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K 2022

So werden Pipettenspitzen automatisiert geprüft

Mit Hekutip QC von Hekuma und Ziemann & Urban lassen sich bei der Produktion von Pipettenspitzen viele Mess- und Prüfaufgaben vollautomatisiert abdecken.

Hekutip QC deckt viele Mess- und Prüfaufgaben bei Pipettenspitzen vollautomatisiert ab.

„Mit der Entwicklung des Hekutip QC bündeln wir die Erfahrungen mit Prüfungen von Pipettenspitzen aus über einem Jahrzehnt in einem System“, erklärt Markus Urban, Geschäftsführer von Ziemann & Urban, spezialisiert auf Prüf- und Automatisierungstechnik. „Somit können wir unseren Kunden erstmals eine Lösung anbieten, die eine Vielzahl von Prüfanforderungen automatisiert abdeckt und dabei gleichzeitig kompakt dimensioniert und rasch einsetzbar ist.“

In der Vergangenheit hatte Ziemann & Urban vor allem Inline-Bildverarbeitungssysteme zur Integration in Hekuma-Anlagen geliefert. Nun kooperierten die beiden Unternehmen für den Stand-Alone Assistenten für die Qualitätskontrolle von Pipettenspitzen.

Ersatz für Untersuchungen in Messräumen

Hekutip QC kann Pipettenherstellern im Rahmen erweiterter Qualitätskontrollen aufwändige Untersuchungen in Messräumen abnehmen. Außerdem ermöglicht das autarke Messgerät, dass die umfangreichen Prüfungen keinerlei Auswirkungen auf den vorgegebenen Materialfluss haben und somit stets unabhängig von der laufenden Produktion vorgenommen und darüber hinaus für unterschiedliche Produktionslinien durchgeführt werden können.

Für Hersteller von Qualitätspipettenspitzen kann der Hekutip QC dabei je nach deren eigener Aufstellung und Anforderungen unterschiedliche Funktionen einnehmen: Unternehmen, die zuvor ohne entsprechende Prüfungen in der Anlage ausgekommen sind, haben durch das neue Stand-Alone-Gerät die Möglichkeit, auch ohne aufwändige Integration von Inline-Kamerakomponenten Qualitätskontrollen mit hoher Intensität und hohem Prüfumfang vorzunehmen. Hersteller, die bereits eine Qualitätskontrolle in ihrer Anlagenlinie integriert haben, können mit dem Hekutip QC eine Kontrollmessung vornehmen und darüber hinaus den Rahmen ihrer bestehenden Prüfoptionen noch einmal deutlich erweitern. So können etwa in regelmäßigen Prüfabständen systemische Abweichungen vom Sollzustand schnell und zuverlässig erfasst werden. Und Hersteller, die bislang notwendige intensivere Prüfungen in aufwendiger Weise ins Labor beziehungsweise den Messraum auslagern mussten, haben jetzt die Möglichkeit, diese zeitnah im unmittelbaren Produktionsumfeld vornehmen zu können.

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Mehr produktionsbegleitend prüfen

Die Vorteile von erweiterten Qualitätsprüfungen via Hekutip QC liegen dabei vor allem in der Erfassung sogenannter systemischer Abweichungen. Durch höhere Prüfungsintensität und -umfang lassen sich tiefgreifende Rückschlüsse auf die Standardparameter der Produktion ziehen. „Für eine hochwertige Qualitätssicherung ist es essenziell, dass sich eventuelle Abweichungen vom Sollzustand möglichst schnell und präzise feststellen lassen. So kann der Kunde frühzeitig erkennen, ob ihm zum Beispiel bestimmte Parameter in der Produktion weglaufen“, sagt Anton Geißler, Produktmanager für Pipettenspitzen bei Hekuma. Diese Informationen können somit Rückschluss auf den Verschleiß der Spritzgießwerkzeuge liefern und zu Gunsten einer vorausschauenden Wartung eingesetzt werden.

Je geringer die Zeitabstände zwischen dem Auftreten und der Erkennung bestimmter Abweichung ausfallen, umso konsequenter können die Auswirkungen auf die Produktion reduziert werden. Spätere, zeitaufwändige Folgemaßnahmen wie das Umsortieren von betroffenen Chargen oder Kavitäten können auf diese Weise ebenso vermieden werden, wie kostenaufwändige Unterbrechungen des Produktionsbetriebs oder hohe Ausschussquoten. Diese schnelle Reaktionsfähigkeit auf umfangreiche Fehlerbilder kann auch bereits den Herstellern von Spritzgusswerkzeugen zu Gunsten einer verkürzten Inbetriebnahmezeit zugutekommen.

Mehrere standardisierte Messungen der Pipettenspitzen

Mehrere Kameras sind im Einsatz bei der Standalone-Messstation. Er erlauben Sichtprüfungen von unten und von der Seite aus mehreren Winkeln.

In Anbetracht seiner kompakten Dimensionierung ist der Prüfungsumfang, den der Hekutip QC für die Qualitätssicherung von Pipettenspitzen bietet, groß und kann – je nach Vorgabe des Kunden – in beliebiger Richtung ergänzt werden. Er beinhaltet standardmäßig eine umfassende Sichtprüfung der Pipettenspitze im Ablauf verschiedener Kamerapositionen; darunter neben der Standardansicht von unten auch Seitenansichten aus mehreren Perspektiven. Er bietet optional eine Airgauge-Messung des Innendurchmessers, die Messung der Einpresskraft der Pipettenspitze, Blackspot- und Blasenerkennungen wie auch die Vermessungen der absoluten Länge und 3D-Taumelkreis-Berechnungen. Die sich daran anschließenden Auswertungen können dabei auf einzelne Kavitäten bezogen vorgenommen werden.

Prüfzelle ist modular aufgebaut

„Die modular aufgebaute Prüfzelle erlaubt überdies die Integration kundenspezifischer Prüfungen und deren Auswertung und lässt sich exakt auf die Bedürfnisse der Anwender hin einrichten. Der Kunde kann sich dabei die Qualitätsprüfungen, die er für seine spezifischen Anforderungen bzw. die seiner Endkunden benötigt, selbst zusammenstellen“, erläutert Martin Welzenbach, Projektleiter bei Ziemann & Urban. So sind beispielsweise weitere Modifikationen wie die Erfassung der Kavitätennummer, die Prüfung von Filterposition und -durchfluss bei befilterten Pipettenspitzen, die Integration einer OPC UA Schnittstelle sowie einer Laminar Flow Box inklusive reinraumtauglichem Design und nicht zuletzt die Modifikation an kundenspezifische Teile möglich.

Schnelle Ergebnisse in wenigen Minuten

Die autarke Messstation ist bedienerfreundlichkeit ausgelegt. Nach dem Öffnen der Fronttüren werden die zu prüfenden Spitzen im Rack, Tray oder einem QC-Tablet manuell in die Station eingesetzt. Von dort werden die Tips einzeln von einem Scara-Roboter aufgenommen und für die jeweiligen Prüfungen positioniert. Nach den Inspektionen werden die geprüften Teile wieder an ihre ursprünglichen Positionen zurückgeführt und abgelegt. Die Messzeiten für den gesamten Prüfzyklus liegen dabei zwischen 5 und 10 s pro Teil. Eine vollständige Auswertung der Ergebnisse für ein 64er-Tray liegt demnach in 10 min vor – und kommt zudem ohne Personaleinsatz aus.

Die vorwiegend grafisch ausgerichtete Darstellung der Prüfungsergebnisse auf dem fest integrierten 23-Zoll-Monitor erleichtert dabei den Überblick und sorgt für ein rasches intuitives Verständnis der damit verbundenen Zusammenhänge. Ergänzt wird die Ergebniskontrolle durch ein automatisch generiertes Messprotokoll für den kompletten Schuss.

Die Auswertungen werden in einer zentralen Datenbank gespeichert, was eine umfassende und transparente Analyse über einen längeren Zeitraum hinweg ermöglicht. Somit liefert der Hekutip QC die Daten für Big-Data-Analysekonzepte und kommt damit einer Digitalisierung der Produktionsumgebung zugute. sk

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