Präzises Be- und Entladehandling für die Pharma-Branche

Wenn wir Anlagen konzipieren, steht bei uns immer die Erfüllung spezifischer Anforderungen im Vordergrund. In diesem Fall entwickelten wir sechs hochpräzise Hubstationen für die Pharmaindustrie. Unser Kunde ist ein führendes Unternehmen in der Entwicklung und Herstellung von Spezialanlagen für die Pharma- und Biotechnologieindustrie. 

Diese Stationen mussten nicht nur den strengen Anforderungen der FDA-Konformität gerecht werden, sondern auch höchste Präzision und Zuverlässigkeit im Be- und Entladehandling von Fläschchen mit pharmazeutischen Produkten (Vials) gewährleisten. Die Herausforderung bestand darin, eine Lösung zu schaffen, die sowohl die empfindlichen pharmazeutischen Produkte sicher handhabt als auch den hohen Hygiene- und Qualitätsstandards der Branche entspricht.

Die spezifischen Anforderungen im Überblick:

• Höchste Präzision: Die Hubgabel muss bei einer Traglast von bis zu 1250 kg eine minimale Durchbiegung aufweisen, um eine ebene, horizontale Fläche zu gewährleisten und so ein Umfallen der Vials zu verhindern.
• Freistehende Konstruktion: Die Hubstationen sollen als stabile, freistehende Stahlkonstruktion konzipiert werden, die ohne zusätzliche Abstützungen und Befestigungen betrieben werden kann und in die bestehenden Produktionsprozesse integriert werden können.
• FDA-Konformität: Die Oberflächen der Hubstationen müssen aus Edelstahl mit einem Schliff von Ra 1,6 bestehen, um den strengen Anforderungen der FDA gerecht zu werden und eine einfache Reinigung sowie Sterilisation zu ermöglichen.

Die Aufgaben der Hubstationen im Einsatz

Die Hubstationen spielen eine zentrale Rolle im reibungslosen Betrieb der pharmazeutischen Produktionslinie, indem sie als Schnittstellen fungieren, die die Edelstahlgestelle mit den empfindlichen Fläschchen handhaben. Dabei kommen unsere einsäuligen Hubstationen sowohl zum Einsatz, um die Edelstahlgestelle zur Aufnahme der Vials sowohl horizontal als auch vertikal zu bewegen, als auch zur Übergabe an die Verpackungsstation.

Beladen der Hubstationen

Die Hubstationen zum Beladen übernehmen die wichtige Aufgabe, die mit pharmazeutischem Produkt gefüllten Vials präzise von den Abfüllmaschinen aufzunehmen. Diese Fläschchen werden sicher auf den Edelstahlgestellen platziert und zur weiteren Verarbeitung transportiert. Eine besondere Innovation dieser Hubstationen ist die Konstruktion der Hubgabel, die bis auf Bodenniveau abgesenkt werden kann. Dies erlaubt die direkte Beladung per Handhubwagen oder Ameise (kleine elektrische Gabelstapler), ohne dass zusätzliche Rampen oder Hebevorrichtungen erforderlich sind. Durch die ebenerdige Zugänglichkeit der Hubgabel wird der Beladungsprozess erheblich vereinfacht und das Risiko von Beschädigungen der empfindlichen Vials minimiert.

Übergabe der Ware

Eine andere Gruppe baugleicher Hubstationen ist speziell für das Entladen konzipiert. Diese Hubstationen kommen zu einem späteren Zeitpunkt im Produktionsprozess zum Einsatz, um die gefüllten Vials nach der Verarbeitung an die Verpackungsmaschinen zu übergeben. Nachdem die Vials auf die Hubstation geladen wurden, ermöglicht der Querhub das seitliche Verschieben der Last, wodurch eine exakte Positionierung und die Übergabe an die nachfolgenden Produktionsprozesse erfolgt. Diese präzise Steuerung und Bewegung der Hubstationen stellt sicher, dass die empfindlichen Vials während des gesamten Handhabungsprozesses stabil stehen bleiben und nicht umfallen. Im Verpackungsprozess sorgen die Hubstationen dafür, dass die Vials sicher den Verpackungsmaschinen zugeführt werden, wo sie für den Vertrieb vorbereitet werden.

Durchbiegung und Traglastmanagement

Das hohe Delta von 800 kg zwischen dem leeren Gestell (450 kg) und der maximalen Beladung (1250 kg) sowie der Anspruch an maximale Präzision stellten eine zentrale technische Herausforderung dar. Dazu musste dafür gesorgt werden, dass die Hubgabel auch bei voller Belastung nur eine minimale Durchbiegung aufweist und gleichzeitig eine gleichbleibende Stabilität bietet. Durch den Einsatz von hochpräzisen Servoantrieben, Kugelumlaufführungen und Kugelrollspindeln konnte gewährleistet werden, dass die Vials in jeder Phase des Be- und Entladeprozesses stabil bleiben und nicht umfallen. Dies ist entscheidend, um eine ebene, horizontale Übergabefläche zu gewährleisten und die empfindlichen pharmazeutischen Produkte sicher zu handhaben.

Optimale Lastverteilung und Bewegungskontrolle mit Kugelumlaufführungen

Der Einsatz von Kugelumlaufführungen und Kugelrollspindeln in den Hubstationen war dementsprechend eine zentrale Maßnahme, um die hohen Anforderungen an Präzision und Stabilität zu erfüllen. Die Kugelumlaufführungen sind entscheidend dafür, hohe Lasten zu tragen und gleichzeitig eine hohe Steifigkeit zu bieten, was die Durchbiegung zusätzlich minimiert. Dies ist besonders wichtig, um die Positioniergenauigkeit der Hubgabel sicherzustellen und so ein Umfallen der Vials zu verhindern. Denn Kugelumlaufführungen bieten einen extrem niedrigen Reibungskoeffizienten, was eine gleichmäßige und präzise Bewegung ermöglicht.

Effiziente Linearbewegung und Belastbarkeit 

Kugelrollspindeln ergänzen diese Eigenschaften durch ihre Fähigkeit, mechanische Energie effizient in lineare Bewegung umzuwandeln. Denn sie bieten eine hohe Genauigkeit bei der Positionierung und Wiederholgenauigkeit, was für den präzisen Hub und Querhub der Stationen unerlässlich ist. Sie sind zudem sehr belastbar und langlebig, was die Wartungsanforderungen reduziert und die Zuverlässigkeit der Hubstationen erhöht.

Flexibel und präzise positionierbar dank Querhub

Ein wichtiger Aspekt der Hubstationen in diesem Projekt ist die Integration eines Querhubs. Eine Hubstation mit Querhub ermöglicht nicht nur eine vertikale Hebebewegung, sondern auch die horizontale. Dadurch wird der Übergabepunkt zwischen der kundenseitigen Abfüllmaschine und unserer Hubstation mit exakter Wiederholgenauigkeit erreicht.

Schwere Lasten präzise positioniert

Die vertikale Hebefunktion der Hubstationen hebt oder senkt die Last, während der Querhub das Edelstahlgestell um bis zu 30 mm seitlich bewegt. Durch Führungsschienen und Antriebssysteme wie Kugelumlaufführungen und Servomotoren wird diese Bewegung mit höchster Präzision ausgeführt. Dadurch lässt sich das Edelstahlgestell in die Höhe heben, um eine vollständige Aufnahme der Vials auf die verschiedenen Ebenen zu gewährleisten, aber erst nachdem mittels Querhub die Schnittstelle genau ausgerichtet wurde. Durch die Integration des Querhubs in die Hubstationen wird also eine optimierte Handhabung der Materialien mit höchster Prozesssicherheit gewährleistet.

Stabilität und Präzision ohne externe Strukturen

Die Anforderung, die Hubstationen als freistehende Stand-Alone-Konstruktionen zu entwickeln, war eine weitere zentrale Anforderung des Projekts. Das ist nötig, da sie in eine bestehende Halle integriert werden und nur minimalen Platz in Anspruch nehmen dürfen und vor Ort nur noch im Boden verdübelt werden müssen. Außerdem musste dementsprechend die Zugänglichkeit optimal gestaltet sein. Bei der Konstruktion freistehender Hubstationen müssen jedoch mehrere technische Herausforderungen bewältigt werden. 

Erstens musste die Stabilität der gesamten Einheit gewährleistet sein, um auch bei maximaler Beladung von 1250 kg sicher zu funktionieren. Dies erfordert eine sorgfältige Berechnung und Auslegung der Basisstruktur, um eine ausreichende Standfestigkeit zu gewährleisten und Vibrationen oder Bewegungen auszuschließen. Dies wurde durch den Einsatz von hochfesten Materialien und fortschrittlichen Konstruktionstechniken erreicht, die eine hohe Steifigkeit und geringe Durchbiegung sicherstellen. 

Maximale Effizienz und Präzision durch Servomotoren

Eine weitere entscheidende Komponente der Hubstation ist ihr Servomotor. Er ermöglicht eine exakte Steuerung und Positionierung der Hubgabel. Dadurch lässt sich jede Bewegung genau kontrollieren und wiederholbar durchführen, was die Konsistenz und Qualität im Produktionsprozess sicherstellt und die pharmazeutischen Produkte schützt.

Flexibilität und hohe Dynamik

Die Steuerung von Servomotoren kann leicht programmiert und angepasst werden, um verschiedene Bewegungsprofile und Geschwindigkeiten zu erreichen. Durch den Einsatz von Servomotoren wird die Prozesssicherheit erheblich verbessert. Die exakte Steuerung und Wiederholbarkeit der Bewegungen reduzieren das Risiko von Fehlern und erhöhen die Qualität der Handhabung der Vials. Die empfindlichen Vials werden sicher und schonend bewegt, wodurch das Risiko von Beschädigungen minimiert wird. Diese Zuverlässigkeit und Präzision sind entscheidend, um die hohen Standards der pharmazeutischen Industrie zu erfüllen.

Nicht nur präzise, sondern auch FDA-konform

Bei der Entwicklung unserer Hubstationen stand nicht nur Präzision im Vordergrund, sondern auch die strenge Einhaltung der FDA-Vorschriften. Um dies zu gewährleisten, mussten wir sicherstellen, dass alle Oberflächen, aus hochwertigem Edelstahl bestehen. Edelstahl ist bekannt für Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit. Diese Oberflächen wurden auf einen Rauheitswert von Ra 1,6 geschliffen, wodurch eine extrem glatte Oberfläche entsteht. Diese minimiert die Ansammlung von Partikeln und erleichtert die Reinigung sowie Sterilisation, was wiederum Kontaminationen verhindert.

Konstruktive Maßnahmen für Hygiene und Reinigung

Unsere Hubstationen sind so konstruiert, dass sie möglichst wenige offene Schlitze und Spalten aufweisen. Dies verhindert das Eindringen von Schmutz und Mikroorganismen. Darüber hinaus haben wir darauf geachtet, dass die Hubstationen leicht zu reinigen und zu desinfizieren sind. Abgerundete Kanten und eine Konstruktion, die eine einfache Zugänglichkeit zu allen Oberflächen ermöglicht, tragen hierzu bei.

Einhaltung der FDA-Vorschriften

Zusätzlich mussten alle verwendeten Komponenten, einschließlich Dichtungen, Schmiermittel und anderen Materialien, den strengen FDA-Vorschriften entsprechen und für den Einsatz in pharmazeutischen Anwendungen zugelassen worden sein. Durch die Erfüllung dieser umfassenden Anforderungen konnten wir sicherstellen, dass unsere Hubstationen nicht nur präzise, sondern auch vollständig FDA-konform sind, und somit eine sichere Handhabung der empfindlichen pharmazeutischen Produkte gewährleisten.

Reibungslose Zusammenarbeit für optimale Ergebnisse

Die erfolgreiche Umsetzung dieses Projekts war nur durch die enge und effektive Zusammenarbeit mit unserem Kunden möglich. Von Beginn an arbeiteten wir Hand in Hand, um die spezifischen Anforderungen und Herausforderungen zu verstehen und maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln. Unsere Experten standen in ständigem Dialog mit dem Kunden, um sicherzustellen, dass jede Phase des Projekts – von der Planung über die Konstruktion bis hin zur Installation – reibungslos verlief. Diese Kooperation ermöglichte es uns, die hohen Standards und strengen Anforderungen der pharmazeutischen Industrie zu erfüllen.