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29. August 2023

16:43

Bei der Herstellung von Kunststoffkomponenten für Dialyseprodukte im Reinraum ist bei jedem Schuss höchste Präzision gefragt. Die Aufgabe besteht darin, Präzision mit Prozessstabilität und Wirtschaftlichkeit zu verbinden. Fresenius Medical Care meistert diese Herausforderung mit vollelektrischen Hochleistungsspritzgießmaschinen von ENGEL.

Das Leben von zweieinhalb Millionen Menschen mit chronischem Nierenversagen hängt von auf den ersten Blick unscheinbaren Kunststoffzylindern ab: Dialysatoren sind das zentrale Element von Dialysegeräten (künstliche Nieren). Bei näherer Betrachtung sind die Dialysekartuschen der FX-Klasse-Serie von Fresenius Medical Care äußerst anspruchsvoll. Sie enthalten bis zu 20.000 haarbreite Hohlfasern mit mikroskopisch kleinen Poren, durch die bei der Hämodialyse Giftstoffe, Harnstoff, überschüssige Salze und Wasser aus dem Blut entfernt werden. Der Vorgang dauert vier Stunden. Dreimal pro Woche müssen die Patienten an das Gerät angeschlossen werden.

Jede Filterpatrone der FX-Klasse benötigt sechs thermoplastische Komponenten, die Fresenius Medical Care SMAD in L'Arbresle, etwa 20 Kilometer nordwestlich von Lyon, spritzgießt. Zu den Komponenten gehören das transparente Zylindergehäuse und die blauen Kappen, die den Zylinder oben und unten mit dem Hohlfaserbündel verschließen und die Anschlüsse für die Dialysierflüssigkeiten beherbergen.

Fresenius Medical Care ist nach eigenen Angaben Weltmarktführer in der Behandlung von Nierenerkrankungen. „An jeder zweiten weltweit durchgeführten Dialyse ist mindestens ein Produkt von Fresenius Medical Care beteiligt“, erklärt Projektleiter Alain Philibert.

L'Arbresle, eine von 44 Produktionsstätten weltweit und die einzige in Frankreich, produziert 36 Millionen Patronen pro Jahr.

Kompromisslose Qualität steht an erster Stelle und es war auch eine qualitätsbewusste Entscheidung, den Standort ausschließlich mit vollelektrischen Spritzgießmaschinen der leistungsstarken e-motion-Baureihe von ENGEL auszustatten.

Heute sind im Reinraum 26 e-motion-Spritzgießmaschinen mit einer Schließkraft von jeweils 2200 kN im Einsatz. Sie sind alle rund um die Uhr in Betrieb und haben eine Auslastung von weit über 90 %.

„Wir müssen uns auf die Wiederholgenauigkeit der Maschinen verlassen können, wir brauchen höchste Präzision und absolute Sauberkeit“, begründet Laurent Branchereau, Leiter der Spritzgusserei im Werk, die Wahl der Maschinen. Alle vier Stunden werden Stichproben der Teile visuell geprüft und die kritischen Maße gemessen.

Besonders anspruchsvoll sind die zylindrischen Filtergehäuse. Sie werden aus Polypropylen in einem 4-fach-Werkzeug spritzgegossen. Die Wandstärke beträgt durchgehend 1,5 mm, allerdings erfordern die filigranen Strukturen an den Enden mit jeweils einer kreisförmigen Hinterschneidung ein ausgeklügeltes Injektionsprofil, um sie vollständig zu füllen. Die Einspritzung erfolgt von zwei Seiten in der Zylindermitte. Für jede Kavität gibt es zwei Kernzüge, die zur Teileentnahme nach links bzw. rechts ausfahren.

„Die E-Motion-Maschinen gewährleisten eine hohe Maßhaltigkeit über alle Kavitäten hinweg“, betont Branchereau. „Das ist umso wichtiger, da wir die Kartuschen vollautomatisch zusammenbauen.“

Eine weitere Herausforderung stellt das Material dar, da PP stark schrumpft. Andererseits bietet es Vorteile in anderen Bereichen. Während Filtergehäuse häufig aus Polycarbonat hergestellt werden, hat sich Fresenius Medical Care bewusst für Polypropylen entschieden, da es deutlich leichter ist und somit die Effizienz sowohl in der Logistik als auch im Abfallmanagement steigert.

„Die eigene Produktion macht uns flexibler“, erklärt der technische Leiter Thibaud Robin-Rivoire. „Wir können Produkte sehr einfach an die Anforderungen unserer Kunden anpassen, zumal sich diese Anforderungen regelmäßig ändern.“

In der Zylinderproduktion in L'Arbresle sind derzeit sechs Formen für drei verschiedene Zylinderdurchmesser im Einsatz. Insgesamt sind die FX-Dialysatoren in fünf Größen erhältlich. Die verwendete Variante richtet sich nach der Größe und dem Gewicht des Patienten. Ein Formwechsel ist mindestens einmal pro Woche geplant. Dies wurde bereits bei der Konstruktion der Maschinen berücksichtigt. Die elektronischen Temperaturkontroll-Wasserverteilersysteme von e-flomo wurden beispielsweise außerhalb des Formenbereichs installiert, um eine flexible Montage unterschiedlich großer Formen zu ermöglichen. Jede Form verfügt über eine unterschiedliche Anzahl an Kühlkreisläufen.

„E-flomo hilft uns, schnell zu reagieren, wenn der Durchfluss in einem Kreislauf stockt“, sagt Branchereau. „Das gibt uns einen guten Sicherheitsspielraum, insbesondere nachts, wenn weniger Maschinenbediener im Einsatz sind.“

Auch die Fokussierung auf einen Maschinentyp trägt zum Ziel einer maximalen Produktionsstabilität bei. „Die CC300-Steuerung der ENGEL-Maschinen mit ihrem großen Display ist wirklich intuitiv zu bedienen und verhilft uns zu einer hohen Prozessstabilität. Und das bringt uns am Ende auch eine bessere Qualität.“ betont Eric Biguet, ein Einrichtungstechniker, der für den reibungslosen Produktionsablauf verantwortlich ist. "

„ENGEL passt die Maschinen auch an ganz individuelle Anforderungen an. Das zeichnet unsere Zusammenarbeit mit ENGEL aus.“ betont Robin-Rivoire. Derzeit werden digitale Lösungen wie die smarten Assistenzsysteme iQ aus dem inject 4.0-Programm evaluiert.

„Besonders interessant ist für uns die iQ-Klammersteuerung“, nennt Philibert ein Beispiel. Das intelligente Assistenzsystem ermittelt die optimale Schließkraft für den jeweiligen Spritzgießvorgang. In den meisten Fällen liegt die optimale Spannkraft unter dem manuell eingestellten Wert. Die Korrektur der Spannkraft verbessert dann nicht nur die Qualitätskonstanz, sondern spart auch Energie. Der Trend zu mehr Nachhaltigkeit ist längst auch in der Medizintechnik angekommen und das nicht erst seit dem rasanten Anstieg der Energiepreise.

Energieeffizienz, aber auch Materialeffizienz stehen bei Fresenius im Fokus der kontinuierlichen Produktentwicklung. Ein Beispiel hierfür können Sie am Beispiel frisch spritzgegossener Dialysatorgehäuse verfolgen. Nach einer kurzen Zwischenlagerung werden sie mit den ebenfalls vor Ort hergestellten Hohlfasern gefüllt und mit gelben Deckeln aus Polyurethan dicht verschlossen. Erst nach der Dampfsterilisation werden die gelben Deckel durch funktionelle Verschlüsse aus blauem Polypropylen ersetzt. Bei den Polyurethan-Deckeln handelt es sich um Einwegteile, und genau das soll sich ändern.

„Wir haben neue Verschlüsse mit einem Kern aus glasfaserverstärktem Polypropylen entwickelt“, berichtet Alain Philibert. „Sie sind so robust, dass wir sie bis zu 50 Mal wiederverwenden können.“

29. August 2023

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