Schmierfreie Gewinde- und Lineartechnik in Abfüllanlagen für Reaktionsgefäße

Technische Daten:

• Was wurde benötigt: Eine saubere Abfüllung, die nicht steril, aber hochrein sein muss, ein geringes Gesamtgewicht der Anlage
• Anforderungen: Reinraumtauglichkeit, schmiermittelfreiheit, wartungsfreiheit, geringes Gewicht, präzision, schnelle Verfübarkeit
• Material: Trapezgewindemutter aus iglidur® W300, Trapezgewindespindel aus dem Material 1.4301, drylin® -Miniaturführungen
• Branche: Medizintechnik

 

• Erfolg für den Kunden: „Es gibt viele Hersteller von Trapezgewindetrieben“, berichtet Christian Baumann. „Uns gefällt bei dieser igus® -Lösung besonders die Kombination der Edelstahlspindel mit der wartungsfreien Mutter aus einem Spezialkunststoff.“ Der niedrige Reibwert im Trockenlauf und die Gleitpaarung des Gewindetriebes überzeugen im Alltag. Dazu kommt das geringe Gewicht der Maschinenelemente, das wiederum positive Auswirkungen auf das Gesamtgewicht der Anlage hat. Die Geschwindigkeit spielt im Gesamtprozess dagegen keine große Rolle. „Die Vorgänge spielen sich im Sekundenbereich ab“, gibt Albrecht Baumann zu bedenken. „Sie stellen keine besonderen Anforderungen an die Maschinenelemente dar. Es kommt vor allem auf die Präzision beim Zuführen der Gefäße an.“

Funktionsweise:

Die Funktionsweise ist relativ einfach. Die Reaktionsgefäße werden lose und geschützt über einen Rüttelförderer der vollautomatischen Anlage zugeführt und sauber in einer Reihe zu einer Abholposition gebracht. Greifer von oben nehmen einzeln die dünnwandigen Gefäße ab, eine Zange umfasst sie dabei vorsichtig. Anschließend fahren sie zum Befüllen an eine Pumpeinheit, ehe sie zum Verschließen gebracht werden. Schon vorher ist eine Styroporbox als Aufnahme zugeführt worden. Nach dem Verschließen öffnet sich der Greifer bzw. die Zange und das Gefäß fällt sanft in die praktische Ständerbox. Im Bereich der Zuführungen und der Hubbewegungen kommen drylin® -Gewindetriebe zum Einsatz. Hierbei setzt der Kunde auf die Gleitpaarung einer Trapezgewindemutter aus iglidur® W300 und einer gerollten Trapezgewindespindel aus dem Material 1.4301.

Gewindetriebe sind Maschinenelemente, die eine drehende Bewegung in eine translatorische Bewegung umwandeln. drylin® -Gewindetriebe basieren immer auf selbstschmierenden Kunststoffmuttern aus hoch verscheißfesten Tribo-Polymeren und ermöglichen einen lebenslangen Betrieb ohne externe Schmierung. Der so mögliche Verzicht auf Öle und Fette sorgt für die Reinraumtauglichkeit der Gewindetriebe, die überdies mit besonders niedrigen Reibwerten punkten. Bei der Hubbewegung des Greifers bzw. der Zange beweisen außerdem noch korrosionsbeständige drylin® -Miniaturführungen ihre Leistungsfähigkeit. Die Gleitelemente werden formschlüssig in Gehäuse montiert. Diese ebenso einfache wie effektive Konstruktion ermöglicht Führungen, die gleichzeitig robust und wirtschaftlich sind. „Diese Führungen im Umfeld des Greifers bilden ein weiteres Herzstück der Anlage“, erläutert Christian Baumann. „Sie müssen auf Dauer absolut zuverlässig funktionieren.“ Die Zangen des Greifers halten die Gefäße, positionieren sie einwandfrei zum Befüllen und nehmen beim Verschlussprozess die entstehende Kraft zuverlässig auf. Weitere mechanische Belastungen sind so gut wie nicht vorhanden, da die Styroporboxen extrem leicht sind.

Zur Abfüllanlage:

Im Jahr 2010 wurde an das hoch spezialisierte Ingenieurbüro mit seinen fünf Mitarbeitern die Anfrage herangetragen, eine vollautomatische IVD-Abfüllanlage zu konstruieren und zu bauen. Ihre Aufgabe ist, unter Reinraumbedingungen sog. Reaktionsgefäße mit labordiagnostischen Reagenzien in Volumen von wenigen Mikrolitern bis etwa 1,5 ml präzise zu befüllen. Im nachfolgenden Arbeitsgang werden dann die Reaktionsgefäße absolut dicht verschlossen und in Styroporständer, die gleichzeitig als Primärverpackung dienen, gestellt. Diese produzierten Einheiten sind Teil von labordiagnostischen Testkits zum Untersuchen von Blutzellen, von Gelenkflüssigkeiten, Rückenmarks- bzw. Gehirnflüssigkeit sowie zum Untersuchen von Spermien. Alle Untersuchungen betreffen sowohl das Human- als auch das Veterinärlabor.

1:0 für drylin® Linearprodukte

Gerade in der Medizintechnik und im Laborbereich spielt das Thema Schmiermittel- und Wartungsfreiheit eine wichtige Rolle. Weitere igus® -Produkte, wie vorgespannte Linearsysteme, umkehrspielfreie Gewindemuttern, FDA-zugelassene Materialien und partikel- bzw. abriebfreie Werkstoffe für Reinräume, können in diesem komplexen Umfeld ihre Leistungsfähigkeit zeigen. Dazu kommen die Anforderungen an Korrosionsfreiheit, die sich mit diesen Systemen zusätzlich erfüllen lassen. Bei allen beschriebenen Produkten handelt es sich um Standardteile aus dem Katalog. Sie stehen in der Regel kurzfristig zur Verfügung. Bei Bedarf sind auch Sonderteile möglich.

Von der Entwicklung bis zur Inbetriebnahme der IVD-Abfüllanlage unter Reinraumbedingungen dauerte es rund ein dreiviertel Jahr. „Wir wussten von Anfang an, dass wir aufgrund der Anforderungen vor Ort auf die schmiermittelfreien drylin® Linearprodukte setzen werden. Sie haben sich schon vielfach bewährt“, bestätigt abschließend Christian Baumann. Dazu ergänzt Manfred Rüdinger: „Staub ist unser größter Feind. Beim Handling darf auf keinen Fall Schmutz produziert werden, der Tests verfälschen könnte. Und das ist in diesem Fall zu 100 Prozent gewährleistet.“

Die bionanalytic GmbH

„Wir entwickeln und konstruieren seit vielen Jahren medizintechnische Geräte und Systemlösungen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf analytischer Medizintechnik“, erläutert Dipl.-Ing. (FH) Christian Baumann vom gleichnamigen Ingenieurbüro in Herbolzheim. „Dabei reicht unser Spektrum vom Einzelgerät bis hin zu Seriengeräten kleiner, mittlerer und großer Stückzahlen. Präzision und Zuverlässigkeit sind ihr Markenzeichen. Wir verbauen grundsätzlich nur ausgereifte und bewährte Komponenten, um immer bestmögliche Ergebnisse zu erzielen, die sich im Medizinumfeld auf Dauer bewähren.“ 2 „Wir entwickeln und konstruieren seit vielen Jahren medizintechnische Geräte und Systemlösungen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf analytischer Medizintechnik“, erläutert Dipl.-Ing. (FH) Christian Baumann vom gleichnamigen Ingenieurbüro in Herbolzheim. „Dabei reicht unser Spektrum vom Einzelgerät bis hin zu Seriengeräten kleiner, mittlerer und großer Stückzahlen. Präzision und Zuverlässigkeit sind ihr Markenzeichen. Wir verbauen grundsätzlich nur ausgereifte und bewährte Komponenten, um immer bestmögliche Ergebnisse zu erzielen, die sich im Medizinumfeld auf Dauer bewähren.“
 

Das Ingenieurbüro setzt schon seit vielen Jahren auf Polymerlager und Linearführungen der igus® GmbH, Köln. Das hat verschiedene Gründe: Zum einen steht die Schmiermittelfreiheit und zum anderen die Verlässlichkeit der Maschinenelemente im Mittelpunkt. In diesem Zusammenhang spielt auch ihre Wartungsfreundlichkeit im Einsatz eine wichtige Rolle. Sollte es trotz allem einmal zu Problemen kommen, müssen die entsprechenden Komponenten schnell und problemlos getauscht werden können. Lange Anlagen- bzw. Maschinenstillstände und die so entstehenden Kosten kann sich niemand leisten. „Aber diesbezüglich haben wir nur die besten Erfahrungen gemacht. Ausfälle sind uns über die Jahre hinweg in keinem Bereich bekannt“, so Christian Baumann.

Das Ingenieurbüro kennt die Kunststoffprodukte von Grund auf. „Wir haben im Laufe der Jahre sehr viele Musterteile zur Verfügung gestellt bekommen“, sagt Christian Baumann.

„Das ist bei unseren komplexen Konstruktionen mehr als hilfreich, da wir im Vorfeld einer Neuentwicklung schon beim einfachen Ausprobieren der zur Verfügung gestellten Elemente ein Gefühl dafür entwickeln können, ob ein Bauteil für die jeweiligen Bewegungsprofile geeignet ist und den Anforderungen voraussichtlich standhält. Und gibt es einmal ein Problem oder eine Frage, genügt ein Anruf, um schnelle Hilfestellung zu bekommen.“