbauen und Optimierungen aus den Erfahrungen des Herstellers direkt umsetzen. Neben einer immensen Zeitersparnis konnten hier auch Kosten eingespart werden. Das getestete Lasersystem wurde quasi recycelt, indem es nach der Testphase in die Maschine eingebaut wurde.

Die filigranen Schweissprozesse durch Lasertechnik zu realisieren lag auf der Hand: garantieren sie doch einerseits hohe Prozessstabilität und Präzision, andererseits sorgen sie für die stabile Langzeitproduktion. Der durchdachte Einsatz der Laserprozesse konnte den finanziellen Einsatz in Lasertechnik deutlich reduzieren, sodass im Ergebnis eine deutliche Kosteneinsparung zu verzeichnen war.

Besonderes Augenmerk galt auch der Zuführung der Komponenten, sind diese doch sehr klein und leicht. Zudem besonders anfällig aufgrund der eingesetzten Materialien. Bei den Federn ist es zudem notwendig – da sich diese leicht „verhaken“ – eine Lösung für das Entwirren zu finden. Die Aufgabenstellung war klar: sowohl die korrekte Entwirrtechnik, als auch die Zuführung weiterer Komponenten musste sorgfältig geplant und umgesetzt werden. Contexo ist mit solchen Herausforderungen vertraut, gibt es doch einen eigenen Sortierkesselbau im Hause.

Im Fokus steht auch die Produktsicherheit, muss die Qualität bei Medizinprodukten doch zu 100,00 % passen. Daher mussten zahlreiche Prüfprozesse in die Anlage integriert werden. Es ging sowohl um die Prüfung von Drücken und Dichtheit, als auch um Durchflussprüfungen. Es wurden Prüfprozesse von 0,3 bar bei +/-4 Pascal bis hin zur Berstkontrolle entwickelt. Für die Reinraumfertigung wurde alle Stationen gekapselt und sind frei von Ecken, Kanten und Toträumen. Minimale Standfläche und individuelles Kundenlayout wurden berücksichtigt, galt es doch, die Kosten für die Reinraumfertigung auf ein Minimum zu reduzieren.

Der Erfolg lag nicht zuletzt in der guten Zusammenarbeit der Projektteams und der parallelen Entwicklung von Produkt und Maschine. Deshalb konnte die Markteinführung um zehn Monate vorgezogen werden. Zusätzlich übernahm Contexo die komplette Validationsbegleitung aller Prozessparameter für den Kunden und sorgte für die validierungsfähige Erfassung und Sicherung in der Maschinensteuerung.

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