Intelligente Robotik ermöglicht bei Senova die flexible Produktion von Antikörper-Schnelltests auf das Coronavirus

Flexible Fertigung gepaart mit smarter Robotik ebnen Weg in die Fabrik der Zukunft. Weimarer Medtech-Experte Senova kooperiert bei Herstellung stark gefragter Corona-Antikörper-Schnelltests mit OMRON und Kraus Maschinenbau GmbH.

Die Corona-Krise hat so manchen Wirtschaftszweig in große finanzielle Nöte gebracht. Es gibt aber auch Bereiche, die helfen können. So setzen Handel, öffentlicher Sektor und Industrie beispielsweise vermehrt auf innovative Robotik, Sensor- und KI-Technologien, um Mitarbeiter zu entlasten, Prozesse zu beschleunigen und Hygiene-Vorgaben besser einhalten zu können. Wie das aussehen kann, zeigt die Kooperation des Thüringer Medtech-Unternehmens Senova, führender Entwickler und Hersteller von Schnelltestsystemen zur Markierung von Biomarkern, Viren und Mikroorganismen, mit den Robotik-Experten von OMRON und den Maschinenbau-Spezialisten der Kraus Maschinenbau GmbH.

Hand in Hand haben die drei Unternehmen genau aufeinander abgestimmte Produktionsmaschinen plus Robotik entwickelt und gebaut, die die zuvor sehr zeitaufwändige manuelle Fertigung von Corona-Antikörper-Schnelltests um ein Vielfaches beschleunigen und verbessern. Da Regionen, Unternehmen und Co. immer mehr Menschen auf das Corona-Virus testen, musste die Produktion dieser Kits immens erhöht, eine eng verzahnte Fertigung und Verpackung realisiert werden.

Die Herausforderung

Manuelle Fertigung viel zu langsam für enorme Nachfrage

Da der weltweite Ruf nach derartigen Tests derzeit enorm ist, muss Senova nun in immer grösserer Stückzahl produzieren. Die zuvor manuelle Herstellung und Verpackung der Test-Kits konnte mit den tausenden Bestellanfragen nicht länger mithalten. Daher war der Zeitplan für dieses Projekt sehr straff. Gesucht wurde eine flexiblere, schnellere und verlässlichere Möglichkeit, die Testkits herzustellen und zu verpacken.

Die Aufgabe: Die Maschine sollte Mitarbeiter entlasten und die verschiedenen Arbeitsschritte – Schneiden der Teststreifen sowie Verpacken – möglichst effizient kombinieren.

Die Lösung

Vom Zuschnitt der Streifen bis zum Verschließen der Beutel

Als erstes werden die Vorprodukte der Linie zugeführt, dann vereinzelt, positioniert und anschließend in einer Servolineareinheit abgelegt. In einem nächsten Schritt kann das Produkt unter dem Schnittmesser positioniert und passgenau geschnitten werden. Der Roboter setzt den Zuschnitt daraufhin in die Kunststoff-Testkassette ein und montiert Vorder- und Rückseite. Im Folgenden übernimmt die Maschine zum Verpacken der Antikörper-Schnelltests die Testkassetten. Die vorkonfektionierten Verpackungspouches werden nun über den Reibanleger JoKer vereinzelt und auf die Verpackungsmaschine aufgespendet. Ein Etikettierer appliziert die Etiketten mit produktrelevanten Daten auf den Pouch. Ein weiterer Roboter übernimmt die Testkassette von der Vormaschine, die dann in eine spezielle Form übergeben und in den Pouch eingeschoben wird. Last but not least lässt sich der Beutel durch thermisches Schweissen verschliessen und auf das Auslageband übergeben. 

Gefertigt werden die Tests, die vom Aussehen einem Schwangerschaftstest ähneln, unter Einsatz der Maschinen von Kraus nebst eCobra 600 Scara-Robotern, Quattro 650H Vier-Achs-Parallelrobotern und TM5-700 Cobots, SPS-Steuerung, Antrieben und Sensorik von OMRON. Aufgrund des erhöhten Produktionsaufkommens hat OMRON bereits weitere eCobra600 Pro ausgeliefert und in die Fertigungslinie integriert. Diese Roboter arbeiten besonders verlässlich, flexibel und leistungsstark. Die SCARA-Roboter eignen sich speziell für die präzise Bearbeitung, Montage und Materialhandhabung in der Medizintechnik. Der Vier-Achs-Roboter hat eine Reichweite von bis zu 600 Millimetern und lässt sich problemlos an die jeweiligen Anwendungsfelder wie im Fall der Test-Herstellung anpassen. Darüber hinaus bietet die eCobra-Technologie eine hohe Wiederholbarkeit und eine Nutzlast von bis zu 5,5 Kilogramm. Die in den Roboter eingebauten Verstärker und Controller verringern den Installationsaufwand erheblich. Auch Steuerung und Antrieb der Schneide- sowie Verpackungsmaschine stammen von OMRON, eingebaut in die Fertigungslinien der Kraus Maschinenbau GmbH. Weitere Bausteine der flexiblen Corona-Testkit-Produktion sind die Quattro 650H. Das Vier-Achsen-Design des Roboters verteilt die Last gleichmäßig auf alle Arme des Roboters, was eine schnelle und hochpräzise Handlings- und Montageprozesse unterstützt. Die Quattro-Roboter sind für hohe Nutzlasten und Multitoolanwendungen ausgelegt – es lassen sich mehrere Teile gleichzeitig aufnehmen. Dies beschleunigt die Corona-Test-Herstellung abermals. 

Damit nicht genug: Eine weitere OMRON-Technologie, die in der Fertigungslinie bei Senova zum Einsatz kommt, ist der TM5-700. Dieser Cobot ist speziell für die Zusammenarbeit mit Menschen und Maschinen konzipiert. Er ist flexibel einsetzbar, lässt sich problemlos transportieren und verfügt über ein integriertes Bildverarbeitungssystem mit Landmarkerkennung, wodurch ein schneller Startup und Produktwechsel ermöglicht wird.

Aufgrund der intuitiven Software können dem Roboter sehr unterschiedliche Aufgaben beigebracht werden. So nimmt er Mitarbeitern bei Senova wiederkehrende Tätigkeiten bei Test-Zuschnitt und Verpackung ab und trägt zu einer Erhöhung der Produktivität bei. Über das integrierte Bildverarbeitungssystem des Roboters können mit der Kamera Objekte in einem breiten Sichtfeld erfasst und ausgewertet werden. Die ebenfalls integrierte Beleuchtungstechnologie unterstützt für eine exakte Objekterkennung. Dieses System hilft Senova, Zuverlässigkeit, Konsistenz und Präzision, etwa bei Pick-and-Place-Vorgängen zu erhöhen. Hinzukommen Funktionen wie Mustererkennung, Strichcodeerfassung und Farberkennung.