NewsRoboter bei der Be- und Entladung von Gefriertrocknungsanlagen

Tempo und Präzision beim Vial-Handling
Auf der Achema 2022 präsentierte die HOF Sondermaschinenbau GmbH ein neues Be- undEntladesystem für die Gefriertrocknung von Vials in der Pharmaproduktion. Dabei kommt Förder- undHandhabungstechnik vom Feinsten zum Einsatz: Die Kombination von magnetisch angetriebenen„Movern“ und zwei hochpräzisen und schnellen Stäubli Stericlean Robotern überzeugt auf ganzerLinie.
Die Gefriertrocknung ist das Konservierungsverfahren der Wahl für viele Pharmazeutika, die als Vial inden Verkehr gebracht und im Krankenhaus oder in der Arztpraxis auf Spritzen aufgezogen werden. Dasallerdings setzt voraus, dass die kleinen Vials mit dem Wirkstoff befüllt und teilver-schlossen in einem
Gefriertrockner getrocknet werden.
Kernkompetenz: Gefriertrocknung von pharmazeutischen Produkten
Eben diese Gefriertrockner für die Pharmaproduktion sind die Kernkompetenz der HOF
Sonderanlagenbau GmbH im hessischen Lohra, und das seit mehr als dreißig Jahren. Viele namhafte
Pharma- und Biotechnologie-Unternehmen weltweit nutzen diese Anlagen, und häufig gehört auch die
Peripherie aus eigener Entwicklung zum Lieferumfang: Be- und Entladesysteme.
Als Technologieführer in diesem hochspezialisierten und anspruchsvollen Gebiet des pharmazeutischenSonderanlagenbaus setzt HOF immer wieder Maßstäbe in Bezug auf Leistung und Automatisierungsgrad
der Gefriertrocknung und den zugehörigen Be- und Entladesystemen. Ein ganz aktuelles Beispiel dafürist das robotergestützte Be- und Entladesystem „SIRIUS“, das HOF auf der Achema 2022 erstmals
vorgestellt hat.
Schnell, flexibel, produktschonend
Schon ein Blick auf eine SIRIUS-Anlage in Funktion zeigt, dass die HOF-Konstrukteure hier grundlegend
Neues entwickelt haben. Die in großer Anzahl aus der Abfüllung kommenden Vials, mit nur lose
aufgesetzten Verschlüssen, werden in Fünfergruppen von magnetischen „Movern“ schonend undzugleich mit hohem Tempo in einem ovalen Fördersystem vor dem Gefriertrockner bereitgestellt. Dort

warten zwei kompakte Stäubli Sechsachsroboter vom Typ TX2-60 Stericlean mit speziellen, von HOF
entwickelten Greifern, die jeweils fünfzig Vials aufnehmen.
Wenn also zehn „Mover“ mit je fünf Vials an der Beladestation angekommen sind, entnehmen die
Roboter wechselweise die fünfzig Vials aus den „Movern“ und stellen sie auf der Stellplatte desGefriertrockners ab. Dem Zuschauer stockt dabei der Atem: Wenn nur eines von bis zu 13.000 Vials pro
Stellplatte umfallen sollte, würde ein verhängnisvoller Domino-Effekt mit teurem Produktverlustentstehen. Aber das geschieht nicht, die Vials berühren sich noch nicht einmal – dank der EngineeringKompetenz von HOF und auch dank der Präzision der Stäubli Roboter.
Vom magnetischen „Mover“ zum Robotergreifer und zurück
Das gilt sowohl für das Beladen des Gefriertrockner als auch für das Entladen, das von einer
Ausschubeinheit unterstützt wird. Hier greift der TX2-60 Stericlean ebenfalls zielsicher bis zu fünfzig
engzusammenstehende Vials und setzt sie schnell und präzise auf den „Movern“ ab, die sie zumVerschließen in Richtung Bördelmaschine fördern.
Dass die Vials sich während des gesamten Transports nicht berühren sollen, hat seine Gründe nicht nurim Risiko des Umfallens und im hohen Produktwert des Inhaltes. Peter Schneider, Sales Management
Loading and Unloading Systems: „Wir handhaben hier offene Vials mit sensiblen pharmazeutischenWirkstoffen. Deshalb arbeiten wir im aseptischen Bereich – in einem Isolator oder einem RABS
(Restricted Access Barrier System) – und müssen jegliche Partikelgenerierung vermeiden. Dazu gehörtauch Glaskontakt.“Bis zu 400 Vials pro Minute – unter aseptischen Bedingungen
Aus eben diesem Grund müssen auch die Roboter alle aseptischen Anforderungen zum Arbeiten in derReinraumklasse A erfüllen. Das tun sie und erreichen, weil HOF die Stericlean-Ausführung einsetzt,
selbst bei den intensiven, in der Pharmaproduktion üblichen Reinigungsprozessen eine lange
Lebensdauer.
Dabei ist die Leistung der SIRIUS-Anlage und insbesondere der Magnet-Förderanlage sowie der beiden
Roboter wirklich beeindruckend. Peter Schneider „Entwicklungsziel war eine Be- und Entladeleistungvon bis zu 400 Vials pro Minute im 2R-Format. Das bedeutet: Ein Be- und Ent-ladezyklus darf nicht
länger als 14 Sekunden dauern. Dieses Ziel haben wir erreicht.“Hohe Anforderungen an Sicherheit und Flexibilität
Eine Voraussetzung für das Erreichen dieses Ziel ist die Präzision, mit der die Roboter die Vials auf derStellplatte des Gefriertrockners absetzen und aufnehmen. Mit einer Wiederholgenauigkeit der TX2-60
Stericlean von +/- 0,02 mm ist hier alles im grünen Bereich.Und über allem steht die Sicherheit. Peter Schneider: „Ein sicherer Prozess, sowohl für das Produkt als
auch für den Operator, ist die wichtigste Anforderung. Neben der Maschinen- und Arbeitssicherheit
gehören hierzu auch die Reproduzierbarkeit und natürlich die Anwendung im pharmazeutischenReinraum.“ Weiterer Vorteil für HOF: Stäubli konnte bei der Entwicklung mit Rat und Tat, sprich mit
Optimierungsvorschlägen aufgrund von Simulationen und Machbarkeitsstudien, unterstützend zur Seitestehen.
Schnell anpassbar an verschiedene Typen von Vials
Ein weiterer Faktor, der bei der Konstruktion der Anlage im Vordergrund stand, ist die Flexibilität. PeterSchneider: „Es gibt viele Formate und Standards für Vials – von 2R bis 100H. Die SIRIUS-Anlage ist in derLage, alle Bauformen zu handhaben.“Das wird unter anderem durch die CS9 Steuerung der Stäubli Roboter gewährleistet. In ihr werden die
formatspezifischen Bewegungsbahnen und Punkte hinterlegt. Bei der „SIRIUS“ ist die CS9 über Profinet
an eine Siemens SPS angebunden. Die direkte Programmierung der Roboterbewegungen wird über VAL3durchgeführt; über einen permanenten Signalaustausch mit der SPS erhält die Robotersteuerungaktuelle produktspezifische Daten. Der Betriebszustand wird für den Bediener anschaulich visualisiert.
Unternehmenseigene Standards für Robotik
Die Auswahl der Roboter fiel den Konstrukteuren hier und in allen anderen Projekten von HOF leicht.
Weil in vielen Anlagen Roboter zum Einsatz kommen, hat das Unternehmen Standards für die RobotikAnwendungen definiert und sich mit Blick auf die Anforderungen der Pharmaindustrie für die Stericlean
Modelle von Stäubli entschieden.
Diese Roboter kann HOF in jeder noch so anspruchsvollen Pharmaapplikation einsetzen, da dieseMaschinen speziell für den Betrieb in aseptischen Produktionsbereichen der GMP-Klasse A entwickelt
wurden und sich dort inzwischen tausendfach bewährt haben. Die Konstrukteure müssen nur noch das
passende Modell und eventuelle Optionen festlegen – fertig.
Mit ihren vielen Vorteilen, ihrer sehr kompakten Bauweise und ihrem modularen Aufbau setzt die„SIRIUS“-Anlage einen neuen Maßstab bei der ebenso schnellen wie zuverlässigen Be- und Entladungvon Gefriertrocknern mit Vials unter Reinraumbedingungen. Schon vor der Achema 2022 hat derPrototyp umfassende Tests unter Praxisbedingungen absolviert. Das Feedback von potenziellen Kunden
war hervorragend. Der erfolgreichen Markteinführung dieses neuen Anlagentyps steht also nichts imWege