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Hannover Messe 2018

Automatisierung und Antrieb aus einer Hand

| Autor / Redakteur: Heiko Füller / Stefanie Michel

Der mobile Reinraum im Reinraum verbindet die Trockner mit der Weiterverarbeitung der Medikamente.
Der mobile Reinraum im Reinraum verbindet die Trockner mit der Weiterverarbeitung der Medikamente. (Bild: SEW-Eurodrive)

In der Pharmaproduktion werden Medikamente unter sterilen Bedingungen hergestellt. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an reinraumtaugliche Technik. Ein neuer Automatisierungsbaukasten aus Software, Steuerung, Antriebstechnik und Energieübertragung erfüllt diese Kundenforderungen.

Die Herstellung von Medikamenten muss hohen Standards genügen, die durch strenge Richtlinien der EU-Kommission oder der FDA in den USA geregelt sind. Ein Pharmaunternehmen in Belgien beispielsweise produziert Medikamente für Herz- und Krebstherapien. Zur Einhaltung des hohen Qualitätsstandards dieser Medikamente musste es nach einer FDA-Richtlinie auf eine komplett maschinelle Produktion umstellen, um den Faktor Mensch als unsterile Quelle auszuschließen.

Prozesslösung muss anspruchsvolle Randbedingungen erfüllen

Die Lösung dieser Aufgabenstellung stammt von den Experten der Firma GEA Lyophil. Diese Firma aus Hürth bei Köln liefert weltweit Anlagen zur Herstellung pharmazeutischer Produkte. Das international tätige Technologieunternehmen GEA konzentriert sich auf Prozesstechnik und Komponenten für anspruchsvolle Produktionsverfahren auf unterschiedlichen Endmärkten. Es beschäftigt weltweit fast 18.000 Mitarbeiter und erwirtschaftete 2017 einen Konzernumsatz von rund 4,6 Mrd. Euro.

Die Aufgabenstellung an die GEA-Experten lautete: Wie können die Prozessschritte einer bestehenden Anlage so erweitert und integriert werden, dass sie für die nächsten 10 bis 20 Jahre den Standort sichert? Michael Groth, Team Leader Electric Engineering, und seine Mitarbeiter kamen recht schnell zu der Erkenntnis, dass es bei den geforderten Randbedingungen keine kontaktbehaftete Energieversorgung im Reinraum für mobilen Einsatz geben kann. „Die Energieversorgung muss berührungslos sein“, so Groth, „denn eine kontaktbehaftete ist mit Abrieb und damit Verunreinigungen verbunden.“ Das Expertenteam sah sich dann am Markt nach Lieferanten um, die hierfür Komplettlösungen anbieten können.

Software, Steuerung, Antriebssystem und Energieübertragung aus einer Hand

Dabei waren zwei Rahmenbedingungen zu erfüllen: Zum einen muss alles aus einer Hand kommen – Software, Steuerung, Antriebssystem und Energieübertragung. Dieses Prinzip war den GEA-Experten sehr wichtig. „Damit konnten wir die Komplexität aus dem Projekt nehmen und wir waren nicht in der Vermittlerrolle zwischen unterschiedlichen Lieferanten“, begründet Groth diese Anforderung. Zum anderen durfte die mobile Anwendung nur einen sehr geringen Platzbedarf haben. „Daher mussten vor allem die Steuerung und die Umrichter sehr kompakt sein“, erläutert Anne Gerlach, Electrical Engineer bei GEA Lyophil.

Unter diesen Randbedingungen fiel dann die Wahl auf den neuen Automatisierungsbaukasten Movi-C von SEW-Eurodrive. Hiermit war es möglich, alle benötigten Funktionen und Leistungen in dem geringen zur Verfügung stehenden Bauraum unterzubringen. „Das war auch für uns die einzige Lösung auf dem Markt, die alle genannten Forderungen erfüllte“, so Gerlach.

Umfassende Kundenorientierung

Mit dem Außendienst von SEW-Eurodrive im Drive Technology Center Langenfeld stand dann auch ein engagierter Ansprechpartner zur Verfügung, der sämtliche Anfragen koordinierte. Er organisierte für die GEA-Spezialisten auch einen Besuch bei SEW-Eurodrive in Bruchsal, zusammen mit dem Endkunden. „Das war echt klasse und für uns alle hilfreich. So konnten wir uns sowie unser Endkunde sich von der Funktionsweise der Lösung überzeugen. Wir alle waren von der Technologie begeistert“, erinnert sich Gerlach. Daher fiel die Entscheidung für die neue Lösung sehr leicht. Installation und Inbetriebnahme bei GEA wie auch beim Endkunden in Belgien konnten problemlos organisiert und erbracht werden.

Automatisiertes Handling in mobilen Reinräumen

Gegenwärtig erfolgt die Inbetriebnahme des neuen Reinraumbereichs in dem Pharmaproduktionswerk. Nur: ein konventioneller Reinraum ist das nicht. Vielmehr handelt es sich um bis zu vier verfahrbare Reinräume innerhalb des neuen Reinraumareals. Die Lösung: Künftig übernehmen zwei, später sogar bis zu vier mobile Reinräume vollautomatisch das Handling der gefertigten Chargen zwischen Trocknung, Abfüllung und Weiterverarbeitung. Dabei legen sie zwischen Reinraum, Dekontaminationsraum und Wartungsbereich eine Strecke von etwa 150 m zurück. Durch die Automatisierung können der Mensch als unsterile Quelle sowie der Abrieb technischer Komponenten vollständig ausgeschlossen werden.

Innerhalb der jeweils 9,5 t schweren, mobilen Reinräume werden die Trocknungsanlagen vollautomatisch entladen und das Transfertablar mit den Phiolen (Glasgefäßen) an das versetzte Förderband zur Etikettierung und Kartonierung übergeben. Dabei können die mobilen Reinräume in X- und Y-Richtung verfahren und – in einem späteren Projektschritt – flexibel ausgebaut werden. Bei der heute ausgeführten Lösung sind keine zusätzlichen Maßnahmen an der Infrastruktur (beispielsweise Schienen, berührungslose Energieübertragung oder Kommunikation) für die Erweiterung auf einen Betrieb mit vier mobilen Reinräumen erforderlich.

Berührungslose Energieversorgung

Ein 10-kW-Versorgungsmodul speist den Mehrachsumrichter Movidrive modular, der Bestandteil des Automatisierungsbaukastens Movi-C ist. An seiner DC-Verschienung ist das berührungslose Energieübertragungssystem Movitrans angeschlossen, das den Transferwagen über Linienleiter im Boden versorgt. Pro Fahrrichtung und Fahrzeug nehmen zehn flache Übertragerköpfe des Typs THM10E die Energie auf und versorgen über fünf Anpasssteller TPM12B den mobilen Reinraum – alles Systemkomponenten für mobile Transporteinheiten. Das Mehrachssystem Movidrive modular benötigt sehr wenig Platz. Zusätzlich befinden sich sechs Antriebe eines Spezialanbieters für den Luftstrom im mobilen Reinraum. Sie wurden in das Automatisierungssystem integriert und werden über Movitrans dauerhaft mit etwa 7 kW versorgt.

Ein Movi-C Controller power UHX85A-R steuert die beiden Fahrantriebe sowie die Hub- und Hilfsantriebe der Lastaufnahmemittel. Sechs Doppelachs- und ein Einachsmodul regeln insgesamt 13 Achsen des Fahrzeugs. Ein Doppelachsmodul MDD90A des Movidrive-modular-Systems treibt den Hauptantrieb und den Antrieb für die Querbewegung an. Das 1-Achs-Modul MDA90A ist für den Hubantrieb des Fahrzeugs zuständig. Und ein weiteres Doppelachsmodul MDD90A bewegt das Transfertablar im Fahrzeug.

Antriebstechnik für Fahrt und Hub im Reinraum

Über das Doppelachsmodul für den Hauptantrieb wird ein Servo-Flachgetriebemotor FA57BCMPZ71S mit 2 kW Leistung angetrieben. Der für die Querfahrt zuständige Servo-Kegelradgetriebemotor KA57BCMPZ71S wird ebenfalls mit 2 kW versorgt. Diese Antriebe verfahren den mobilen Reinraum mit einer Geschwindigkeit von 450 mm/s und beschleunigen dabei mit 0,25 m/s2.

Das 1-Achs-Modul für die Hubfunktion treibt einen Servo-Flachgetriebemotor FA37BCMP63M an. Dieser bewegt das 9,5 t schwere Fahrzeug mit 10 mm/s. Das Transfertablar wird über vier Servo-Kegelradgetriebe-Motoren KA19CMP50S verfahren und dabei ebenfalls sehr sanft bewegt, damit den Phiolen auf dem Tablar nichts passiert. Bei einer bewegten Masse bis zu 650 kg beträgt seine Verfahrgeschwindigkeit 1000 mm in 20 s, bei einer Beschleunigung von 0,1 m/s2.

Schon in der Installations- und Inbetriebnahmephase zeigten sich für GEA und seinen Pharmakunden die Vorteile des Automatisierungsbaukastens Movi-C. Auf Basis dieser Technologieplattform und des guten Supports durch SEW-Eurodrive im Engineeringprozess und vor Ort wurde der Grundstein für die nun folgende Serienfertigung der Fahrzeuge gelegt. Movi-C stellte bereits in der Pilotphase seine Vorteile unter Beweis. „Wir sind rundum zufrieden, sowohl mit der Technologie als auch mit der kompetenten Betreuung“, resümiert Team Leader Michael Groth.

SEW-Eurodrive auf der Hannover Messe 2018: Halle 15, Stand F12

* Heiko Füller ist Marktmanager bei der SEW-Eurodrive GmbH & Co KG in 76646 Bruchsal

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