XTS reduziert Anlagen-Footprint bei flexibler Pharma-Abfüllung

Mit seiner Füll- und Verschließplattform VarioFill erfüllt Rotzinger PharmaPack drei wesentliche Kundenanforderungen: hohe Flexibilität für ein breites Produktspektrum, ein möglichst kompakter Maschinenaufbau sowie ein sehr schonendes, stoßfreies Teilehandling, um auch empfindliche Behälter befüllen zu können. Kernelement und damit die Grundlage für ein solch leistungsfähiges Anlagenkonzept ist das lineare Transportsystem XTS von Beckhoff.

Rotzinger PharmaPack in Waiblingen fokussiert sich auf die Entwicklung schlüsselfertiger Verpackungsanlagen für die Pharma- und zunehmend auch Kosmetikindustrie. Dazu erläutert Produktmanager Michael Gensheimer: „Gerade unsere neue VarioFill-Anlage eignet sich durch das mithilfe von XTS sehr schonende Produkthandling auch für das Abfüllen von Cremes und Lotion.“ Bei den vielfältigen Projekten profitiere das Unternehmen als Mitglied der Rotzinger Gruppe zudem von deren breitem Applikations-Know-how. So lasse sich die VarioFill bei Bedarf z. B. mit dem ebenfalls auf XTS basierenden Behälterzuführungssystem Pickfeeder des spanischen Schwesterunternehmens Packfeeder ergänzen.

VarioFill wurde als hochflexible Plattform zum Abfüllen unterschiedlichster Produkte und für das Verschließen der entsprechenden Behälter entwickelt. Konzipiert ist sie für rezeptfreie, nicht-aseptische Arzneimittel wie z. B. Nasensprays und Augentropfen sowie für flüssige und feste Produkte aus der Kosmetik-, Körperpflege- und Lebensmittelindustrie. Einen wichtigen Aspekt hebt Michael Gensheimer hervor: „VarioFill kombiniert eine sehr hohe Flexibilität mit der kleinsten aktuell in diesem Segment der Primärverpackung erhältlichen Stellfläche.“

Komplexe Prozessabläufe hochkompakt realisiert

Der Prozessablauf startet mit der Behälterbereitstellung, die bedarfsgerecht – z. B. für Glasflaschen stehend oder Plastikflaschen im Bulk – als passende Zuführlösung integriert werden kann. Es folgt ein Luftspülmodul, das mit gefilterter Luft und Vakuumansaugung eine gründliche und hygienische Reinigung im Inneren jedes zu befüllenden Behälters – meist kleine Fläschchen – sicherstellt. Anschließend folgt der Abfüllvorgang entweder von Flüssigkeiten oder von Produkten in fester oraler Darreichungsform:

• Für das präzise Abfüllen flüssiger Produkte mit niedriger bis hoher Viskosität und 1 bis 160 ml Füllvolumen kann die Abfüllstation über werkzeuglos austauschbare Schnellwechseldüsen mit verschiedenen Dosiertechnologien wie Drehkolben- oder Schlauchpumpen ausgestattet werden. Mit Blick auf maximale Produktintegrität werden die Behälter zudem vor dem Befüllen mit Stickstoff gespült, was die Sauerstoffexposition reduziert sowie die Oxidation und damit ein Verderben verhindert.
• Für das Abfüllen von Produkten in fester oraler Darreichungsform, z. B. Tabletten, Dragees und Kapseln, lassen sich ein oder mehrere Zählmodule integrieren. Auch in diesem Fall sind schnelle, werkzeuglose Formatwechsel möglich. Zudem können bei gleichbleibend kompakter Grundfläche auch mehrere Verschließer vorgesehen werden.

Der Abfüllvorgang wird zu 100 % per In-Process-Control überwacht. Durch das lineare Transportsystem XTS lässt sich zudem sehr kompakt eine Wägefunktion integrieren, wie Michael Gensheimer erläutert: „XTS übergibt die Behälter sowohl vor als auch nach dem Abfüllvorgang an ein kurzes Transportband mit Wägefunktion. Auf diese Weise lässt sich individuell für jeden Behälter zuverlässig die Korrektheit der Füllmenge prüfen. Hier zeigt sich ein großer Vorteil von XTS: die während des gesamten Produkttransports im Steuerungssystem immer eindeutig identifizierten Mover. Denn darüber ist auch der einzelne Behälter und dessen korrekte Befüllung fehlerfrei nachverfolgbar. Weiterhin ermöglicht XTS das präzise Synchronisieren mit den Transportbändern des Wägesystems, sodass sich eine äußerst kleine Waage realisieren ließ.“

Nach dem korrekten Befüllen können die Behälter je nach Bedarf an einer oder mehreren frei konfigurierbaren Verschließstationen mit dem passenden Verschlusstyp versehen werden, einschließlich Schnapp-, Schraub-, Pump- und Crimpverschlüssen. Auch hier bietet der flexible Produkttransport mit XTS laut Michael Gensheimer Vorteile, da die Bewegungen des Verschlusskopfes deutlich effizienter sind als bei einer konventionellen Behälterzuführung z. B. über Schneckenförderer. XTS sei das Herzstück und der Taktgeber der Anlage, da sich mit ihm die einzelnen Maschinenmodule optimal an den jeweiligen Abfüllauftrag angepasst anfahren lassen. Das führe zu einer hohen Gesamteffizienz und damit zu einem maximierten Anlagenausstoß.

Mit XTS ist in Verbindung mit dem besonderen Verschließprozess, der auf je einer Verschlussstation für das Aufsetzen bzw. Aufprellen sowie das zusätzliche Crimpen oder Verschrauben basiert, ein Maschinenaufbau mit minimalem Footprint möglich. Dazu Michael Gensheimer: „Eine konventionell aufgebaute Anlage wäre rund doppelt so lang wie unsere VarioFill.“

Mit XTS zu flexiblem und schonendem Behälterhandling

Mit dem modular aufgebauten Transportsystem von Beckhoff lässt sich die VarioFill genau an die jeweiligen Kundenanforderungen anpassen. Aufgebaut als geschlossenes Oval kann das System in 50-cm-Schritten – jeweils mit zwölf Movern – auf die gewünschte Länge, typischerweise zwischen 1,5 und 4 m, gebracht werden. Neben dieser Flexibilität sieht Michael Gensheimer einen großen Vorteil darin, dass sich mit XTS ein stoßfreier und damit sehr schonender Transport vielfältigster Behältergeometrien realisieren lässt: „Insbesondere bei Glasfläschchen würde ein konventionelles Handling über Transportbänder oder Schneckenförderer die Gefahr von Kratzern und anderen Beschädigungen durch das Anstoßen der Fläschchen bergen. Mit XTS wird dies komplett vermieden, da die Behälter von dem Greifer – realisiert über zwei aufeinander synchronisierte Mover – sanft und mit definiertem Druck aufgenommen sowie zuverlässig vereinzelt werden.

Außerdem gestaltet sich laut Michael Gensheimer die Umrüstung bei Produktwechseln deutlich schneller als bei konventionellen Systemen, da sich dies einfach per Software realisieren lässt und ggf. lediglich die Greiferelemente auszutauschen sind. Als weiteren Vorteil vereinfache die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff die Datenbankanbindung, über welche die umfassenden Prozessdaten in einer Überwachungsdatenbank gespeichert werden.

PC-based Control als modulares, durchgängiges System

Rotzinger PharmaPack profitiert mit PC-based Control davon, dass sich alle erforderlichen Funktionen modular integrieren lassen, wie Michael Gensheimer erläutert: „Neben der klassischen PLC und Motion Control lassen sich mit TwinCAT in einem durchgängigen, hochperformanten und sehr flexiblen System beispielsweise auch Echtzeitkommunikation, TwinSAFE sowie Datenerfassung und -analyse nutzen. Und diese Modularität und Systemoffenheit gilt auch für das breite Spektrum an Steuerungshardware.“

Als Steuerungsrechner der VarioFill dient ein Embedded-PC CX2072, ergänzt um einen Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6030 und ein Multitouch-Control-Panel CP3918 für die HMI-Aufgaben. Auf Kundenanforderung wird zusätzlich ein Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6015 eingesetzt, falls ein getrenntes Gerät für den Romote-Zugang auf die Anlage gewünscht ist. Hinsichtlich der I/O-Ebene hebt Michael Gensheimer die IP67-I/O-Box-Module der EP-Serie hervor, die sich dezentral und durch die große Signalvielfalt für alle I/O-Anforderungen nutzen lassen.

Das Multiachs-Servosystem AX8000 sorgt für die Ansteuerung der rotatorischen Servoachsen – Beckhoff Servomotoren AM8000 mit der platz- und materialsparenden One Cable Technology (OCT). Realisiert sind damit je nach Anlagenausführung ca. 20 bis 40 Achsen, z. B. für das Drehen der Behälter bei der Luftspülung, zur Greiferbedienung und für sonstige Bewegungen innerhalb der verschiedenen Arbeitsstationen.