Robotische assemblage:een les in extreme precisie

De SEYMOUR TRI-21 is een semi-autonome robotmachine, gebouwd door SEYMOUR Advanced Technologies (SAT). Het assembleert micronaalden die worden gebruikt bij oogchirurgie 400% sneller dan voorheen. Ontworpen voor krappe ruimtes in een cleanroom, en met drie Meca500 zes-assige robotarmen, kan de SEYMOUR TRI-21 25 mm lange staven in een holle cilinder steken met slechts 60 micrometer speling. Dat is ongeveer zo dik als een korrel zout, of een mensenhaar!

Het farmaceutisch bedrijf verwacht tegen eind 2022 zes extra SAT-machines toe te voegen voor een toename van de doorvoer met 2000%.

Achtergrond

Een oogheelkundig farmaceutisch geneesmiddel heeft een micronaald ontwikkeld voor gebruik bij oogchirurgie. In de medische industrie is het van cruciaal belang dat de assemblage zowel naadloos als steriel is, en dit bedrijf erkende de behoefte aan een efficiëntere manier om deze micronaalden te assembleren.

Het doel was om de bioburden aanzienlijk te verminderen en tegelijkertijd de productiviteit met ongeveer 70% te verhogen. Met het oog op dit agressieve doel was het van het grootste belang om een ​​automatiseringsingenieur in dienst te nemen die helemaal opnieuw kon beginnen en een geheel nieuwe robotoplossing kon bouwen om aan hun zeer specifieke behoeften te voldoen. Na het zoeken naar een expert met dit expertiseniveau, riep het bedrijf de hulp in van SEYMOUR Advanced Technologies (SAT), een autonome leverancier van industriële technologie, om een ​​unieke robotachtige semi-autonome machine te creëren die een uiterst nauwkeurig montageproces van een chirurgisch hulpmiddel.

Uitdaging

Om een ​​geautomatiseerd, steriel en nauwkeurig montageproces te creëren voor het nemen van een 25 mm lange staaf en nauwkeurig ingebracht in een holle cilinder met slechts 60 micrometer (0,0015") speling.

Klik om de afbeeldingsbron te zien

In de huidige productieomgeving wordt dit proces handmatig uitgevoerd met behulp van een krachtig vergrootglas en mensenhanden. Dit is uiterst vervelend en tijdrovend - op deze manier kunnen gemiddeld slechts 63 micronaalden per uur nauwkeurig worden geproduceerd. Er is ook een aanzienlijke hoeveelheid afval als gevolg van naaldbreuk tijdens het inbrengproces. Bovendien is er een verhoogde kans op besmetting door "bioburden" (d.w.z. het aantal besmette organismen dat wordt aangetroffen in een bepaalde hoeveelheid materiaal voorafgaand aan sterilisatie).

Dit initiatief zal veel problemen voor de farmaceutische industrie oplossen, namelijk:

• Versnel het montageproces;
• Elimineer onnodige verspilling of kosten;
• Steriliseer de werkruimte.

Bovendien merkte SAT bij het werken aan het assemblageproces één gemeenschappelijke uitdaging op:de naald bevond zich niet bij elke trekkracht van de robot op exact dezelfde locatie, wat het inbrengen extreem moeilijk maakte.

Oplossingen

Als antwoord op deze uitdagingen creëerde SAT SEYMOUR TRI-21, een semi-autonome machine die precisie, sterilisatie en afvalverwijdering levert. Het bevat drie 6-assige Meca500-robots die een spuit van punt A naar punt B brengen en de draad van 25 mm zonder mankeren in de naald steken.

Wat de SEYMOUR TRI-21-oplossing nog betrouwbaarder maakt, is dat de micronaald van het bedrijf nu zal worden geproduceerd in een volledig geautomatiseerde omgeving, in tegenstelling tot de handmatige en semi-geautomatiseerde processen die door andere fabrikanten worden gebruikt.

• Krachtige machinevisie
  Dit unieke proces begint wanneer het object wordt opgepakt en onder een camera met microresolutie wordt geplaatst die gebruikmaakt van variabele strobing-technologie, ook wel bekend als 'gestructureerde lichtmodularisatie'. Deze technologie detecteert schaduwen om te vinden waar fysieke onderdelen van het object zich in een bepaalde omgeving bevinden.
  
  De dikte, lengte en rechtheid worden vervolgens berekend. Vervolgens gebruikt SAT deze onbewerkte gegevens om de relatieve positiefout te berekenen en de robots naar een nieuwe positie te verplaatsen die een nauwkeurige montage mogelijk maakt. Dit proces is van cruciaal belang omdat de interne onderdelen "zweven" in de schaal die wordt opgepakt. Dus ook al zijn ze herhaalbaar, het venster waarin ze zich herhalen is veel groter dan de tolerantie voor het assembleren van de onderdelen, zonder waarschijnlijke interferentie.
  
  

Precisie met machine learning

Zoals eerder aangegeven moest het automatiseringsproces vanwege de eigenschappen van de te assembleren elementen uiterst nauwkeurig zijn. Dit is de reden waarom SAT machine learning (ML) heeft geïmplementeerd. Het stelde SAT in staat om automatisch gegevens te volgen, te leren van eerdere cycli en vervolgens aan te passen en te stroomlijnen voor toekomstige cycli - ervoor te zorgen dat elke naaldinbrenging de draad en naald perfect uitlijnt. Het beoogde aanvaardbare slagingspercentage is 90% of hoger met een productiviteitsverhoging van 70%, die beide worden bereikt met de SEYMOUR TRI-21.

Ontwerp:

Het was belangrijk dat het ontwerp van de SEYMOUR TRI-21 was afgestemd op de behoeften van de farmaceut. Deze omvatten:

• Diagnostische handgreep
  SAT heeft de loodrechte handgreep opnieuw geconfigureerd in een parallelle positie, waardoor deze meer overwicht kreeg en tegelijkertijd minimale bewegingsbeperking voor de gebruiker mogelijk maakte. SAT heeft vervolgens een proces opgezet om gegevens naar het handvat te sturen, vertaald via kleurmodi die de machinist waarschuwen voor de toestand van de machine om hen te helpen bij het beheer van onderhoud en onderhoud.
  
  
• Cleanroom op ISO 7-niveau
  De Seymour TRI-21 is gemaakt met glas van medische kwaliteit om de hoeveelheid deeltjes die de machine kan binnendringen te regelen om ervoor te zorgen dat alle eenheden steriel zijn volgens een ISO 7-niveau-eis. Er werden ook droge lagers gebruikt, die vetverontreinigingen uit de productieomgeving verwijderden.
  
  
• Internet of Things (IoT)
  In lijn met Industry 4.0, het verbonden ecosysteem van het IoT, zal SAT het bedrijf een externe computerinterface bieden, waarmee ze de machine via een app op afstand op hun telefoon of tablet kunnen bedienen.
  
  
• Bewaking
  Een machine die de onderdelen voor een andere machine bouwt, moet zorgvuldig worden gecontroleerd. Elementen zoals kracht, torsie, snelheid, versnelling, tijd, druk, volume, gewichten en massa's, translatie en rotatie moeten allemaal worden gecontroleerd.

De zeven SI-basiseenheden bestaan ​​uit:

• • Lengte - meter (m)
  • Tijd - seconde (s)
  • Hoeveelheid stof - mol (mol)
  • Elektrische stroom - ampère (A)
  • Temperatuur - Kelvin (K)
  • Lichtsterkte - candela (cd)
  • Massa - kilogram (kg)

Door deze, of een subset daarvan die betrekking hebben op het product, te monitoren, kan de SAT-oplossing vervolgens verifiëren dat het product zowel herhaalbaar als voorspelbaar wordt, wat uiteindelijk de technologie verbetert en ontwikkelt.

/P>

SAT bewaakt en levert ook gegevens ter ondersteuning van de bediening en aanwijzingen. Er is een overvloed aan variabelen die van invloed zijn op de productkwaliteit, maar slechts een klein venster waarin producten consistent werken. Voor dit project was het kwaliteitsvenster 60 micrometer.

• Kleine voetafdruk, grote output

In de huidige cleanroomruimte van 1.000 m² kunnen maximaal twee mensen in de farmacie werken in ploegendiensten van 8 uur. Elke getrainde arbeider kan ongeveer 63 eenheden/uur of 1 eenheid/min produceren. Tijdens een normale dienst komt dit neer op gemiddeld 500 eenheden per persoon.

De nieuwe 60"b x 42"d x 77"h SEYMOUR TRI-21 en één operator kunnen nu ongeveer 250 eenheden per uur (4/min) of 2.000 produceren eenheden/8 uur ploegen Dat is een toename van 400% in doorvoer!

Deze modulaire robotmachines kunnen zowel voor R&D als voor Good Manufacturing Practice (GMP) commercieel gebruik worden gebruikt. Zes verschillende apparaten kunnen nu in dezelfde cleanroom worden geplaatst, onafhankelijk werkend, met twee tot tien operators tegelijk.

Wat nu?

Volgens de CEO van SAT, Rob Seymour, "zal het oogheelkundige farmaceutisch bedrijf, zodra het gebruik van SEYMOUR TRI-21 volledig implementeert, de algehele productiviteit met ten minste 70% verhogen en een minimaal succespercentage van 95% behalen. vermindering van de biologische belasting." Hij vervolgt:"Volgend jaar zal het bedrijf zes extra SAT-robots aan hun lijn toevoegen, waardoor ze hun productie tegen het einde van 2022 met 2000% kunnen verhogen."

Een versie van dit artikel verscheen voor het eerst op de officiële website van SAT. Met toestemming overgenomen.

Meer informatie over de producten en oplossingen van Mecademic

Klaar om te ontdekken hoe onze producten en oplossingen uw productiecapaciteit kunnen verhogen binnen de kleinst mogelijke footprint, zonder in te boeten aan precisie of bereik?

➡️ Ontdek onze producten:https://www.mecademic.com/en/products

➡️ Of neem direct contact met ons op om jouw demo te boeken!

---