Un KR AGILUS utilizat în producția de endoscoape oferă o vedere clară a interiorului

KARL STORZ din Widnau, Elveția, produce cupe oculare automate pentru endoscoape din vara anului 2021. De atunci, KR AGILUS a ușurat munca echipei și a accelerat producția. O poveste de succes elvețiano-suedeză.

„Aveam un aparat de sudură care se învechise și care, din păcate, nu mai funcționa foarte bine.” Acesta este modul în care Sarah Mühleck, managerul de șantier al sucursalei KARL STORZ din Widnau/Elveția, descrie motivul automatizării. Acest lucru se întâmpla la finalul anului 2020, așa că echipa și-a propus să găsească o soluție eficientă și inovatoare. KARL STORZ, companie fondată în 1945, este sinonimă cu endoscoape de înaltă calitate, instrumente și dispozitive medicale de cea mai înaltă calitate. Aproximativ 8.300 de angajați din întreaga lume sunt responsabili pentru dezvoltarea, producția, vânzarea și service-ul celor 15.000 de produse. Sediul central al companiei se află în Tuttlingen, în Württemberg, iar producția are loc în SUA, Estonia și Elveția. Nu departe de Lacul Constance, la Widnau, se produc componente optice pentru endoscoape, cum ar fi ocularele, care permit o vedere în interiorul corpului și, prin urmare, trebuie să fie extrem de etanșe și de ușor de curățat.

Pick&Place: Un KR AGILUS face parte din producția de endoscoape din Widnau. Acesta introduce piesele brute și îndepărtează piesele finite © Stefan Hobmaier, TRUMPF

De la munca manuală monotonă la sistemul de sudare cu laser

Procesul specific care a necesitat noul sistem de sudură a constat în îmbinarea unui manșon din oțel inoxidabil cu lamela de acoperire fixată într-un inel din oțel inoxidabil. Ambele fac parte din așa-numita cupă oculară a endoscopului. Acest lucru permite chirurgului să vadă fără obstrucții în cavitățile corpului în timpul intervențiilor endoscopice. Pentru aceasta, munca manuală era indispensabilă. Angajații au plasat componentele în mașină și le-au scos din nou după procesul de sudare - întotdeauna un manșon și un inel cu lamelă de acoperire care urmează să fie sudate deasupra. „În acest mod, angajații noștri nu mai fac sarcini atât de monotone, repetitive și stresante”, remarcă Sarah Mühleck.

Plasarea lamelei de acoperire pe manșon necesită dexteritate, la fel ca și Pick&Place de către robot. O sarcină ideală pentru KR AGILUS © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Automatizare, primul pas: găsiți un sistem de sudură

Echipa din Widnau a căutat în mod special o soluție de automatizare. În ceea ce privește procesul de sudare propriu-zis, sistemul preferat fusese deja stabilit: Compania KARL STORZ a testat deja sistemul de sudură cu laser 3D TruLaser Station 7000 de la TRUMPF în Ditzingen, timp de câteva luni și a fost foarte mulțumită de acesta. TRUMPF, fondată în 1923, are succes la nivel internațional cu tehnologia sa laser și de sistem, iar acum și cu soluții automatizabile. Un accent este pus pe tăierea cu laser, sudarea cu laser și marcarea cu laser.

Echipa de la KARL STORZ din Widnau s-a obișnuit rapid să lucreze cu noul sistem de sudură cu laser 3D © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Pasul doi: Recomandare în proximitate

15.000 de oameni lucrează pentru TRUMPF, iar colaborarea cu KARL STORZ s-a dovedit a fi bună de aproape 30 de ani. Când a apărut problema automatizării stației TruLaser Station 7000, echipa TRUMPF a fost în măsură să recomande un integrator - în mod convenabil și în proximitate. Compania wbt automation din Gosheim are în prezent 18 angajați. Directorul general de la wbt, Joachim Burkert, a fost rapid încântat de ideea de a automatiza parțial producția de cupe oculare. „Numele wbt înseamnă ,Wir bewegen Teile' (Noi mutăm piesele), așa că am fost fericiți să facem parte din proiect”, spune el privind înapoi. „Chiar dacă cerințele au fost mari.”

Joachim Burkert, Director general la wbt automation. Compania sa preferă să folosească roboți KUKA © wbt

Pasul trei - Clarificarea detaliilor tehnice ale sistemului de sudare cu laser

Joachim Burkert precizează: „A trebuit să găzduim un număr foarte mare de piese de lucru într-un spațiu foarte mic, cu un robot mic într-o celulă compactă, să le poziționăm cu precizie în unitatea de sudură și să le depozităm. În plus, a trebuit să ne coordonăm între noi cum anume va transporta robotul piesele, deoarece doream să prindem două piese de lucru cu fiecare mișcare și să le unim.” Pentru aproximativ 98 la sută din proiectele sale de automatizare, wbt automation folosește roboți KUKA, relatează Burkert. „Precizia necesară pentru acest lucru a necesitat un robot precis. Am ales un KR AGILUS de tip KR10 R1100, care a fost trimis special în tabăra de antrenament din nou la KUKA înainte de a ajunge la noi. „Acum, printre altele, poate verifica poziția componentelor cu ajutorul sistemului de senzori cu laser și, pe lângă dispozitivul de prindere cvadruplu, poate utiliza un mic dispozitiv cu vacuum pentru a poziționa cu precizie fiecare lamelă de acoperire.

O echipă bine stabilită: KR AGILUS ca robot de manipulare și TruLaser Station 7000 de la TRUMPF pentru sudarea cu laser 3D © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Pasul patru: o îmbinare promițătoare

Celula robotizată este andocată la TruLaser Station 7000, dar poate fi îndepărtată și întreținută în mod flexibil. Spațiul de depozitare al pieselor de lucru este format din patru sertare care pot conține în total până la 960 de piese de lucru. KR AGILUS le folosește pentru a transporta componentele la sistemul de sudare cu laser - două manșoane și lamele de acoperire plasate exact pentru fiecare proces de sudare. Cupele oculare sudate și finisate sunt, de asemenea, stocate din nou în spațiul de depozitare al pieselor de lucru. Joachim Burkert raportează că robotul KUKA a avut cele mai bune caracteristici tehnice: „Am îmbinat sistemul de comandă KUKA dovedit și tabloul de control bine-cunoscut cu componente ale companiei noastre. Robotul a fost montat pe o celulă special dezvoltată, MRC flextray. Prin intermediul Profibus, am stabilit o conexiune sigură cu sistemul nostru de comandă Siemens, ceea ce ne permite să comunicăm cu sistemul TRUMPF fără probleme.”

Pick&Place cu ajutorul dispozitivului de prindere special conceput de wbt automation. Folosește un dispozitiv cu vaccum pentru a asigura poziționarea pieselor brute © wbt

Pasul cinci: Să-i convingem pe sceptici

Wolfgang Karl, care lucrează la KARL STORZ de patruzeci de ani și este specialistul în lasere al companiei, recunoaște că a fost sceptic la început. „Bineînțeles, am avut întrebări în timpul implementării. Cum prinde robotul piesele, cât de sigur este acest lucru? Ce se întâmplă dacă dispozitivul de prindere introduce doar o singură piesă din cauza unei erori, dar trebuie să transporte două piese în exterior? Și cum putem să ne asigurăm 100 la sută că nu există probleme? Ca răspuns, wbt automation a furnizat „o simulare completă în avans, pe care am rulat-o cu software-ul de simulare KUKA.Sim”, după cum descrie Joachim Burkert. Cu ajutorul dublurii digitale, integratorul a putut „să arate întregul produs chiar înainte de a avea hardware-ul”, spune Burkert. „Acest lucru m-a lămurit”, subliniază Wolfgang Karl.

Wolfgang Karl este expert pentru toate procesele cu laser la KARL STORZ © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Pasul șase - impactul asupra angajaților

În combinație cu laserul potrivit - în acest caz, un TruFiber 500 pe bază de fibră cu 500 de wați - a început producția automată. În cele din urmă, au fost convinși doar angajații, care acum nu mai sunt nevoiți să încarce și să descarce un aparat de sudură, ci, printre altele, să umple sertarele, să opereze robotul și să preia controlul calității. Sarah Mühleck relatează: „Nimeni nu a fost concediat, ci am reușit să compensăm o retragere prin automatizare. Dar unii angajați au avut îndoieli cu privire la faptul că erau pregătiți pentru noua tehnologie.” Compania wbt a instruit angajații KARL STORZ atât în Tuttlingen, cât și în Widnau și le-a oferit încrederea.

Sistem flexibil pentru sudarea cu laser 3D: Robotul poate fi deconectat rapid de la sistemul laser în orice moment © Stefan Hobmaier, TRUMPF

„Sudurile sunt foarte, foarte bune”

Bilanțul lui Sarah Mühleck după puțin peste o jumătate de an: „Fiecare angajat poate opera robotul, iar această stație este chiar deosebit de populară în sistemul nostru rotativ.” La șase luni de la prima întâlnire a tuturor părților interesate, stația TruLaser Station 7000 cu celula robotizată KR AGILUS a început să funcționeze în Widnau. Cu un succes considerabil: Pentru încărcare și descărcare, care durează în medie zece secunde în cazul muncii manuale, robotul are nevoie de două secunde. Dar cel mai important, potrivit lui Sarah Mühleck: „Calitatea este bună. Sudurile sunt într-adevăr foarte bune. Iar sistemul este fiabil, nu se pierde nimic.”

Sarah Mühleck în timpul controlului de calitate: Cupa oculară poate fi utilizată numai atunci când lamela de acoperire și manșonul sunt perfect sudate © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Concluzie: Automatizare - proces eficient

Dr. Axel Frey, Manager de produs la TRUMPF, este, de asemenea, impresionat de acest proiect de automatizare. „Introducerea și scoaterea pieselor într-un sistem de sudare cu laser și realizarea acestui lucru cu cea mai mare fiabilitate a procesului - acesta este un lucru pe care îl poate face un angajat, dar, în primul rând, nu la această viteză și, în al doilea rând, nu cu o consecvență de 100 sută. Dar procesul trebuie să fie constant 24/7, iar calitatea trebuie să rămână ridicată.” Cu TruLaser Station 7000 din Widnau, acest lucru este posibil. Mai mult: „Proiectul a primit, de asemenea, un feedback foarte pozitiv din partea tehnicienilor medicali din SUA cărora le-am prezentat proiectul. Această automatizare este un proiect emblematic din multe puncte de vedere.”

Pick – Place - Sudează! Sistemul de sudare cu laser oferă cea mai înaltă calitate pentru endoscopie © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Fiecare angajat poate opera robotul KUKA, iar această stație este deosebit de populară în sistemul nostru rotativ.

Sarah Mühleck, manager de șantier KARL STORZ Widnau

Deschis la noi provocări

Pentru Joachim Burkert, faptul că sistemul de sudare cu laser și robotul pot fi separate rapid în orice moment face ca această soluție să fie deosebit de promițătoare pentru viitor. „Dacă KARL STORZ are o altă sarcină pentru robot peste cinci ani, angajații pot andoca celula în mai puțin de un minut și pot atribui noua sarcină lui KR AGILUS. Sau puteți să atribuiți două lasere diferite unui singur KR AGILUS: În timpul zilei lucrează la laserul unu, iar noaptea la laserul doi. „În prezent, însă, nimeni de la KARL STORZ din Widnau nu dorește să schimbe nimic. Toată lumea este mulțumită de modul în care oamenii, mașinile și robotul KUKA își fac treaba. „A fost o cooperare foarte bună”, a concluzionat Sarah Mühleck, Manager locației companiei. Te face să vrei să repeți așa ceva.”