Eine kinderleichte automatisierte Inspektion verändert die Qualitätskontrolle medizinischer Hersteller

Alltrista Plastics hatte in seinem britischen Werk seit mehr als 10 Jahren rund um die Uhr zwei CNC-Koordinatenmessgeräte (KMGs) im Einsatz, die ineffizient geworden waren. Aufgrund des Alters der Maschinen wurden Genauigkeit und Wiederholbarkeit der taktilen Messung beeinträchtigt. Manchmal stürzte die Software ab und es bestand die Gefahr einer physischen Kollision, einer Beschädigung der Sonde und vielleicht sogar der zu prüfenden Komponente. Da die hergestellten medizinischen Teile und Baugruppen aus Kunststoff im Laufe der Zeit immer komplexer wurden, war in einem Inspektionszyklus häufig ein abgewinkelter Stift erforderlich, sodass ein Bediener aus einer Reihe voreingestellter Sondenkonfigurationen auswählen, eine manuell montieren und kalibrieren musste. Darüber hinaus müsste die Person verschiedene Programme auf einem Computerbildschirm durchgehen, um das richtige Programm zu finden und zu laden.

Dieser gesamte Prozess wurde durch die Installation von zwei neuen Altera S 10.7.6 KMGs von LK Metrology rationalisiert und automatisiert. Die LK CAMIO 3-Achsen-Scan- und Berichtssoftware wurde zusammen mit einem Renishaw SP25M Scan-Messtaster und einem motorisierten Indexierkopf PH10M ebenfalls bereitgestellt. Beim SP25 handelt es sich praktisch um zwei Sensoren in einem, die sowohl kontinuierliches taktiles Scannen als auch taktiles Abtasten diskreter Punkte ermöglichen. Zusammen mit einer Renishaw-Matrixplatte, die eine genaue Platzierung der zu prüfenden Teile ermöglicht, hat der Aufbau zu einer enormen Verbesserung der messtechnischen Produktivität geführt, indem er die Fixierung von Proben erleichtert, Messzyklen beschleunigt und menschliches Eingreifen und das damit verbundene Fehlerrisiko praktisch eliminiert. Es wäre nicht möglich gewesen, die Scanfähigkeit der älteren KMGs nachzurüsten, da die Kosten unerschwinglich gewesen wären und die Maschinen sowieso veraltet waren.

Peter Makosa, Qualitätsmanager bei Alltrista, sagte: „Ich habe mehrere Jahre lang LK-KMGs bedient, als ich für einen Luft- und Raumfahrthersteller arbeitete, der ihre Verwendung standardisiert hatte. Als Alltrista beschloss, seinen Qualitätsraum zu modernisieren, wandten wir uns an vier potenzielle Maschinenanbieter, darunter den etablierten Lieferanten. Die Antwort von LK war mit Abstand die umfassendste.“

„Die LK-Maschinen sind höher als unsere vorherigen KMGs. Der Hersteller hat angeboten, die Höhe der Altera S-Modelle während des Baus zu reduzieren, damit sie bequem durch unsere Türen und in unseren renovierten Inspektionsraum passen.“

Das nach ISO 13485 akkreditierte Unternehmen ist auf das Kunststoffspritzgießen von Geräten wie Arzneimittelverabreichungssystemen und Verpackungen wie Kontaktlinsenblistern für die medizinische, pharmazeutische und nutrazeutische Industrie spezialisiert. Die Spritzgießmaschinen sind überwiegend in einem Reinraum der Klasse 7 und zwei Reinräumen der Klasse 8 untergebracht. Medizingeräte nehmen sowohl im Verhältnis zum Umsatz als auch in der Vielfalt und im Produktionsvolumen zu und sind im letzten Jahrzehnt von 30 auf 50 Prozent des Durchsatzes gestiegen, Tendenz steigend. Ein weiterer Trend geht zu immer engeren Zeichnungstoleranzen bei neu entwickelten Produkten und strengeren GD&T-Anforderungen (geometrische Bemaßung und Toleranzen).

Die Herstellung aller Produkte im Werk unterliegt einem strengen Validierungsprozess. Typischerweise werden zu Beginn eines neuen Produktionslaufs 30 Schüsse mit jeweils beispielsweise 15 Komponenten abgefahren und überprüft, wobei Kunden eine Prozessfähigkeit von mindestens Cpk 1,33 und oft 1,67 oder 2 (Six Sigma) fordern. Die Toleranzen sind bei Kunststoffartikeln im Allgemeinen recht offen und liegen normalerweise im Bereich von 50 bis 100 Mikrometern. Ungenauigkeiten bei der Messung sind jedoch unerwünscht, da sie einen Teil des Toleranzbands aufzehren würden. Noch wichtiger für die Validierung ist ein hohes Maß an Wiederholbarkeit.

Auch Alltrista benötigte mehr Daten, um bestimmte Merkmale von Formteilen besser zu verstehen, wie z. B. die Ebenheit von Dichtflächen, Freiformprofilen und Fasen. Der Einsatz eines Renishaw-Scanning-Messtasters hat zu einer Größenordnung mehr Informationen geführt, die zur Feinabstimmung des Werkzeugbaus und der Fertigung an die Produktionsabteilung zurückgesendet werden können. Darüber hinaus erhalten Kunden dadurch einen viel umfassenderen Bericht, der ihnen einen detaillierteren Einblick in die in ihrem Namen durchgeführte Fertigung verschafft. Darüber hinaus ist das Layout der Berichte jetzt viel besser, da die bisherigen offenen Excel-Tabellen durch gesperrte, in CAMIO generierte PDFs ersetzt wurden. Sie umfassen einen farbcodierten Teil-zu-CAD-Vergleich, der die Produktkonformität zeigt, mit allen zugehörigen Daten, Alltrista-Logo, Datum und Uhrzeit.

Als die KMGs installiert wurden, schrieb LK Kernprogramme zur Inspektion von Komponenten für vier große Alltrista-Kunden und entwickelte außerdem ein PC-Bildschirm-Dashboard, sodass der gesamte Prozess menügesteuert ist. Auf dem ersten Bildschirm wird für jeden Kunden ein Symbol angezeigt, das beim Anklicken jedes Teil anzeigt, das für dieses Unternehmen spritzgegossen wird. Durch Klicken auf das entsprechende Symbol wird das Programm automatisch an das KMG gesendet, woraufhin der Bediener seinen Namen eingibt, ob es sich um einen Standard- oder Erstmusterprüfbericht handelt, und auf „Starten“ klickt.

Bevor das Programm jedoch ausgeführt werden kann, müssen eine Reihe von Komponenten an einer bekannten Position auf dem Granittisch platziert werden. Um den Vorgang zu erleichtern und zu beschleunigen, lieferte LK zu jedem Altera S 10.7.6 eine Renishaw-Matrizenplatte. Ankerbolzenlöcher wurden in nicht standardmäßigen Mitten in den Granit gebohrt, damit die Platten von unten befestigt werden konnten und verhindert wurde, dass Halteklammern aus der Tischoberfläche herausragen. Auf dem Bildschirm des Armaturenbretts ist neben dem relevanten Inspektionsprogramm auch eine SOP (Standard Operating Procedure) zu sehen, die dem Bediener die genaue Position im nummerierten Lochraster auf der Matrixplatte anzeigt, die die Charge der befestigten Proben einnehmen soll.

Niemand wird jemals sagen, dass menschliche Fehlbarkeit vollständig beseitigt werden kann, aber dieses System zur korrekten und genauen Positionierung von Komponenten in Verbindung mit dem CAMIO-System von LK zur Programminitiierung, CNC-Prüfung und automatischen Berichterstellung kommt der Eliminierung aller potenziellen Fehler sehr nahe. Herr Makosa nutzt das neue Qualitätskontrollverfahren seit März 2022 und bezeichnet es als „narrensicher“.

Die Altera S-Controller und die CAMIO-Software wurden so geliefert, dass sie in Zukunft Dateneingaben von einem Laser-Scanning-Sensor akzeptieren, falls Alltrista entscheiden sollte, dass die zunehmende Komplexität seiner Kunststoffgeräte dieses weitere Upgrade erfordert. Vorerst bieten jedoch taktiles Scannen und taktiles Abtasten, auch mit einem Multi-Tip-Stift zum Zugriff auf die Unterseite von Bauteilen ohne Tasterwechsel, ausreichende Möglichkeiten und Kapazitäten.

Weitere Informationen: www.lkmetrology.com

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