Multiformat Abfüll- und Verschliessanlagen der Zellwag Pharmtech AG mit präzisen Hubdreh-Motoren von LinMot
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Grossartige Leistung, kleiner Footprint: Zahlreiche verschiedene Szenarien durch die Vielseitigkeit der nachhaltigen Zellwag-Maschinen, die bald weiter ausgebaut werden: «Die geplanten Erweiterungen beinhalten auch LinMot-Lösungen», so Herr Witprächtiger über die Zukunft der Zusammenarbeit.
Nur selten ist einem, im persönlichen Alltag unserer Zeit nahezu unbekannten Randphänomen eine derart gewaltige Bedeutungsverschiebung widerfahren. Mit einem Schlag wurde Anfang 2020 ein Begriff zum Schrecken unserer Tagesroutine und löste urplötzlich auf allen Gesellschaftsebenen einen substanziellen begrifflichen Gestaltwandel aus: Eine neue Bedeutung der Pandemie ist geboren. Sowohl die unmittelbaren Auswirkungen als auch die gesundheitspolitischen Eindämmungsmaßnahmen der darauffolgenden epidemischen Krisensituation führten zu bisher nie da gewesenen Produktionshemmnissen, Lieferengpässen und zum beispiellosen Einbruch des Weltwirtschaftswachstums, dessen Dominoeffekt bis zum heutigen Tag zahlreiche – vor allem digital schwächer aufgestellte – Unternehmen in eine existenzielle Schieflage bringt. Natürlich mit einigen Ausnahmen. Dank rechtzeitigen und richtungsweisenden Digitalisierungsbestrebungen, einer modernen und modularisierten Maschinenplattform-Konzeption sowie der jahrelangen Zusammenarbeit mit spezialisierten Partnern wie LinMot konnten die semi- und vollautomatischen Füll- und Verschliessanlagen der Zellwag Pharmtech AG nicht nur die Stabilität der Marke bewahren, sondern auch ihre zukünftige Daseinsberechtigung auf dem Markt festigen.
«Sicherungsringe, Sicherheitsdeckel, Aluminiumkappen oder Tropfeinsätze – mit den LinMot Hubdreh- und Linearmotoren (hier oben rechts) können wir zahlreiche Pharmaprodukte lückenlos abdecken», sagt Herr Pascal Witprächtiger, CEO von Zellwag Pharmtech AG.
Die Pandemie. Sie war einmal der Grund zur Sorge um unsere Gesundheit, heute ist sie das blanke Bangen um die wirtschaftliche Existenz. Von den seit 2008 in Vergessenheit geratenen rezessiven Wirtschaftsbewegungen sind jedoch nicht alleinig Entwicklungs- und Schwellenländer stark betroffen. Auch Deutschland, die Schweiz und weitere, stark globalisierte Länder mit fortgeschrittener Volkswirtschaft mussten schweres Geschütz auffahren, um sich gegen die volatilen Finanz-, Kapital- und Marktentwicklungen zu schützen. Die wirtschaftsrettenden Massnahmen sind in der Tat streng, aber sie zeigen Wirkung: Zwar ist die Covid-19-Pandemie noch keine Vergangenheit, die globale Finanzordnung ist durch Erholung geprägt und «der Index der wöchentlichen Wirtschaftsaktivität (WWA) der Schweiz hat sich deutlich über Vorkrisenniveau stabilisiert ». Allen voran zeigte die Chemie- und Pharmabranche eine robuste Entwicklung, diese «wuchs abermals stark (+4,9 %) und überschritt ihr Vorkrisenniveau um knapp 20 %», ausserdem «steuerte 0,7 Prozentpunkte zum BIP-Wachstum 2021 bei. Einen noch stärkeren Impuls hatte die Branche einzig 2015–2016 geliefert », so die weiteren Details des SECO-Berichts.
Die Freude ist keineswegs unbegründet: «In der langjährige Zusammenarbeit mit LinMot sind wir sowohl mit den Produkten, der Qualität wie auch mit der technischen Betreuung sehr zufrieden», berichtet der Zellwag-Chef und zeigt eine der Z-110 Maschinen mit ihrem unerlässlichen Bauteil, dem Hubdreh-Motor der Serie PR02 von LinMot (hinten).
Ein hochkomplexes Geschäft
Als besonders erfolgreiche Stütze dieses Wachstums der chemisch-pharmazeutischen Branche in der Schweiz gilt die Zellwag Pharmtech AG, eine hundertprozentige Tochter der Rychiger Group. Aufgrund der Einzigartigkeit ihrer semi- und vollautomatischen Füll- und Verschliessanlagen, welche dem Pharmasektor erstrangige Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit sowie einen werkzeugfreien Format- und Produktwechsel bieten, soll das Unternehmen bald als pharmazeutische Division der Muttergesellschaft Rychiger fungieren.
«Die Richtung Engineering mit mechanischen Kompetenzen im Handlingbereich gab es schon im Jahre 1990», blickt Pascal Witprächtiger, CEO der Zellwag Pharmtech AG, zurück und beleuchtet auch die strukturelle Wandlung durch die Zeit: «Die Firma war allerdings sehr breit aufgestellt und die stets wachsende Anzahl an Formatteilen für Schraubprozesse wurde zu einer grossen Herausforderung. Heute ist Zellwag anders strukturiert: Wir entwickeln die Software selbst und agieren als Maschinenbauer durch unsere Kernkompetenzen und Strategien mit klarem Fokus auf die Pharmaindustrie.»
Obwohl die hohe Anzahl an verschiedenen Formatteilen durch die Spezifizierung des Zielmarktes deutlich verringert werden konnte, war dies noch kein Patentrezept für die weiteren Herausforderungen eines Maschinenbauers in der Pharmaindustrie. Die zahlreichen Zertifizierungen und die hygienischen Normvorschriften sowie die Datenaufzeichnung gemäss 21 CFR Part 11, darüber hinaus die mechanischen Anforderungen, beispielsweise die Möglichkeit eines Füllniveaus des Produkts im Bereich von +/- 0,5 mm und einer absolut fehlerfreien Ansteuerung von mannigfaltigen Schliessprozessen stellen weitaus bedeutsamere Herausforderungen dar. «Manche Kunden wünschen sich Anlagen, welche bis zu 15 verschiedene Schraubprozesse durchführen können», sagt Herr Witprächtiger, um die Komplexität der Voraussetzungen zu erläutern. Demzufolge entsteht eine endlose Liste von Sicherungsringen und Sicherheitsdeckel, Aluminiumkappen und Tropfeinsätzen sowie Probeentnahmeröhrchen von Covid-19-Testkits, deren Verarbeitung ausschliesslich mit dem obersten Massstab des flexiblen Schraubprozesses erfolgen darf. «Genau diese geforderte Flexibilität ist der Grund, warum wir nicht an eine andere Lösung denken», sagt der Chef des Unternehmens und offenbart eines der Erfolgsgeheimnisse der Zellwag-Maschinen: «Was vielseitige, kompakte und einfach integrierbare Lösungen für Schraubtechnik angeht, führt unser Weg eindeutig zu LinMot.»
Rechts sehen Sie vertikal eingebaut unseren Hubdreh-Motor der Serie PR02 mit einem eingebauten Greifarm am unteren Ende.
Lösung aus einer Hand
Die Hubdreh-Motoren von LinMot sind wie für die von der Zellwag Pharmtech AG angewendeten, branchentypischen Bewegungsprozesse gemacht: «Es gab Versuche in andere technische Richtungen, welche allerdings nicht besonders erfolgreich waren», erklärt Herr Witprächtiger und spricht damit die ausschlaggebenden Benefits der LinMot-Lösungen gegenüber anderen technischen Konzepten an. Eine besondere Hervorhebung verdient in diesem Zusammenhang jene im Pharmabereich unabdingbare Präzision der PR02 Motoren, die beispielsweise mit pneumatischen Systemen – aufgrund der eingeschränkten Regelbarkeit und der geringeren Widerholgenauigkeit – kaum realisierbar wäre. Auch das einzigartige Moduldesign unterstützt die akkuraten Bewegungsabläufe. Die Motorserie PR02 verfügt über ein besonders filigranes, harteloxiertes (auf Wunsch aus Edelstahl gefertigtes) Gehäuse mit verkürzter Einbaulänge, in welches mehrere – besonders für die chemisch-pharmazeutische Industrie interessante – LinMot-Features integriert werden können:
• Kraft- und Drehmomentsensor: Sie ermöglichen Kraft- und Drehmomentregelung im geschlossenen Kreis sowie exakt reproduzierbare und protokollierbare Schraubprozesse.
• Hohlwelle: Diese bietet eine Luftdurchführung durch das gesamte Modul für den Betrieb von pneumatischen Greifern oder für die Ansaugung über Vakuum.
• Magnetische Lastkompensation «MagSpring»: Die magnetische Feder sorgt dafür, dass die bewegte Masse des Werkzeugs und des Motors passiv kompensiert wird.
• Elektrischer/pneumatischer Pusher: Die Option Pusher ermöglicht dem Anwender eine zweite axiale, teleskopische Bewegung. Mit dieser Option können gegriffene Elemente ausgestossen oder mechanische Greifer betrieben werden.
Allumfassende Lösung für vernetzte Produktion: Informationen, wie Presskraft, Drehmoment, Schliesswinkel oder lineare Position stehen durch die Echtzeit-Motordaten des PR02 bei jedem Verschliessvorgang zur Verfügung – Ready for Industry 4.0.
«Eine andere, entsprechende Mechanik zu bauen, welche die Schraubprozesse übernehmen könnte, wäre sehr mühsam», fügt der Zellwag-Chef an und bestätigt somit das universale Können der LinMot Module – ohne dies wären weder die Aussicht einer Null-Fehler-Produktion noch die Bedingungen der Preventive Maintenance (präventive Wartung) vorhanden.
LinMot erweitert den technischen Horizont
Mit ihrer weiterentwickelten Modularität und Skalierbarkeit gehören die ausgesprochen platzsparenden Rundtaktmaschinen der Serie Z-110 von Zellwag zu den innovativen und modernen Abfülllinien weltweit. Konzipiert sind sie unter anderem für Probeentnahme- und Reagenzröhrchen für Immunoassays und molekulardiagnostische Reagienzen, welche – auch durch die pandemische Situation – auf dem Markt zunehmend gefragt sind. Nebst den zahlreichen Deckel- und Behälterformaten können die kompakten Monoblock-Geräte verschiedenste Inneneinsätze, wie Dosier- oder Tropfeinsätze und Aufbringpinsel, aber auch Sprayapplikatoren sowie Drehverschlüsse und Pilferproof-Verschlüsse anbringen – «teilweise sehr klein dimensionierte und leichte Teile, welche jedoch ein exakt bestimmtes Drehmoment benötigen», hebt Herr Witprächtiger einen ohnehin sehr wichtigen Punkt des Prozesses hervor, welcher in der Zeit der Industrie 4.0 und der von dieser verlangten Datenerhebung von besonderer Bedeutung ist. Auch die bereits erwähnten Ausstattungsoptionen der LinMot Module lassen keine Wünsche bezüglich der Daten der Kraftregelung und -Messung übrig: Neben den aus dem Servoregler zur Verfügung gestellten Sollwerten bieten die LinMot Kraft- und Torque-Sensoren die Möglichkeit zur Überwachung und Auswertung in Echtzeit vorliegender Prozessparameter mit einer Genauigkeit von besser/gleich 1 % des Nennwerts. Für die Datenerhebung stehen bei den PR02 Modulen die analoge Signalschnittstelle des Motors und – wie bei der Zellwag Pharmtech AG umgesetzt – LinMot Servo Drives mit Feldbus zur Verfügung. Eine solch ausserordentlich präzise Dokumentation der Prozessdaten kommt allerdings nicht nur einer kurzzeitigen Beobachtung oder Diagnose möglicher Abweichungen von Parametern wie Position, Hub, Drehmoment, Drehwinkel oder Vorschubkraft zugute. Durch eine langfristige Erhebung der Produktionsinformationen können auf der einen Seite vermeidbaren Verschleiss verursachende Konstruktionsprobleme und allfällige Abnutzungen mechanischer Teile rechtzeitig aufgedeckt sowie bevorstehende Wartungsintervalle exakt geplant werden. Damit genügen die LinMot PR02 Module all den Voraussetzungen jener eingangs erwähnten Digitalisierungsbestrebungen, die sowohl einen wirtschaftlichen Aufschwung trotz rezessiver Lage als auch die von Endanwendern immer häufiger erwünschte präventive Wartung der Anlagen möglich machen. Auf der anderen Seite leisten die LinMot Module in einem weiteren essenziellen Schritt der Entwicklungsphase von Verschliessanlagen und Schraubprozessen, nämlich im Reverse Engineering einen immensen, über die Grenzen der Industrie 4.0 hinausgehenden Beitrag, welcher auf langer Sicht den Weg zur Mensch-Maschine-Interaktion zukunftsweisender Industrieanlagen ebnet. «Bei Zellwag nehmen wir erstmal das Produkt des Kunden in die Hand, um zu verstehen, was unsere Anlagen machen sollen. Durch die unheimlich vielen Sensoren der menschlichen Hand wissen wir wesentlich genauer, welche Bewegungen mit der Software ausgeführt werden müssen», beschreibt Herr Witprächtiger den hauseigenen Prozess des Reverse Engineerings sowie die hervorstechende Leistung der PR02 Module bezüglich der Entwicklung der Verschliessvorgängen: Diese hochpräzisen Bewegungen lassen sich mit den LinMot-Lösungen perfekt parametrieren.»
Die Zellwag Pharmtech AG und LinMot teilen ein einzigartiges Nutzenversprechen sowie die fundamentalen Ansätze zukunftsfähiger Industrieproduktion. Denn aus der Zusammenarbeit beider Firmen gehen keineswegs entwicklungsgeistlose Fliessbandmaschinen hervor. Vielmehr verwirklicht die Zellwag-LinMot-Kooperation die prinzipiellen Gedanken der Industrie 4.0, indem sie Maschinen konzipieren, die einerseits per se als hochgradig individualisierte statt Massenprodukte gelten, andererseits die in der chemisch-pharmazeutischen Branche immer zunehmend benötigten massenindividualisierten (Mass Customization) Produkte durch ihre Eigenschaften auch herstellen können. Eine industrielle Zukunftsperspektive – made in Switzerland.
