Wie Sartorius dank des Prozessüberwachungssystems ComoNeo höchste Qualitätsanforderungen erfüllt

Um die Qualität der Kunststoffteile für Pipettensysteme genauestens zu überwachen, setzt man bei Sartorius in Helsinki auf das Prozessüberwachungs- und regelungssystem ComoNeo von Kistler. Die Funktionalität ComoNeoPREDICT erlaubt präzise Vorhersagen der Bauteilqualität bereits im Spritzgießprozess und schafft damit die Basis für eine intelligente Überwachung.

Wenn es um medizintechnische Produktherstellung geht, herrschen höchste Anforderungen: Die Prozesse müssen nicht nur sehr genau, sondern auch wiederholbar und stabil sein, um Produktionsergebnisse zu verifizieren und um unerwünschte Einflüsse ausschließen zu können. Das deutsche Traditionsunternehmen Sartorius ist führend im Bereich Labor- und Pharmaprodukte. Der 1870 gegründete, börsennotierte Konzern mit Hauptsitz in Göttingen ist weltweit aktiv und versorgt Labors und Forschungseinrichtungen mit spezialisiertem Equipment wie etwa hochgenauen Waagen, Filtereinheiten oder Zentrifugen. Das Segment Liquid Handling von Sartorius ist im hohen europäischen Norden angesiedelt: Während in Helsinki mechanische und elektronische Pipettensysteme entwickelt und Teile dafür hergestellt werden (etwa sechs Millionen Einzelteile im Jahr), fertigt Sartorius an einem weiteren finnischen Standort Pipettenspitzen in sehr hohen Stückzahlen von über 600 Millionen pro Jahr.

Präzise Vorhersage der Bauteilqualität bereits im Prozess

Tomi Villilä ist einer der Herren über den Kunststoff bei Sartorius in Helsinki. Als Development Manager Injection Molding ist er verantwortlich für die Qualität der Spritzgießprozesse der bis zu 50 Einzelteile einer Pipette. Im Zuge der Weiterentwicklung setzt er gemeinsam mit seinem sechsköpfigen Team seit Kurzem das Prozessüberwachungssystem ComoNeo von Kistler mit der Funktion „ComoNeoPREDICT“ ein – die Online-Qualitätsprognose erlaubt eine Vorhersage der Bauteilqualität während des Spritzgießprozesses auf Basis einer Vielzahl von angelernten Prozessparametern und dazugehörigen bauteilspezifische Qualitätskriterien. Villilä verfügt über mehr als 10 Jahre Erfahrung im Bereich Kunststoffverarbeitung und kennt den Einsatz von Werkzeuginnendrucksensorik: „Ich kenne Kistler und die Leistungsfähigkeit der Sensoren schon sehr lange. Bereits in meiner Abschlussarbeit habe ich mich mit Innendrucksensoren von Kistler beschäftigt. Seitdem hatte ich im Laufe meiner Karriere immer wieder mit Produkten von Kistler zu tun, sie sind mir daher sehr vertraut.“

Obwohl erst kürzlich im Einsatz, hat ComoNeo die Anwender bei Sartorius bereits überzeugt:

„Wir haben mit einem eher unkritischen Bauteil, einer Halterung, begonnen, um das System zu verstehen, die Benutzung einzuüben und den unseren Prozess zu verbessern. Die Ergebnisse sind jedoch innerhalb kurzer Zeit so gut, dass wir planen, im nächsten Schritt sechs bis acht weitere Einheiten von ComoNeo für andere, kritische Komponenten einzusetzen.“

Tomi Villilä, Development Manager Injection Molding bei Sartorius

ComoNeoPREDICT eignet sich besonders für Prozesse mit sehr hohen Qualitätsanforderungen. Mit Hilfe der zugehören Software Stasa QC wird zunächst ein Versuchsplan erstellt (Design of Experiment – DoE), der sämtliche Parameter zur Prozessfindung beinhaltet: Welche Abmessungen sollen erreicht werden? Wie muss man die Maschine dafür einstellen? Lässt sich gegebenenfalls die Zykluszeit reduzieren? Auf solche und weitere Fragen geben die PC-Software Stasa QC und das Prozessüberwachungsfeature ComoNeoPREDICTumfassende und präzise Antworten. Der Versuchsplan kann dabei bequem am PC erstellt und später im ComoNeo digital durchgeführt werden. Die im Werkzeug verbaute Kistler-Sensorik liefert die Basis für eine transparente Prozessführung für alle stofflichen und formteilspezifischen Bauteilattribute und ist somit der Fingerabdruck des Bauteiles. Auf Basis des gemessenen Werkzeuginnendrucks und der dazu gemessenen spezifischen Bauteileigenschaften liefert das System von Kistler bereits während des Spritzprozesses eine Voraussage der Bauteilqualität und erlaubt damit eine intelligente Optimierung ohne zeitaufwendige Qualitätsmessung. Innerhalb von zwei oder drei Tagen hatte Sartorius den Versuchsplan spritzgussspezifischer Modellbildung für die Halterung mit ComoNeo eingerichtet, mit Stasa QC und ComoNeoPREIDCT optimiert und sehr genaue Ergebnisse erhalten. Durch die Vielzahl der betrachteten Maschinenparameter lassen sie die Grenzen des Spritzgiessprozesses mit den dazugehörigen Bauteileigenschaften nachvollziehen und dies bildet somit die Basis für eine intelligente Prozessüberwachung. Was im Spritzgusswerkzeug passiert und das Wissen über den gesamten Vorgang ist schnell gewonnen. „Damit kommen auch Kollegen ohne jahrelange Erfahrung in kurzer Zeit zu hervorragenden Ergebnissen“, ist Villilä begeistert.

Schnelle Einrichtung und intuitive Anwendung

Auf Basis der erstellten Vorhersagemodells lassen sich mit ComoNeo Schlechtteile signifikant reduzieren und auf Wunsch automatisch separieren. Auch sonst wurde der Fokus auf einfache Bedienung und Integration gelegt: „Das System ist wirklich einfach zu handhaben, fast wie ein Smartphone. Nach fünf oder zehn Minuten hat man verstanden, wie es funktioniert. Auch das Aufsetzen eines DoE ist dank der mitgelieferten Software kein Problem. Im Vergleich zu anderen Programmen muss man kein Mathematiker sein, um das Ganze zu verstehen. Hat man den DoE erstellt, kann man ihn einfach in ComoNeo hochladen und bekommt dann bereits in der Testphase genaues Feedback für die Prozessoptimierung“, erklärt Villilä.

Für die Zukunft hat er bereits große Pläne: „Ich bin mir sicher, dass die mit ComoNeo erzielbaren Vorteile auch für andere Einheiten von Sartorius interessant sind. Insbesondere auch dank der Flexibilität des Systems. Beim Londoner Experten-Meeting des Unternehmens habe ich den Kollegen unsere Erfahrungen mit ComoNeo bereits vorgestellt. Wenn es nach mir ginge, würden zukünftig alle technischen Teile von Sartorius, die eine hohe Genauigkeit erfordern, mit dem Kistler System produziert.“ In Helsinki soll deshalb in naher Zukunft ein Workshop stattfinden, um interessierten Mitarbeitern aus dem Konzern ComoNeo mit ComoNeoPREDICT und die Online-Qualitätsprognose in der Praxis vorzustellen.