Flinke Hilfskräfte im Gesundheitswesen

Hersteller von Arzneimitteln und Medizinprodukten stehen unter hohem Druck: Sie benötigen innovative Lösungen, um die Effizienz ihres Betriebs und die Qualität ihrer Produkte zu optimieren und gleichzeitig die Kosten unter Kontrolle zu halten. Kurze Forschungs- und Entwicklungszeiten und ein immer schnellerer Time-to-Market kommen erschwerend hinzu – ganz zu schweigen vom Mangel an qualifizierten Fachkräften. Eine robotergestützte Automatisierung kann dazu beitragen, all diese Herausforderungen zu meistern und die Sicherheit für das Personal zu erhöhen.

Roboter sind flexibel genug, um zwischen verschiedenen Aufgaben zu wechseln. Aufgrund der jüngsten technologischen Fortschritte sind sie nicht mehr mit ihren großen und schweren Vorgängern vergleichbar, die vornehmlich für die Automobilindustrie entwickelt wurden.  Heute benötigen Roboter weitaus kleinere Stellflächen. Sie sind flexibler, verfügen über integrierte Bilderkennungssysteme und sind zudem in hygienischen, abwaschbaren Varianten erhältlich.

SCARAs (»Selective Compliance Articulated Robot Arm«) lassen sich auf Tischen montieren und passen dank kleiner Stellfläche gut in Räume mit beengten Platzverhältnissen, wie sie typischerweise in pharmazeutischen Produktionsanlagen vorzufinden sind. Unabhängig davon, ob sie es mit Tabletten, Reagenzgläsern oder Injektionsspritzen zu tun haben – ­SCARAs agieren schnell und führen Punkt-zu-Punkt-Bewegungen präzise aus, wie zum Beispiel Pick-and-Place, Teile-Transfer und Teile-Handling.

Anwendungen in Laboren 

Bei allgemeinen Laboraufgaben ist der kollaborative Roboter YuMi von ABB in der Lage, eine Reihe von repetitiven, filigranen und zeitaufwendigen Labortätigkeiten auszuführen, wie etwa Dosieren, Mischen und Pipettieren, das Zusammenstellen steriler Instrumente sowie das Be- und Entladen von Zentrifugen.
Mithilfe robotergestützter Anlagen und Anwendungen lassen sich zudem auch temperatursensible Arbeitsschritte ausführen: Der Roboter setzt beispielsweise automatisch Proben in spezielle Öfen ein und entnimmt diese anschließend wieder. So wird sichergestellt, dass die Proben unter den korrekten Bedingungen inkubiert werden.

YuMi ist derzeit nicht nur der schnellste »Cobot« auf dem Markt – sein Design ist von Haus aus auf Sicherheit ausgelegt. Dank gepolsterten Armen ohne Quetschstellen und mit Kollisionserkennung kann der Roboter mit seinen menschlichen Kollegen in unstrukturierten Umgebungen arbeiten, ohne dass zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen wie etwa Schutzzäune erforderlich sind.  Forscher des Europäischen Instituts für Onkologie haben die ABB-Lösung eingesetzt, um das Personal bei der Vorbereitung eines Immuno-Assays zu unterstützen. Dieser wird zur Quantifizierung von Virusantikörpern eingesetzt. Die Assay-Vorbereitung gestaltete sich extrem zeitaufwendig, da das Laborpersonal zuvor mehrere, stets wiederkehrende Arbeitsschritte ausführen musste, darunter das Waschen der Wellplatten. Dabei konnte YuMi den Waschprozess problemlos und zuverlässig übernehmen.

Unterdessen ist YuMi auch bei Copan Diagnostics in den USA im Einsatz. Integriert in HEPA-gefilterte Biosicherheitsarbeitsplätze handhabt der Roboter hier Gewebe-, Knochen- und sterile Flüssigkeitsproben und transportiert Abstriche und Blutkulturen. Sobald der technische Mitarbeiter einen Barcode gescannt hat, platziert der Roboter automatisch bestimmte Platten und Materialien zur Probenimpfung. Anschließend bestreicht der Cobot die Platten und gibt sie an eine Anlage weiter, die den Transportvorgang abschließt.

Sicherheit am Arbeitsplatz

Roboter können aber auch Aufgaben übernehmen, die potenziell gefährlich für Mitarbeiter sind. So setzt ein dänischer Enzymhersteller zwei sogenannte RobotFiller des Unternehmens Feige GmbH erfolgreich ein, um Produkte automatisiert in Fässer abzufüllen. Warum? Zum einen können die dabei entstehenden Dämpfe die Mitarbeiter gefährden. Zum anderen stand nicht ausreichend Platz für eine herkömmliche Abfüllanlage zur Verfügung. Der gesamte Abfüllprozess musste dementsprechend automatisiert und auf einen geringen Arbeitsraum beschränkt werden.

Zentraler Bestandteil jeder Abfülleinheit ist der 4-Achs-Roboter IRB 660 von ABB mit einer Traglast von 180 kg. Der RobotFiller beginnt seine Arbeit von oben, sobald sich die Palette in der Betriebsposition befindet. Zunächst bewegt sich der IRB 660 entlang der berechneten Koordinaten und berechnet die Positionen der Spundöffnungen an den Fässern. Anschließend ermittelt er die Höhe der Palette und befüllt jeden Behälter über ein Füllventil. Ist die Befüllung abgeschlossen, tauscht der IRB 660 das Füllventil gegen eine Schraubeinheit aus und bringt abschließend eine metallische Verschlusskappe an.

Verpackung im Blickfeld

Mit der Integration von Vision-Systemen erweitert sich das Einsatzspektrum von Robotern kontinuierlich. Kürzlich implementierte ein US-Pharmaunternehmen eine Variante der sogenannten Flexa-Cartoning-Maschine, mit zwei ABB-Robotern des Typs IRB 360 als Herzstück. Die von dem italienischen Spezialisten Industria Macchine Automatiche entwickelte und installierte Zelle greift auf Bildverarbeitungstechnologie von Cognex zurück. Auf diese Weise ist der Roboter in der Lage, Pipetten zu greifen, die auf einem Band in loser Schüttung ankommen. Die Zelle übertrifft die vom Kunden vorgegebene Sollgeschwindigkeit von 150 Stück pro Minute mühelos. Dabei lässt  sich der Greifkopf einfach austauschen, um eine Reihe ähnlicher Produkte zu handhaben.

Weitere Forschung

Im Oktober des Vorjahres eröffnete der Hersteller ein Forschungszentrum am Texas Medical Center in den USA, dem mit jährlich zehn Millionen behandelten Patienten größten medizinischen Zentrum der Welt. »Gemeinsam mit unseren Partnern untersucht das ABB-Team am Forschungszentrum für das Gesundheitswesen in Houston neue Anwendungen und unterstützt die Entwicklung innovativer Robotiklösungen. Unser Ziel ist es, manuelle Abläufe, die von Menschen durchgeführt werden müssen, zu reduzieren sowie die Kosten und die Genauigkeit der Laborarbeit zu optimieren. Dies erhöht die Zufriedenheit der Patienten und kommt letztlich auch ihrer Sicherheit zugute«, erklärt Marc Segura, Managing Director Consumer Segments & Service Robotics bei ABB.

»Eine robotergestützte Automatisierung hilft der gesamten Gesundheits- und Pharmaindustrie dabei, Produktion, Testverfahren sowie Forschung und Entwicklung effizienter und produktiver zu gestalten«, betont der Experte.

Roboter für Atemschutzmasken

Bei Tiki Safety im schwedischen Bro, außerhalb Stockholms, herrscht reger Betrieb. Die Nachfrage nach den Atemschutzlösungen des Unternehmens ist weltweit exponentiell gestiegen. Die Überdruckmaske des Herstellers hat ein kleines Gebläse an der Oberseite. Um Tiki Safety in die Lage zu versetzen, die Produktionskapazität zu erhöhen und gleichzeitig die Produktqualität zu steigern, entwickelte die 3Button Group gemeinsam mit ABB eine maßgeschneiderte Lösung: eine neue Produktionszelle, die den um das Atemschutzgerät gelegten Dichtungsgummistreifen formt. Hierin zeichnet der Sechsachsroboter IRB 2600 für die Be- und Entnahme der Masken verantwortlich. Der Produktionsschritt dauerte vor der Optimierung noch sechs Minuten – mit der neuen Lösung werden nicht mehr als 40 Sekunden benötigt. Zudem lässt sich die komplette Roboterinstallation mit der Programmier- und Robotersimulationssoftware RobotStudio in einer virtuellen 3D-Umgebung erstellen, simulieren und testen. »In RobotStudio haben wir sofort gesehen, dass der Roboter in der Zelle ausreichend Zeit hatte, um noch zusätzliche Aufgaben zu übernehmen. Daher werden wir unsere Teststation in die gleiche Zelle integrieren, so dass der Roboter die Masken testet, während die Kunststoffteile hergestellt und geformt werden. Es spart uns enorm viel Zeit, wenn wir nicht manuell testen müssen«, betont Mikael Klockseth, CEO von Tiki Safety.