Drucklufttrockner

Maßgeschneiderte Drucklufttrockner für die Reinraumfertigung

Dezentrale Drucklufttrockner in zentrale Steuerung integriert. Im Zuge einer Produktionserweiterung richtete die Boehringer Ingelheim Microparts GmbH in Dortmund, einen neuen Reinraum zur Herstellung sehr kleiner Formteile aus Peek ein.

Jeder der Drucklufttrockner hat eine lokale Steuerung, die über Profibus mit der Zentralsteuerung kommuniziert. (Bild: Motan-Colortronic)

Wegen der geringen Durchsätze kam eine zentrale Trockenluft-Trocknungsanlage nicht infrage. Stattdessen wurde eine maßgeschneiderte Materialversorgung mit zwölf speziell ausgelegten Drucklufttrocknern installiert, die in eine zentrale Fördersteuerung mit Visualisierung integriert wurden.

Boehringer Ingelheim Microparts produziert in Dortmund den Inhalator Respimat, einen speziellen Zerstäuber für die Applikation flüssiger Medikamente bei Atemwegserkrankungen. Der Inhalator besteht aus rund 30 Teilen, von denen das kleinste etwa 1 Milligramm wiegt. Alle Bauteile, die in Kontakt mit dem Wirkstoff kommen, darunter fünf aus Kunststoff, stellt das Unternehmen selbst her. Die Produktion findet unter GMP- und FDA-konformen Bedingungen in Reinräumen der GMP-Klasse D statt.

Bedienen und überwachen lässt sich die gesamte Anlage über die Visualisierung Linknet 2 im Reinraum oder über die Zentralsteuerung. (Bild: Motan-Colortronic)

Im Zuge der letzten Produktionserweiterung konzentrierte das Unternehmen die Herstellung der Kleinstteile in einem eigenen Fertigungsbereich und beauftragte Motan-Colortronic mit Konzeption, Lieferung und Installation der Materialversorgung. Auszulegen war die Materialversorgung für kleine Formteile aus Peek mit Schussgewichten zwischen 0,7 und 5,5 Gramm. Besonders zu berücksichtigen waren in diesem Zusammenhang die geringen Materialdurchsätze zwischen lediglich 200 und 1200 Gramm pro Stunde. Der Hochleistungskunststoff Peek ist hygroskopisch und verlangt Verarbeitungstemperaturen zwischen 150 und 160 Grad Celsius bei einer Restfeuchte von etwa 0,05 Prozent.

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In diesem Zusammenhang stand auch die Forderung, dass das Material im Schüttkegel auch beim Stillstand einer Maschine bis zum Auslaufkonus des Trockners durchgetrocknet bleiben muss. Andernfalls müsste nach jedem Stillstand feuchtes Material kontrolliert entfernt und verworfen werden. In dieser speziellen Produktion dürfen weder Ausschuss noch Angüsse wiederverwertet werden.

Schließlich kam nur eine dezentrale Lösung mit Drucklufttrocknern infrage. Eingesetzt werden modifizierte Drucklufttrockner der Baureihe Luxor CA von Motan-Colortronic. Getrocknet wird mit Reinstdruckluft, die in den Trocknern von 6 bar auf atmosphärischen Druck entspannt wird. Die so erhaltene trockene Prozessluft mit niedrigem Taupunkt wird anschließend über eine temperaturgeregelte Heizung in den Trockentrichter geführt, nimmt dabei die Feuchtigkeit auf und verlässt den Trichter aus dem Reinraum.

Mit dem Handscanner müssen Behälterwechsel angemeldet sowie die Material- und Chargencodes von neuen Oktabins eingelesen werden. (Bild: Motan-Colortronic)

Um sicherzustellen, dass die Drucklufttrockner auch bei geringen Durchsätzen betriebssicher arbeiten, führte Motan-Colortronic nach eigenen Angaben umfangreiche Versuche und Messungen im eigenen Technikum in Friedrichsdorf durch. Auf Basis der so ermittelten Daten folgten die Definition der Prozessspezifikation und die anschließende Validierung.

Die durchschnittliche Verweildauer des Materials im Trockner beträgt etwa drei bis vier Stunden, wobei die Prozesse möglichst um den Mittelwert der Grenzbereiche gefahren werden. Eingestellt werden die Trocknungstemperaturen der Drucklufttrockner am zentralen Bedienpult. Einmal jährlich werden die Temperaturfühler geprüft und bei Bedarf kalibriert. Gleiches gilt für das Reinstdruckluftsystem, um eine gleichbleibende Druckluftqualität sicherzustellen. Die Materialversorgung der Spritzgießmaschinen übernehmen Fördergeräte aus dem Medizinprogramm der Baureihe CSK.

Materialaufgabe mit Chargenrückverfolgung
Die Materialaufgabe mit zwei Oktabinstationen befindet sich in einem separaten Raum außerhalb der Spritzgießfertigung. Sobald einer der Behälter leer ist, erhält die zentrale Steuerung eine Meldung. Zwischen den beiden Oktabins ist eine Zweikomponentenweiche installiert. Vorausgesetzt, beide Oktabins enthalten die gleiche Charge, schaltet die Weiche automatisch um. Enthalten die Oktabins unterschiedliche Chargen, wird die Förderung gesperrt und eine Meldung ausgegeben.

Die Produktion der Teile findet unter GMP- und FDA-konformen Bedingungen in Reinräumen der GMP-Klasse D statt. (Bild: Motan-Colortronic)

Für den Behälteraustausch hat das Personal einen genau vorgegebenen Ablauf einzuhalten. Nachdem der leere Behälter entfernt ist, muss sich der Bediener im System anmelden, wobei die Berechtigung des Mitarbeiters geprüft wird. Dann ist mit einem Handscanner die betreffende Station zum Behälterwechsel anzumelden. Nun sind die Material- und Chargencodes des frischen Oktabins mit dem Scanner einzulesen. Ist der Materialcode korrekt, kann der Behälter eingesetzt werden. Sowohl das Entfernen des leeren Behälters zuvor wie auch das Einsetzen des vollen Oktabin werden von einer Lichtschranke registriert. Jede Abweichung von dieser Prozedur wertet das System als Fehler, registriert Name, Datum und Uhrzeit und blockiert die Materialversorgung.

Chargenwechsel sind zugleich mit einem Loswechsel verbunden, weshalb dann ein zusätzliches Prozedere einzuhalten ist. Um eventuell verbliebene Granulatreste in den Materialleitungen zu entfernen, wurde eine Rückführleitung installiert, über die sich das Leitungssystem komplett leer saugen lässt. Zudem werden die Fördergeräte an den Spritzgießmaschinen verriegelt. Unter jedem Trockner befindet sich ein zusätzlicher Schieber. Um sicherzustellen, dass das neue Material durchgetrocknet ist, öffnet dieser Schieber beim Neustart erst, nachdem die zuvor eingestellte Verweilzeit abgelaufen ist.

Vernetzte Steuerung mit zwei Bus-Systemen
Sicherheit wird in der Herstellung von Medizinprodukten groß geschrieben. Daher verlangte Boehringer Ingelheim Microparts eine umfassende Systembeschreibung, einmal wegen der Dokumentationspflichten sowie aus Sicherheitsgründen um Fehlbedienungen oder gar Missbrauch zu verhindern.

Die gesamte Materialversorgung einschließlich der Steuerungskomponenten für Trockner und Fördergeräte sowie der Funkscanner der Materialaufgabe ist in eine zentrale Steuerung mit dem Visualisierungssystem Linknet 2 von Motan-Colortronic integriert. Über das Visualisierungssystem ist die Anlage an das hausinterne Ethernet und damit an das BDE-System angeschlossen. Protokolliert und archiviert werden alle Daten mit Zeitstempel, Änderungstext, neuem und altem Wert sowie dem ausführenden Bediener. Bedienen und überwachen lässt sich die gesamte Anlage über die Visualisierung im Reinraum oder über die Zentralsteuerung. Zudem befindet sich an jedem Anlagenteil eine dezentrale Bedienmöglichkeit, die wichtige Daten wie Temperatur und Druck lokal anzeigt.

Entsprechend den einschlägigen Vorschriften sind alle Komponenten der Materialversorgung GMP/FDA-konform ausgeführt. Die Materialleitungen sowie die Rücksaugleitung einschließlich der Bögen und der Y-Stücke bestehen aus Borosilikatglas, die Vakuumleitung aus Edelstahl. Trockner, Trockentrichter und Abscheider bestehen aus elektropoliertem Edelstahl mit definierten Rautiefen. Dokumentiert ist all das mit Materialzertifikaten.

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