Precisie vormfabrikatie voor farmaceutische verpakkingsoplossingen

Kansas City Design (Lambertville, NJ) is geen typische vormwinkel: het is een unieke engineeringstudio die gespecialiseerd is in prototyping en productietooling. Eigenaar William Arnold begon zijn carrière met conceptueel werk in farmaceutische verpakking en zet deze expertise in om in 1997 zijn eigen bedrijf op te richten – gespecialiseerd in het ontwerp, ontwikkeling, engineering en creatie van verpakkingen en verpakkingsmonsters voor de farmaceutische industrie. Aanvullende diensten omvatten CNC-gefreesde vormen, tooling gebruikt in thermovormen en farmaceutische verpakkingsapparatuur, artistieke en computerrenderingen, 2D en 3D engineering documentatie, graphics, verpakking engineering en prototyping, koudvorm tooling en monsters, kinderbestendige verpakking, en stabiliteitstest monsters voor alle typen verpakking.

toen de tijd kwam voor Arnold om een bewerkingscentrum te kiezen dat het beste past bij de brede gamma aan producten en diensten die Kansas City Design aanbiedt – met name voor farmaceutische verpakking, prototype en productie thermovorm tooling alsook koudvorm tooling – besloot hij zich voor het DATRON high-speed bewerkingscentrum van DATRON Dynamics (Milford, NH). Volgens Arnold past het het beste bij de behoeften van het bedrijf voor een machine met een kleine voetafdruk die zijn vormen met een hoge-kwaliteit afwerking achterlaat zonder handwerk.

"We creëren productiekwaliteit, eerste prototype vormen, en sealers, die productiekwaliteit monsters opleveren voor alle typen testen," legt Arnold uit. "We zullen dan ook de productietooling creëren als de klant het vereist." Voorbeelden omvatten kinderbestendige, senior, markt, focusgroepen, klinische studies, en versnelde ouderingstesten.

"We outsourceerden ons machinewerk vroeger en focusden ons alleen op ontwerpen en monsters maken, maar we gaven te veel geld uit en het duurde te lang om de vormen terug te krijgen," vervolgt hij. "Ik begon te kijken naar CNC-machines, maar de bijbehorende software was te duur. Een was $14.000 toen ik eerst begon te kijken. Ik wilde ook een groot werkgebied dat tot 20" x 20" blanks past en een die herhaalbaarheid en nauwkeurigheid bood, met een high-frequentie spindel die me in staat stelt om minuscule gereedschappen tot .001 in diameter te gebruiken."

VOORDELEN VOOR FARMACEUTISCHE VERPAKKING

Arnold's onderzoek leidde hem tot de DATRON. "Ik zocht het web telkens als ik vrije tijd had voor veel weken om te zien wat er echt beschikbaar was. Ik vond niet veel die niet gekke geld kostten," zegt Arnold. DATRON was geweldig om mee te werken – vriendelijke verkoop- en service-mensen en gemakkelijke toegang tot financiering of leasing. Het leek het best geschikt voor onze toepassing omdat het alles kan frezen van een grote vorm (tot 20" x 20") tot bijna microscopisch. Het kan ook de ventilatiegaten boren die vereist zijn voor thermovorm tooling. Al onze monstervormen worden gesneden uit Ren 5169, een rood-geribbel, plastic-achtig materiaal gebruikt voor thermovorm plugs, wat eigenlijk betere helderheid biedt dan een aluminiumvorm wanneer heldere kunststoffen erop gevormd worden. Onze productievormen zijn aluminium, en deze machine blinkt uit met aluminium. De kunststof – gekoeld met alcohol tijdens het snijden – komt nog meer gepolijst uit dan aluminium. Bovendien is het oppervlak gladder, wat het materiaal stroomt soepeler wanneer het gevacuümd wordt op de vorm."

De DATRON laat ook een superieure oppervlakteafwerking achter, merkt Arnold op. "Met de ongelooflijke nauwkeurigheid die de DATRON biedt, elimineert het gereedschapssporen die typisch zijn voor 3-D vormen die met een stap-over gefreesd worden."

Bovendien stelt de snelheid in zowel spindel- als verplaatsingssnelheden tot 16m/min. en .0005" nauwkeurigheid het frezen van aluminium ongelooflijk snel en precies in. "De high-frequentie spindel kan gemakkelijk frezen tot .001 in diameter, wat je eigenlijk in staat stelt om in het uiteinde van een menselijk haar te boren als nodig," benadrukt hij. "Het geeft ons de mogelijkheid om minuscule ventilatiegaten te boren. We boren meestal van .013 tot .025 – wat vereist is voor alle thermogevormde verpakkingen terwijl nog in de machine, aangezien de gaten in de vorm een vacuüm toelaten om de lucht uit de vorm te trekken. Andere winkels doen dit met de hand omdat hun CNC's geen kleine boorbits als degenen gebruikt voor het ventileren van vormen aan kunnen, dus ze moeten een Dremel-achtig gereedschap gebruiken om de gaten te boren."

De kleine voetafdruk van de machine van 51" x 51" x 77" is ook een groot voordeel. "Met conventionele freesmachines, beweegt de tafel rond en dat is een reusachtig stuk staal," zegt Arnold. "Het is erg langzaam en gevoelig voor slijtage. Met deze machine beweegt het hoofd rond op precisie spindels volledig, dus er zijn geen dergelijke problemen. Het heeft ook een solide, vier-inch granietbasis, wat het meest stabiele materiaal is dat je kunt krijgen dat niet beïnvloed wordt door temperatuur of stress. Bovendien is het een heel sterk materiaal dat ongelooflijk plat gemaakt kan worden. Vanwege zijn gewicht is het niet geneigd tot beweging veroorzaakt door de machine."

PAST IN EEN FARMACEUTISCHE VERPAKKINGSLAB

Een onverwacht voordeel is de mogelijkheid van de machine om in een lab, studio of schoonruimte-omgeving gebruikt te worden. "Hoewel ik op zoek was naar machines die deze capaciteit hadden, had ik geen idee dat ethanol als koelvloeistof kon worden gebruikt, wat het in de schoonruimte toestaat," merkt hij op. "Conventionele koelvloeistoffen zijn niet toegestaan in de schoonruimte. Met alcoholkoeling, spuit de machine een mist van alcohol op het snijgereedschap en materiaal, en de onderdelen komen schoon en steriel uit, zonder afvalvloeistoffen. Het onderdeel kan dan simpelweg met een doek afgewist worden. Je probeert niet olie en andere contaminanten te verwijderen die nog in de ventilatiegaten, tapgaten, etc. zitten. De farmaceutische heren vinden dat leuk te zien. Ik voeg de informatie over de machine toe aan mijn offerte aan een klant, 'Precisie CNC-gefreesd monstervorm gesneden op de DATRON alcohol-gekoelde machine.' Het is een geweldig verkoopinstrument voor ons en heeft ons eigenlijk werk opgeleverd."

Robert Murphy, VP of Business Development bij DATRON, wijst erop dat de combinatie van een precisie high-speed (60.000 RPM) spindel aangedreven door een high-frequentie generator een hoge-kwaliteit oppervlakteafwerking produceert. En er is heel weinig onderhoud dat op de machines hoeft te worden uitgevoerd als er enige is. "Omdat onze systemen ontworpen zijn om lagere-energieverbruik componenten te gebruiken, heeft dit een positief effect op de betrouwbaarheid van de apparatuur en vermindert het de potentiële kans op ernstige schade tijdens de operatie," zegt Murphy. "Met een veelvoud van fail-safes en sensoren door de machine heen, kan het alarm slaan of een operatie stoppen voordat er enige schade gedaan is. Vanwege ons modulaire machine-ontwerp, hebben we gevonden dat 90 procent van de problemen direct via de telefoon opgelost kunnen worden. Wanneer een onderdeel vervanging vereist, kan het overnachten worden verstuurd en door de klant geïnstalleerd – besparend downtime en de kosten van een on-site servicebezoek."

Een ander belangrijk voordeel is de tijdsbesparing die Kansas City Design gerealiseerd heeft. Wat vroeger de andere winkels waar Kansas City Design zijn werk aan outsourceerde 18 uur kostte om te frezen, duurt nu een uur of twee voor het bedrijf. "DATRON freest aluminium met hoge snelheden vergeleken met conventionele machines," concludeert Arnold. "Waar anderen durven te lopen, vliegt de DATRON!"

BLISTERVERPAKKINGEN VOOR FARMACEUTISCHE VERPAKKING

Volgens Kansas City Design Eigenaar William Arnold, worden over-the-counter geneesmiddelen bijna uitsluitend verdeeld in blisterverpakkingen, die de juiste barrièrebescherming en kinderbestendigheid bieden naast senior-vriendelijkheid. "Deze blisters worden geproduceerd op high-speed verpakkingsmachines, die aluminiumvormen gebruiken om de blisters te vormen," legt Arnold uit. "Materialen en tooling die in contact komen met oppervlakken die het geneesmiddel kunnen aanraken is altijd een groot probleem aangezien het onzuiverheden in het geneesmiddel kan creëren. Daarom moet elke stap en functie zorgvuldig overwogen worden. In dit bedrijf te zitten heeft me een respect gegeven voor wat meeste zouden zeggen is de hoge kosten van geneesmiddelen. De hoeveelheid testen en onderzoek is ontzagwekkend – en de meeste mensen realiseren zich dit niet. Aan het einde van de dag ben ik dankbaar om in dit bedrijf te zitten en voel alsof ik een verschil heb gemaakt en levens gered."