Pipettenhersteller Scientific Specialties “macht Millionen” mit Sepro-Automation

  SSI stellt mit drei automatisierten Produktionszellen Pipettenspitzen her. Eingesetzt werden dazu Spritzgießmaschinen von Arburg. Die durch Sepro America entwickelte Automation sorgt nicht nur für eine höhere Effizienz im Spritzgießprozess, sondern verhindert auch eine Kontamination durch manuellen Eingriff.   Auf ihrer Website stellt sich das kalifornische Unternehmen Scientific Specialties Inc. (SSI) mit Stammsitz in Lodi als Hersteller sowohl von Einweg- als auch von mehrfach einsetzbaren Spritzgießteilen vor, die vor allem in medizinischen Bereich sowie in wissenschaftlichen Laboren zum Einsatz kommen. SSI gehört zu den weltweit führenden Lieferanten von Spritzenkörpern, Pipettenspitzen, Analyseplatten und -systemen sowie weiterer Produkte, die in der DNA-Forschung eingesetzt werden. Die Art der Laborarbeit kennt man meist nur aus Kriminalfilmen im Fernsehen. In der heutigen Zeit werden diese Analysen aber nicht mehr manuell, sondern hoch automatisiert und mit höchster Geschwindigkeit ausgeführt. Das ist einer der Gründe für die Großserienproduktion von Pipettenspitzen bei SSI – millionenfach pro Woche. SSI stellt millionenfach Pipettenspitzen für die automatisierte DNA-Analyse her. Diese werden in Sammelbehälter zu je 96 Stück verpackt, um einen einfachen Einsatz zu gewährleisten. Ein Schlüssel zur erfolgreichen Produktion ist die Arbeit mit servogesteuerten Robot-Systemen sowie Peripherien  geliefert von Sepro America.

      “Wir setzen Pipettenspitzen-Werkzeuge mit bis zu 32 Kavitäten ein, wobei wir Zykluszeiten von lediglich acht Sekunden erreichen”, erklärt Betriebsleiter Anthony McCracken. “ Das bedeutet, dass wir mit jedem Werkzeug mehr als eine Viertel Million Pipettenspitzen pro Tag fertigen. Dies ergibt eine Tagesproduktion im gesamten Werk von mehreren Millionen Produkten.”

 

Ein Schlüssel zum Erfolg in der Produktion bei SSI

Die effiziente Automation mit servoangetriebenen Robot-Systemen und nachgeordneten Peripherien von Sepro America.

“Wir setzen automatisierte System etwas anders ein als andere Spritzgießer”, betont McCracken. “Weil unsere Kunden DNA-Testreihen fahren, ist es ganz besonders wichtig, dass unsere Analyseprodukte frei von jeglicher Verschmutzung bleiben. Wo Menschen arbeiten, besteht auch immer ein gewisses Kontaminationsrisiko. Sicher werden Robot-Systeme nie müde und brauchen keine Pausen. Das trägt zur Steigerung der Produktionseffizienz bei. Aber der eigentliche Grund für deren Einsatz bei uns ist, dass wir damit Spritzgießmaschinen und Bediener wirksam voneinander trennen und damit Kontamination verhindern. Die Robot-Systeme von Sepro erlauben uns, das sehr effektiv zu tun.”

Viel mehr als nur Pick & Place

SSI betreibt drei Automationszellen zur Herstellung von Pipettenspitzen rund um Arburg-Spritzgießmaschinen. Die ersten Robot-Systeme, die zum Teilehandling installiert wurden, waren Linearroboter des Typs Sepro S5-15, die speziell für die komplexe High Speed-Entnahme von Spritzteilen entwickelt wurden. Vor etwa zweieinhalb Jahren realisierte Sepro dann die erste von jetzt insgesamt drei Automationsanlagen, die mit den bereits bei SSI installierten Robot-Systemen perfekt zusammenarbeiten. Speziell designte Entnahmegreifer an den Drei-Achs-Robotern entnehmen die Pipettenspitzen aus den Werkzeugen. Die Spitzen werden an den verjüngten Enden gegenüber den Öffnungen gegriffen und müssen mit der spitzen Seite nach unten in die Sammelplatten gesetzt werden. Dazu übergibt der Entnahmegreifer die Spritzteile an eine Wendestation außerhalb der Spritzgießmaschine. Die Aufnahmeplatte wird um 90° geklappt, damit die Bauteile mit der Spitze nach unten und damit richtig orientiert in eine dritte Fixierstation abgelegt werden können. Diese dritte Fixierstation transportiert die Teile dann weg von der Spritzgießmaschine und positioniert sich über einer Separierstation bestehend aus Kuststoffrohren . Die Rohre sorgen dafür, dass jede der produzierten Pipettenspitzen in die richtige Position auf der Sammelplatte gebracht wird. Jede Platte enthält genau 96 Spitzen. Eine servobetriebene bewegliche Plattform positioniert sich also genau drei Mal unter diesem Röhrensystem, um jeweils bis zu 32 Spitzen aufnehmen zu können. Ein Kamerasystem zur Qualitätskontrolle aller Teile sorgt dafür, dass fehlerhafte Pipettenspitzen automatisch separiert werden und nur “i.O.-Artikel” auf die Sammelplatten gelangen.

  Nach der Entnahme der Pipettenspitzen aus dem Werkzeug übergibt der spezielle Entnahmegreifer des Robot-Systems (im Bild links) die Teile an die zweite Fixierstation außerhalb des Werkzeugbereichs.           Die zweite Fixierplatte wird dann um 90° gekippt, was die Artikel lagerichtig mit dem verjüngten Ende nach unten in die Position zum Abwerfen über eine Verteilerstation (rechts) bringt. Von dort aus fallen die Pipettenspitzen direkt in die Sammelplatten. Eine automatische, kameragestützte Kontrolle sorgt für 100% Qualität.    

  Eine der drei Produktionsanlagen unterscheidet sich leicht von den beiden anderen. Diese Konfiguration kommt ohne die zweite Übergabestation zwischen EOAT-Greifer und Transportplatte aus. Da diese Anlage kleinere Pipettenspitzen herstellt, ließen sich die Kunststoffröhren, in die die Teile abgeworfen werden, so konstruieren, dass die Spitzen sich dort so drehen, dass sie lagerichtig in die Sammelplatten fallen. Die gesamten Automationskomponenten wurden bei Sepro America in Pittsburgh montiert und dort auch funktionsgeprüft, bevor sie zu SSI nach Kalifornien gingen. Anthony McCracken hat bereits die nächste Produktionszelle in Auftrag gegeben, die vor allem beim Werkzeugwechsel einige neue Eigenschaften aufweist, die sich zeitsparend auswirken. Da SSI Pipettenspitzen in unterschiedlichen Größen herstellt, soll die Wechselzeit für Werkzeuge zum Erreichen noch höherer Flexibilität in der Herstellung weiter reduziert werden – “von vielen auf einige wenige Stunden und möglichst noch weiter”, wünscht sich Anthony McCracken. Die neue Anlage wird voraussichtlich Ende Oktober an SSI ausgeliefert.

“Viele Unternehmen bauen Linearroboter”, sagt McCracken, “aber Sepro kann uns das ganze Paket aus Technik, Inbetriebnahme, After-Sales-Service und fortlaufende Betreuung liefern, was ein großer Vorteil ist. So kann etwa die gesamte Automatisierung über eine zentrale Steuerungseinheit programmiert und bedient werden. Das bedeutet auch nur eine Software-Version und eine Bedienphilosophie. Damit müssen unsere Bediener nur ein System erlernen, nicht mehrere. Und wenn es hier wirklich einmal Probleme gibt – und jeder, der Dir erzählt, dass es das im täglichen Betrieb nicht gibt, hat noch nie eine Automation in der Produktion eingesetzt – dann müssen wir nur eine Nummer anrufen, damit uns geholfen wird.”

Insgesamt hat SSI zwölf Robot-Systeme von Sepro im Einsatz. Neun davon arbeiten entweder direkt im Verbund mit Spritzgießmaschinen ohne Peripherie oder mit eigens im Haus entwickelter Automation. 46 der Spritzgießmaschinen kommen von Arburg, ergänzt durch drei Anlagen von Negri Bossi. Insgesamt deckt der Maschinenpark damit einen Schließkraftbereich zwischen 500 und 2.200 kN ab. “Sepro ist im Moment unser einziger Lieferant für Komponenten zur Anlagenautomation”, betont McCracken. “Die Sepro-Roboter laufen an den unterschiedlichsten Maschinen, darunter auch an drei Mehrkomponenten-Allroundern, wie Arburg diese Maschinen nennt.”  

Eine amerikanische Erfolgsgeschichte

SSI wurde im Jahr 1990 durch Dr. K.R. Hovatter und seine Frau Robbie gegründet. Alle Produkte werden in den USA am Stammsitz Lodi hergestellt und über ein Händlernetz an medizinische und wissenschaftliche Einrichtungen weltweit vertrieben. Der Exportanteil des Unternehmens liegt mittlerweile bei rund 40%. Die Wettbewerbsbedingungen sind hart, namhafte Marktbegleiter mit ähnlichem Portfolio gibt es sowohl in den USA als auch in Europa. Der Markt ist aber nicht nur von diesem selektiven Konkurrenzkampf geprägt. Es setzen sich hier nur die Unternehmen durch, die sich durch Kontinuität, Verlässlichkeit und Qualität auszeichnen. Dadurch kann SSI immer wieder neue Impulse für die Branche setzen, wie Anthony McCracken erläutert. SSI hat wie andere Unternehmen auch erwogen, Teile der Produktion in Niedriglohn-Länder zu verlagern, ist aber von dieser Idee schnell wieder abgekommen. “Von Zeit zu Zeit haben wir beobachtet, dass Firmen von den geringeren Arbeitskosten dieser Länder, etwa auch Chinas, profitieren wollten”, stellt McCracken fest. “Aber wir halten die qualitätsrelevanten Kriterien, die in einer solchen Produktion zwingend zu berücksichtigen sind, für wichtiger als die Arbeitskosten. Deshalb haben wir uns entschlossen, stattdessen in die Automation unserer Herstellung zu investieren. Das erlaubt uns, konkurrenzfähig zu sein und zu bleiben, ohne unsere Qualitätsstandards aufzugeben. Darüber hinaus bleiben wir auf diese Weise auch zu 100% ein US-amerikanischer Hersteller.”