Automation im Dienst der Gesundheit

In die Medizin-, Pharma- und Kosmetikindustrie zieht vermehrt Automatisierungstechnik ein. Sie hilft diesen innovativen Branchen zu schnellerem Markteintritt neuer Produkte und zu wirtschaftlicher Produktion. Bereits seit Jahren haben sich Roboterhersteller und andere Automatisierungsanbieter auf die vielfältigen Anforderungen dieser Branchen konzentriert. Sie können heute mit ausgereiften Techniken aufwarten.

Sie stellen einerseits hochkomplexe, vielachsige Roboterlösungen zum Beispiel fürs Schleifen und Polieren von Implantaten bereit. Andererseits liefern sie auch einfachere, jedoch meist hochpräzise Automatisierungseinheiten. Entsprechende Sensoren, Greifer oder Visionsysteme sind ebenfalls verfügbar, wovon sich die Besucher der AUTOMATICA 2012 vor Ort überzeugen können.

Dr.-Ing. Andreas Pott, Gruppenleiter Intralogistik am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart, bestätigt die Verfügbarkeit passender Roboter und Automatisierungskomponenten für den Einsatz in der Medizin-, Pharma- und Kosmetik-Branche.

Dabei unterscheidet er zweierlei Anforderungen, die je nach Einsatzfall erfüllt werden müssen: „Manche Roboter müssen sich für den produktionstechnischen Einsatz unter Reinraumbedingungen eignen, also strenge Richtlinien hinsichtlich eingesetzter Materialien und freiwerdender Partikel einhalten." Für andere Einsätze gelten zum Teil strenge Hygieneanforderungen, wie man sie aus der Lebensmittelbranche kennt. Pott: „Für die Robotertechnik ist beides kein Problem. Viele Anbieter bieten speziell gestaltete Modelle an, die auch entsprechend zertifiziert werden können."

Flexible Roboter für Pick&Place-Aufgaben

Die Zahl der in der Medizin-, Pharma- und Kosmetikindustrie eingesetzten Roboter steigt rasant. Technisch besonders anspruchsvoll sind Roboterlösungen, die bis in den Operationssaal und zum direkten Einsatz am Patienten reichen. Jedoch spielen diese Einsatzfälle hinsichtlich der Roboter-Stückzahlen eine untergeordnete Rolle, da es sich weitgehend um Sonderlösungen handelt.

Die meisten Roboter sind in Standard-Anwendungen im Einsatz. Meist handelt es sich um Automatisierungslösungen mit Pick&Place-Aufgaben, deren besondere Herausforderungen die möglichst hohe Anzahl Picks pro Minute und die zunehmende Flexibilität sind. Das erfordert extrem schnelle Roboter, meist eine sichere Bilderkennung und die Intergration von Linetracking-Funktionen.

Eine nahezu ideale Lösung für solche Pick&Place-Aufgaben sind sogenannte Deltaroboter – Parallelkinematiken mit bis zu sechs Achsen. Sie bewältigen meist keine besonders hohen Traglasten, sind dafür aber extrem schnell. Um sie besonders flexibel einsetzen zu können, werden diese Roboter gerne mit zusätzlichen Visionsystemen ausgestattet.

Das ermöglicht den kontrollierten Zugriff auf unterschiedliche Objekte. Seit kurzem bietet ein Roboterhersteller seine Delta-Roboter bereits mit einem eigenen, vorinstallierten Visionsystem an, das sogar die Farbverarbeitung beherrscht. So können beispielsweise Tabletten unterschiedlicher Farbe exakt in der Verpackung platziert werden.

Vielfältiger Einsatz von Bildverarbeitungssystemen

Generell hat sich die Industrielle Bildverarbeitung bereits in vielen medizinischen und pharmazeutischen Bereichen etabliert. Fortschritte wurden vor allem in der Farbverarbeitung und 3D-Vision erzielt, was eine Vielzahl neuer Automatisierungsmöglichkeiten eröffnet. Farbverarbeitende Visionsysteme werden zum Beispiel in der Zytologie beziehungsweise der Zytodiagnostik und der Pathologie zur Gewebe- oder Karzinomerkennung eingesetzt. Um komplexe Strukturen wie Zellen und Dendriten zu erkennen, bedarf es jedoch einer zuverlässigen Farbklassifikation, was wiederum eine leistungsstarke Bildverarbeitungssoftware voraussetzt.

Auch die 3D-Verfahren können signifikante Leistungssteigerungen vorweisen, was sie in der medizinischen Bildanalyse immer wichtiger werden lässt. Mit dem Lichtschnittverfahren kann beispielsweise ein ausgebohrter Zahn mittels einer Laserlinie dreidimensional gescannt werden, was zu einem 3D-Modell des herzustellenden Inlays führt. Nach diesem Modell fräst anschließend ein Roboter exakt den fertigen Zahnersatz.

In der Pharma-Branche wird die Bildverarbeitung in erster Linie für Qualitätskontrollen bei der Herstellung von Medikamenten eingesetzt. Zu den Aufgaben gehört die Kontrolle von Kristallwachstum oder Füllständen bei Ampullen. Auch die Farbe von Tabletten oder die Unversehrtheit von Blistern kann mittels moderner Visionsysteme geprüft werden. Selbst für Beipackzettel und Verpackungen steht mit Druckbildkontrolle (OCV) eine geeignete Lösung zur Verfügung.

Automatisches Montieren und Prüfen für hohe Qualität

Montageanlagen leisten bereits seit langem einen wichtigen Beitrag zu optimierter Produktivität und Qualität bei der Herstellung medizintechnischer Kleingeräte wie Autoinjektoren oder Inhalatoren. Neben zahlreichen Detailverbesserungen ist ein grundlegender Trend hin zu modular aufgebauten Anlagen festzustellen. Das hat in erster Linie wirtschaftliche Gründe, denn die Zeitersparnis in der Zulassung durch eine frühe Prozessvalidierung und dadurch verkürzte Zeit zum Markteintritt ist enorm.

Voraussetzung dafür ist eine Maschinenplattform, die sich stufenweise von der Pilotanlage bis zur Hochleistungsproduktion ausbauen lässt: Bereits für ein noch in der Entwicklung befindliches Gerät kann ein Handarbeitsplatz mit teilautomatisierten Prüf- und Montageoperationen entwickelt und gebaut werden, wobei bereits in dieser Pilotanlage alle kritischen Prozesse in ihrer Endkonfiguration qualifiziert sein sollten. Diese Prozesse werden dann 1:1 in eine halbautomatische Montagelinie und schließlich in die vollautomatisierte Ausbaustufe übernommen.

Die Plattform für Automatisierung in der Medizintechnik

Ob Roboterhersteller, Visionsystem-Anbieter oder Spezialisten für Montageanlagen – für die AUTOMATICA 2012 sind rund 180 Unternehmen angemeldet, die Produkte zur Automatisierung in der Medizin-, Pharma- und Kosmetikindustrie anbieten.

Für Fachbesucher aus diesen Branchen bietet das von der Konradin Mediengruppe gestaltetet AUTOMATICA Forum in Halle B1 hochwertige Vorträge: Insbesondere am 24. Mai 2012 werden unter dem Motto „Neue Branchen im Fokus: Food, Medizin, Pharma und Biotech" den ganzen Tag Automatisierungsthemen rund um die Medizintechnik und verwandte Branchen behandelt.

So gibt es Vorträge zum Thema „Labor- und Produktionsautomatisierung in der Pharmaindustrie", „Biotech: Ohne Automation versandet die nächste große Innovationswelle" und „3D-Vision und intelligente Greiftechnik im Einsatz bei der Lebensmittelverpackung". Zudem wird der Stand der Technik zum Thema „Der sterile Roboter" erörtert. Eine abschließende Podiumsdiskussion behandelt die Pharma- und Medizinindustrie sowie Lebensmittel als Wachstumsmärkte der Robotik.

www.automatica-muenchen.com