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Von der manuellen Verpackung zum effizienten Reinraumprozess
Steigende Anforderungen an Hygiene, Produktkennzeichnung und Verpackungsqualität brachten einen deutschen Hersteller medizinischer Produkte an die Grenzen seiner weitgehend manuellen Verpackungsprozesse. Besonders die täglich wechselnden Produktlängen und Beutelformate sowie die Verpackung rund zwei Meter langer, schlauchähnlicher Produkte in vorgefertigte Tyvek-Beutel erforderten einen hohen personellen und zeitlichen Aufwand.
Gemeinsam mit EXAKTApack entstand deshalb eine kompakte, halbautomatische Verpackungslösung für den Einsatz im Reinraum. Ziel war es, das Beutelhandling weitgehend zu automatisieren, die manuelle Produktzuführung ergonomischer zu gestalten und eine zuverlässige Etikettierung, Codierung und Siegelung zu gewährleisten. Gleichzeitig sollte die Anlage schnelle Formatwechsel und eine wirtschaftliche Produktion kleinerer Chargen ermöglichen.
Halbautomatische Verpackungslösung für medizinische Produkte in Tyvek-Beuteln
Kundenprofil
- Branche: Pharmaindustrie
- Unternehmensart: Hersteller
- Unternehmensgröße: über 2000 Mitarbeiter
- Produktionsstandorte: Deutschland
- Marktsegmente: Medizinische Produkte
Ausgangssituation
Das Unternehmen wurde vor über 150 Jahren gegründet und entwickelt sowie produziert technische Geräte und Systeme für verschiedene medizinische Bereiche. Heute ist es international vertreten und verfügt über mehrere Fertigungsstandorte.
Viele medizinische Produkte benötigen für den täglichen Betrieb Zubehör und Material, das nur für den einmaligen Einsatz vorgesehen ist. Die Anforderungen in Bezug auf Hygiene, Vertrieb, Haltbarkeit, regionale Einsatzgebiete und nicht zuletzt die angestrebten Fertigungsmengen haben in den letzten Jahren kontinuierlich zugenommen.
Der bisherige Verpackungsbereich, der diese Produkte weitestgehend manuell verpackte, konnte diesen Anforderungen nicht mehr gerecht werden. Eine Auslagerung der Verpackung kam wegen der sehr hohen Hygienestandards sowie der schnellen Verfügbarkeit kleinerer Chargen nicht in Frage. Deshalb wurden Ideen und Konzepte zur Automatisierung des hausinternen Verpackungsprozesses gesucht.
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Zielsetzung des Projekts
Die Verpackung der schlauchähnlichen Produkte sollte unter möglichst hohen hygienischen Bedingungen im Reinraum erfolgen. Dabei war das Ziel, das Personal deutlich zu entlasten, das Produkt sicher in den Beutel einzuführen, das Tyvek-Material sauber und validierbar zu versiegeln, die Etikettierung ordentlich durchzuführen sowie die Codierung der Beutel qualitativ zuverlässig zu gestalten.
Eine wichtige Anforderung an die Verpackungstechnik bestand darin, täglich häufig wechselnde Produktgrößen und -längen sowie verschiedene Beutelformate schnell und effektiv abzudecken. Die Umstellung sollte dabei möglichst einfach sein und vom Bedienpersonal selbst vorgenommen werden können, ohne jedes Mal Haustechniker hinzuziehen zu müssen.
Als Verpackungsmaterial kam ein vorgefertigter, steriler Tyvek-Beutel in unterschiedlichen Größen zum Einsatz. Die Codierung erfolgte vor der Verpackung auf dem flachen Beutel mittels Etikettierung mit individuellem Thermotransferdruck. Der Drucker sollte an das firmeninterne Netzwerk angebunden werden, um die Drucklayouts in einer Vielzahl von Sprachen schnell und zuverlässig übertragen zu können.
Nicht zuletzt wurde eine Erhöhung der Produktivität angestrebt, wobei diese bei den erforderlichen Stückzahlen nicht allzu hoch sein musste. Eine Hochleistungsanlage kam deshalb nicht in Frage, da die Produkteingabe weiterhin manuell erfolgen sollte. Das gesamte Beutelhandling sollte jedoch automatisiert und weitestgehend frei von manuellen Handgriffen sein.
Eingesetzte Maschinen & Anlagen
Nach Kontaktaufnahme mit Exaktapack wurde eine kompakte, smarte, halbautomatische Verpackungslösung vorgestellt, die alle gestellten Anforderungen erfüllt.
Die kompakte halbautomatische Verpackungsmaschine lässt keine Wünsche offen und besteht aus zwei Komponenten. In einem vorgelagerten Magazinband, das im 90-Grad-Winkel zur Hauptmaschine steht, ist eine großformatige, einseitige Beuteletikettierung mit integriertem Thermotransferdrucker im Bereich der Beutelzuführung eingebaut. Die Seitenrichtigkeit des vorgefertigten Tyvek-Beutels wird durch einen Sensor überprüft. Der Beutel mit dem individuell bedruckten Etikett wird vor der vollautomatischen Zuführung in die eigentliche Verpackungsanlage horizontal und vertikal exakt ausgerichtet. Ein Sensor überwacht die positionsgenaue Ausrichtung des Beutels.
Anschließend wird der Beutel geöffnet und an die Füllstation übergeben. Dieser Bereich der Anlage ist für die manuelle Eingabe des medizinischen Produkts optimiert. Großzügige Maschinenaussparungen schaffen einen komfortablen Arbeitsbereich für den Operator. Gut positionierte optische und akustische Signale unterstützen die Eingabe. Ein integrierter Laser projiziert auf den in der Füllstation befindlichen Beutel eine rote Linie, die dem Bediener als optische Markierung dient. Hochgradige Sicherheitselemente schützen den Bediener, sodass Verletzungen durch die Anlagenmechanik ausgeschlossen sind. Ein leicht zu bedienender Button ermöglicht dem Anlagenbediener die Maschinenweitertaktung.
Die Siegelstation arbeitet mit Heißsiegelbacken. Die Heizpatronen sowie die Temperatursteuerung sind selbstprüfend. Eine Alarmausgabe und ein Maschinenstopp bei defekten Komponenten oder einer Temperatur außerhalb des vordefinierten Bereichs sowie die permanente Überwachung des Siegeldrucks gewährleisten die hohen Anforderungen an die Sicherstellung der Siegelqualität.
Für die Etikettierung und Codierung wurde kundenseitig ein System vom Anbieter Carl Valentin GmbH präferiert. Die Integration dieses Geräts erfolgte problemlos.
Die ausgegebenen Beutel werden über ein Abführband auf Arbeitshöhe gebracht und an die Sekundärverpackung übergeben.
Produktspezifische Herausforderungen
Die schlauchähnlichen Produkte sind etwa zwei Meter lang und werden einzeln im gewickelten Zustand in einem Tyvek-Beutel verpackt. Aufgrund der hohen Steifigkeit des Produktes kann es gelegentlich zu einer Aufwicklung kommen, sodass Produktteile unbeabsichtigt in den Siegelbereich hineinragen oder der Beutel ungünstig verformt wird. Diesen produktspezifischen Herausforderungen beim Verpacken wurde mit Maßnahmen und Kontrollsystemen entgegengewirkt.
Das Verpackungsmaterial besteht aus zwei Komponenten: Die Rückseite besteht aus sterilem Tyvek-Material, die Vorderseite aus einer sterilen Kunststofffolie. Die glatte Fläche der Kunststofffolie wird teilweise großflächig etikettiert. Das Etikett darf keine Lufteinschlüsse oder Wellen aufweisen. Das vollautomatische Handling des relativ dünnen, weichen Materials sowie der teilweise großen Beutelformate wird durch zusätzliche Handelssysteme zuverlässig sichergestellt.
Technische Spezifikationen
Die Produktivität der halbautomatischen Verpackungsanlage mit einem voll ausgelasteten Bediener liegt bei 15 bis 20 Beuteln pro Minute.
Das größte Beutelformat misst 260 mm in der Breite und bis zu 350 mm in der Länge, das kleinste 120 mm in der Breite und 150 mm in der Länge. Es können unterschiedliche Etikettenformate verwendet werden, von 80 x 120 mm bis 200 x 240 mm. Der Thermotransferdrucker verfügt über einen Druckbereich von 128 x 200 mm und kann optional auch zweifarbig drucken (schwarz als Standardfarbe sowie eine zweite Farbe zur Hervorhebung, zum Beispiel rot).
Alle Maschinen- und Anlagenteile bestehen, soweit möglich, aus Edelstahl V2A. Das Design wurde so optimiert, dass die Anlage schnell und gründlich gereinigt werden kann. Anschlüsse für Strom, Signalanbindung und Druckluft sind spritzwassergeschützt. Das gesamte Anlagendesign und die Umsetzung sind für den Einsatz im Reinraum optimiert.
Die Bedienung der Anlage erfolgt über ein modernes Farb-Touch-HMI-Display. Eine intuitive Bediensoftware in vielen verfügbaren Sprachen soll die Bedienung erleichtern und Fehler vermeiden. Verschiedene, passwortgeschützte Bedienebenen verhindern ungewollte Änderungen der Maschinenparameter und Einstellungen. Mit einem dafür vorbereiteten Notebook sind bei Bedarf Fernwartung und Zugriff auf die Maschine möglich.
Über eine Ethernet-Schnittstelle ist der Etikettierer mit integriertem Thermotransferdrucker an das firmeninterne Netzwerk angebunden. Das Erstellen eines Drucklayouts kann ortsunabhängig erfolgen, die Übertragung des Drucklayouts an den Drucker geschieht sicher und durch eine qualifizierte Person.
Umsetzung & Projektverlauf
Der erste Kontakt des Kunden erfolgte über eine Suchanfrage im Internet, durch die er auf die Exaktapack Deutschland GmbH aufmerksam wurde. Ein Klick reichte aus, um eine Rückmeldung für ein Beratungsgespräch anzufordern.
In einem ersten Telefongespräch wurden die Anforderungen der Verpackungsaufgabe aufgenommen. Nach der Evaluierung einer passenden Verpackungslösung und der Abgabe eines Budgetpreises kam Exaktapack in die engere Auswahl. Es folgte ein Termin beim Kunden, bei dem sich die Projektbeteiligten persönlich kennenlernten, die Anforderungen des Projekts im Detail besprachen, bereits bestehende Verpackungsprozesse begutachteten sowie die Betriebsumgebungen des Aufstellortes der geplanten Verpackungsanlage prüften und protokollierten.
Eine Sammlung von Verpackungen wurde zusammen mit Musterprodukten zur Prüfung übergeben. Die Beutelgrößen konnten so für die neue, halbautomatische Verpackungsanlage optimiert werden.
Ein Lastenheft mit einer detaillierten Aufstellung aller Anforderungen an die Verpackung, der Validierung kritischer eingesetzter Komponenten sowie nach Möglichkeit zu verwendender Lieferanten für elektrische, mechanische und pneumatische Komponenten wurde geprüft und als Pflichtenheft bestätigt.
Damit konnte ein Angebot mit verbindlichen Leistungsangaben im Detail ausgearbeitet werden. Eine detailgetreue Anlagenzeichnung, virtuell in den geplanten Räumlichkeiten des Kunden platziert, war für die Entscheidung ebenso wertvoll wie die angebotenen Full-Service-Leistungen und der attraktive Preis.
Während der Planungsphase, der Konstruktion und Fertigung stand dem Kunden ein fester Ansprechpartner zur Verfügung. Eine sorgfältige Projektplanung und ständige Kommunikation in allen Projektphasen ermöglichten eine pünktliche Anlagenlieferung und eine problemfreie Installation. Vorab erfolgte eine Anlagenabnahme im Werk Leipzig der Exaktapack Deutschland GmbH.
Die Lieferung, Installation, Inbetriebnahme und Schulung verliefen nahtlos, sodass die Produktionsabläufe beim Kunden nur minimal gestört wurden. Die vorab bereitgestellten Anschlusspläne für die Strom- und Druckluftversorgung halfen dabei, den Betriebsort optimal vorzubereiten. Auch die zukünftigen Bediener der Anlage konnten sich mit den zuvor zugesandten Maschinendokumentationen bestens vorbereiten.
Während der Inbetriebnahme wurde genügend Zeit für die Einweisung des Bedienpersonals in die Anlagenbedienung sowie für Schulungen der Techniker zur Wartung der Anlage eingeplant. Wartungsarbeiten zum Austausch der wichtigsten Verschleißteile wurden mit den Technikern besprochen. Nach der erfolgten Anlagenabnahme anhand eines vorher festgelegten Protokolls mit einer definierten Produktionszeit konnte die Anlage in die erste Produktion gehen. Dabei stand ein Techniker von Exaktapack Deutschland den Anlagenbedienern zur Klärung aufkommender Fragen zur Verfügung.
Die Anforderungen an die Validierbarkeit prozesskritischer Komponenten sowie die Qualitätskriterien für den Einsatz im pharmazeutischen Bereich, insbesondere für den Betrieb im Reinraum, wurden während der gesamten Projektlaufzeit gemeinsam abgestimmt und bei der finalen Anlagenabnahme beim Kunden geprüft.
Ergebnis & Mehrwert für den Kunden
Die Bediener machten sich schnell mit der Anlage vertraut und erreichten die angestrebte Produktivität sowie Leistung der Verpackungsanlage. Wo noch Optimierungspotenzial bestand, wurde dieses gemeinsam mit einem Techniker von Exaktapack verbessert.
So konnte die Verpackungskapazität in diesem Bereich um über 250 % gesteigert werden.
Während früher zwei Mitarbeiter einen Arbeitstag benötigten, um etwa 3.000 Beutel zu verpacken, schafft heute ein Mitarbeiter diese Menge in unter fünf Stunden – und das unter erleichterten Arbeitsbedingungen. Zusätzlich konnte der Ausschuss von 3 auf unter 0,4 Prozent reduziert werden.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Verpackungslösung optimal auf die Anforderungen des Kunden abgestimmt ist. Eine flexible Produktion vieler Chargen für regional unterschiedliche Absatzgebiete, sehr kurze Rüstzeiten und eine einfache Bedienung der Anlage auch ohne ständig verfügbares Technikerpersonal stellten für das Team des Produktsegments große Vorteile dar.
Die Verpackungslösung eignet sich besonders gut für Betriebe mit einem breiten Produktsortiment, die in verschiedenen Packungsgrößen und in kleinen Chargen von 100 bis 5.000 Beuteln flexibel verpacken möchten. Im Vergleich zu den üblicherweise sehr komplexen Verpackungsmaschinen für vorgefertigte Beutel ist die Bedienung dieser Anlage sehr einfach. Dadurch können auch kleine Unternehmen ohne technisches Fachpersonal problemlos produzieren.
Diese Verpackungslösung ist somit ideal für alle, die den Schritt von der manuellen Beutelverpackung zur halbautomatischen oder vollautomatischen Verpackung machen wollen – insbesondere bei einem jährlichen Verpackungsvolumen von weniger als 2 Millionen Packungen im Einschichtbetrieb.
Service-Mail: info@exaktapack.de
Service-Telefon: +49 341 3500 2640