Kistler soutient Mikron Automation avec des systèmes d'assemblage pour la fabrication de dispositifs médicaux

Mikron Switzerland AG a conçu une chaîne de montage complexe pour auto-injecteurs qui comprend deux cellules d'assemblage différentes et pas moins de 18 modules d'assemblage électromécaniques NCFT de Kistler. Associés aux systèmes de surveillance de processus maXYmos intégrés, ces modules prennent en charge l'assemblage automatisé dans deux variantes, notamment le contrôle force-déplacement ainsi que la transmission de données en temps réel et la transparence des processus.

Située à Boudry, une petite ville au bord du lac de Neuchâtel dans la région francophone de Suisse, Mikron Switzerland AG, Boudry est le siège social de la division Mikron Automation. Aujourd'hui mondialement reconnue comme spécialiste de la conception de solutions d'assemblage intégrant des processus de fabrication complexes, Mikron peut se prévaloir d'une longue tradition dans l'industrie micromécanique. Avec plus de 700 employés répartis sur ses sites de Denver (États-Unis), Kaunas (Lituanie), Singapour et Shanghai, Mikron a déjà fourni plus de 3 800 solutions d'assemblage à ses clients. Chaque jour, les solutions d'assemblage Mikron sont utilisées pour assembler environ 150 millions de produits, allant des stylos et auto-injecteurs, inhalateurs, seringues de sécurité et tests de diagnostic rapide aux pièces d'airbags, relais et connecteurs, pour ne citer que quelques exemples.

Jean François Bauer est responsable du marketing et du développement commercial chez Mikron Automation. Comme il l'explique, le secteur de l'automatisation a connu un développement très dynamique ces dernières années : « Nos solutions d'assemblage se concentrent sur les petits produits – ceux que l'on peut tenir dans la main – et impliquent très souvent des processus complexes ainsi qu'une gestion de données de plus en plus importante. » En tant qu'expert du secteur, Mikron fournit des solutions d'assemblage hautement performantes, évolutives et personnalisées aux secteurs pharmaceutique/médical, automobile, électrique/industriel et des biens de consommation.

« Les secteurs pharmaceutique et médical ont connu un essor considérable au cours des dix à quinze dernières années. C'est là que nous réalisons la majeure partie de notre chiffre d'affaires. Outre des solutions à haut débit pouvant traiter plusieurs centaines de pièces par minute, nous fournissons également des systèmes évolutifs pour des volumes de production très faibles ou moyens. En effet, des études cliniques et des tests d'assemblage doivent être effectués à différentes étapes avant qu'un dispositif médical ne soit mis sur le marché et que la production de masse puisse réellement démarrer. » Pour garantir une flexibilité et une efficacité maximales, Mikron Automation opte pour une approche modulaire, à l'instar de l'industrie automobile : des machines de base standardisées sont conçues et spécifiées pour répondre aux besoins de chaque client et à chaque application.

Assemblage de haute précision, y compris la documentation du processus

Dans le cadre d'un projet actuellement en cours pour une grande entreprise pharmaceutique, Mikron utilise des systèmes d'assemblage électromécaniques de Kistler intégrés dans deux cellules de fabrication. Jörg Besold est chef de projet chez Mikron Switzerland AG, à Boudry, depuis près de cinq ans. Avec une équipe d'une dizaine de personnes, il est responsable de toutes les étapes du processus de conception et de développement, du lancement du projet jusqu'à la réception finale chez le client. Il décrit ainsi les exigences : « Pour assembler un auto-injecteur, plusieurs pièces en plastique et une seringue doivent être assemblées dans le cadre d'un processus qui doit être précis et contrôlé. Nous utilisons douze servopresses de Kistler pour une cellule et six autres pour l'autre cellule. Cela nous permet de tripler les étapes nécessaires afin d'atteindre le volume souhaité de plus de 100 pièces par minute. »

Le module d'assemblage NCFT de Kistler (voir encadré) est une servopresse électromécanique spécialement conçue pour les petites forces dans une large plage de mesure allant de 0,05 à 1,5 kN. Il peut être combiné avec le système de surveillance de processus maXYmos NC pour obtenir un contrôle complet de tous les mouvements et forces, y compris une documentation détaillée du processus basée sur la mesure piézoélectrique des forces.

« Nous avions déjà une certaine expérience dans l'utilisation de la technologie des capteurs de force-déplacement de Kistler combinée au système maXYmos », se souvient M. Besold. « Mais compte tenu des exigences élevées de ce projet, nous avons opté pour la solution haut de gamme. Elle permet de contrôler les forces et les positions à tout moment, et fournit des données de processus complètes pour chaque produit. Les modules étant directement intégrés dans l'environnement d'automatisation via OPC UA, nous sommes en mesure de fabriquer deux variantes de produit simultanément. La commande de la machine envoie les différents jeux de paramètres aux unités maXYmos NC qui contrôlent les modules d'assemblage. » Toutes les données de production et les paramètres de qualité sont stockés dans une base de données, et un code matriciel gravé sur chaque produit garantit une traçabilité à 100 % pour le client final. Mikron a également intégré des tests de qualité pour chaque étape individuelle dans les deux cellules d'assemblage – une fonctionnalité supplémentaire qui garantit un niveau de qualité très élevé, au bénéfice des patients qui utiliseront le dispositif.

Une conception personnalisée répondant à des exigences élevées

« Nous sommes très satisfaits non seulement des solutions proposées par Kistler, mais aussi du précieux soutien qu'ils nous apportent. Avec des délais de projet de neuf à douze mois, voire plus, nous avons besoin d'un partenaire fiable et professionnel capable de nous accompagner tout au long des différentes phases », souligne M. Besold. Comme c'était la première fois que Mikron utilisait les systèmes d'assemblage NC, un atelier commun a été organisé au siège de Kistler à Winterthur. M. Besold poursuit : « Même si les systèmes maXYmos sont faciles à intégrer, il était particulièrement utile pour nos ingénieurs logiciels d'apprendre comment l'ensemble du processus d'assemblage est synchronisé avec la machine et optimisé. »

Étant donné que la solution est destinée à être utilisée dans des environnements médicaux, des adaptations supplémentaires ont été mises en œuvre afin de répondre aux exigences applicables. André Signer, ingénieur commercial chez Kistler, explique : « Tout d'abord, nous avons intégré une fonctionnalité permettant de suivre et de sauvegarder toutes les modifications apportées au système par les utilisateurs. Il s'agit de ce que l'on appelle une piste d'audit, qui est absolument indispensable pour les applications médicales. Ensuite, nous avons préparé notre système NCFT pour la production dans des salles blanches de classe 7. Enfin, nous avons dû remplacer les lubrifiants dans tous les modules afin de garantir la conformité aux exigences. »

Après un test d'assemblage réussi et la validation par le client final, les solutions d'automatisation de Mikron sont livrées et la production en série peut démarrer. Jörg Besold résume : « Ce n'est pas un hasard si Kistler est réputé pour sa grande précision : ces systèmes d'assemblage offrent un excellent contrôle des processus pour nos opérations d'assemblage complexes, et c'est pourquoi nous continuerons certainement à les utiliser à l'avenir. C'est également grâce aux systèmes de Kistler que nous avons atteint des niveaux très élevés d'assurance qualité et de traçabilité dans ce projet. »