Rychiger è un’azienda svizzera che realizza soluzioni per macchine di imballaggio destinate ai settori sanitario, alimentare e delle bevande. Uno dei suoi clienti è un’impresa specializzata nella produzione di test per le malattie infettive, realtà che si è affidata a lungo a processi manuali per la produzione delle proprie cartucce per test monouso – moduli a sistema chiuso che contengono tutti i componenti chimici necessari per isolare, amplificare e rilevare dal campione di un paziente l’acido nucleico e condurre test di diagnostica in vitro. Per aumentare la produttività e la qualità l’azienda si è rivolta a Rychiger per automatizzare questi processi.
«Obiettivo del nostro cliente era automatizzare completamente il processo di produzione delle cartucce e allo stesso tempo, ridurre al minimo assoluto la contaminazione», spiega Bruno Lauener, key account manager, Healthcare Sales di Rychiger. ½La soluzione avrebbe dovuto automatizzare completamente la gestione manuale delle cartucce al fine di raggiungere uniformità nel processo, ridurre il potenziale rischio di contaminazione e aumentare la capacità produttiva».
Sia l’utente finale sia Rychiger avevano già utilizzato le soluzioni di automazione di Rockwell Automation. L’utente finale aveva anche sperimentato la tecnologia a carrelli indipendenti MagneMotion, avendo precedentemente sviluppato un sistema in-house basato proprio su questa tecnologia. Ciò ha fatto sì che le due aziende si trovassero subito d’accordo sul progettare la nuova macchina basandola sulla tecnologia MagneMotion Ict che avrebbe offerto la flessibilità, la precisione e la ripetibilità necessarie per un processo di assemblaggio a più stadi e così impegnativo.
Il cliente di Rychiger aveva bisogno di una soluzione che facilitasse la movimentazione di carichi leggeri, quali i componenti delle cartucce, e che allo stesso tempo offrisse possibilità di tracciamento totale e tempi di ciclo più rapidi. Un controllo più preciso e un movimento intelligente avrebbero ottimizzato l’efficienza e la velocità dell’assemblaggio e, al tempo stesso, contribuito ad eliminare le interruzioni. Inoltre, avendo MagneMotion un numero inferiore di parti in movimento rispetto ai sistemi convenzionali, gli interventi di manutenzione sarebbero stati ridotti così come i downtime, ciò avrebbe permesso di semplificare la gestione delle cartucce aumentando così la produttività complessiva e rendendo i processi più ripetibili e con standard di qualità più elevati.
Il sistema MagneMotion, che utilizza binari di precisione, offre un’accuratezza e una flessibilità eccezionali in ambienti di automazione che richiedono maggior velocità e fermo macchina ridotti. I suoi molteplici carrelli indipendenti danno vita a un efficace sistema di trasporto “pitchless”, la cui velocità complessiva non viene governata dal processo più lento.
«Questa soluzione consente di snellire l’intero flusso di traffico raddoppiando o, in questo caso, triplicando il processo più lento. Ciò significa che il sistema non viene più guidato dalla fase più lenta del processo di assemblaggio delle cartucce», spiega Lauener, «Con MagneMotion, tutti questi fattori aumentano significativamente la velocità, mettendo a disposizione dei laboratori prodotti salvavita, in modo rapido e preciso».
Christian Sigrist, senior automation engineer di Rychiger afferma: «Il nostro primo pensiero, quando progettiamo e costruiamo macchine, sono la capacità di scalare e di adattare/aggiornare la tecnologia. La nostra ampia esperienza in sistemi integrati basati su servoazionamenti – compresa la soluzione Ict MagneMotion – rende tutto questo molto più semplice. Ciò facilita anche la manutenzione, poiché è possibile mettere offline una stazione e mantenere comunque operativa la macchina con un impatto minimo sulla produzione».
Oltre al sistema MagneMotion, la macchina MC 1400 sviluppata da Rychiger dispone anche di diversi assi servoassistiti, tutti azionati dai servoazionamenti Allen-Bradley Kinetix, due thin client Allen-Bradley VersaView 5200 e il software Scada FactoryTalk View SE. Tutti i terminali della stazione vengono gestiti dal software ThinManager di Rockwell Automation, che centralizza le informazioni e i dati e offre l’accesso remoto/mobile.
Aggiunge Sigrist: «ThinManager aiuta il cliente nella manutenzione della macchina, fornendo una visione d’insieme e l’accesso a tutti i parametri da un’unica postazione centralizzata. È particolarmente utile in presenza di diverse interfacce operatore. L’utilizzo di un server hmi centralizzato ci ha anche aiutato nella progettazione e nello sviluppo dei sistemi di interattività e di controllo».
Il controllo complessivo della macchina, compresa l’integrazione del robot Staubli di un altro fornitore, è gestito da un controllore di automazione programmabile (PAC) Allen-Bradley ControlLogix® L8, con un PAC Allen-Bradley GuardLogix® L7S che offre le necessarie funzionalità di sicurezza. Tutte le comunicazioni principali avvengono tramite EtherNet/IP™, utilizzando gli interruttori Stratix® 5400 e 5700.
Sigrist spiega: «La ragione principale per cui abbiamo deciso di impiegare degli switch Ethernet gestiti da Stratix è stata la possibilità di integrare strettamente la macchina alla rete del nostro cliente per motivi di sicurezza, protezione e conformità. Inoltre, si adattava ai requisiti CPwE (Converged Plantwide Ethernet) del cliente».
Per far fronte al problema della contaminazione, la macchina è chiusa e in questo modo gli operatori non entrano mai in contatto con le cartucce. La protezione è anche a prova di ‘zona d’ombra ‘, grazie a un’avanzata soluzione di illuminazione che offre una chiara visibilità di ogni angolo degli elementi posti al suo interno, è possibile effettuare un’accurata pulizia. Inoltre, tutte le superfici interne sono state progettate per essere facilmente igienizzabili, con minimi punti di trappola e vuoti.
Spiega Lauener: «Fin dalle prime fasi di sviluppo del progetto, abbiamo collaborato con questo cliente come se fossimo una squadra unica composta da due team di ingegneri. Ci siamo recati presso la loro sede per vedere l’esistente linea di produzione manuale e una macchina equipaggiata con MagneMotion. Abbiamo quindi avviato lo sviluppo della nuova macchina effettuando test in laboratorio, prima di arrivare a migliorare, potenziare e ampliare il suo concept e quindi alla progettazione iterativa finale. Il lavoro di sviluppo è stato certamente agevolato dall’impiego della soluzione MagneMotion che permette di passare alla modalità simulatore per testare le varie funzioni e la velocità della macchina, consentendoci di stimare i tempi di ciclo prima della effettiva costruzione del modello fisico».
