Automatisierte Endoskop-Fertigung Präzision für die Gesundheit

Redakteur: Silvano Böni

In der Medizin kommen immer häufiger Einweg-Endoskope zum Einsatz, die mittlerweile fast vollautomatisch gefertigt werden können. So auch in der von Caromatic entwickelten Anlage. Diese fertigt mit höchster Präzision Bestandteile kardiologischer Endoskope und setzt dabei auf eine Steuerung und 25 Antriebe von Siemens.

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Bei der von Caromatic entwickelten Anlage werden unterschiedliche Endoskop-​Grössen vormontiert. Dabei stellen drei Module mit je sieben integrierten Antrieben die flexiblen Endoskop-Bestandteile in verschieden langen Konfigurationen zusammen.
Bei der von Caromatic entwickelten Anlage werden unterschiedliche Endoskop-​Grössen vormontiert. Dabei stellen drei Module mit je sieben integrierten Antrieben die flexiblen Endoskop-Bestandteile in verschieden langen Konfigurationen zusammen.
(Bild: Siemens)

1806 konstruiert der Stadtarzt von Frankfurt, Philipp Bozzini, erstmals ein starres medizinisches Endoskop, betrieben mit Kerzenlicht. Die modernen Nachfolger dieses medizinischen Gerätes sind heute aus den Kliniken nicht mehr wegzudenken. Ob minimalinvasive Eingriffe oder medizinische Diagnoseverfahren wie die Herzkatheteruntersuchung – im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden belasten Endoskopien die Patientinnen und Patienten weniger und tragen so zu einer schnelleren Erholung und kürzeren Krankenhausaufenthalten bei. Der Trend geht heute zu sterilen Einweg-Endoskopen: Diese sind jederzeit verfügbar, minimieren das Infektionsrisiko und machen das aufwendige Aufbereiten und Sterilisieren nach dem Gebrauch überflüssig.

Der vordere flexible Teil des Endoskops wurde bisher mühsam von Hand zusammengesetzt; nun soll dies maschinell erfolgen – so lautete der Auftrag an die Flurlinger Firma Caromatic. Das Maschinenbauunternehmen steht für die Entwicklung, Herstellung und Inbetriebnahme komplexer Anlagen.

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Höchste Präzision und komplexe Abläufe

Die Kunden kommen aus unterschiedlichsten Branchen – dem Medizinbereich, der Verpackungsproduktion oder der Agrochemie bis hin zur Kunststoff­industrie. «Wir legen uns bewusst nicht auf eine Branche fest», so Karl Gasser, Geschäftsführer bei Caromatic. «Unsere Anlagen sind meist Einzel­anfertigungen für sehr spezifische Anwendungen.»

Ordnung im Schaltschrank

Bei der von Caromatic entwickelten Anlage werden unterschiedliche Endoskop-Grössen vormontiert. Dabei stellen drei Module mit je sieben integrierten Antrieben die flexiblen Endoskop-Bestandteile in verschieden langen Konfigurationen zusammen. Die Logistik der Einzelteile zwischen den Modulen und den Einzelteilpaletten übernimmt ein Roboter.

Die Ansprüche des Kunden waren hoch: Die Stanz- und Fügeprozesse erfordern eine Präzision im Hundertstelmillimeter-Bereich. Und da die Anlage später in einem Reinraum stehen wird, mussten Gasser und sein Team bei der Konstruktion entsprechende Anforderungen berücksichtigen.

Bei der Fertigung bewegen sich eindrückliche 25 Achsen. Für deren perfektes Zusammenspiel wünschte der Endkunde ausdrücklich eine Simatic-Steuerung von Siemens: Sie erfasst über IRT-Profinet im Millisekunden-Takt exakt neue Positionsdaten. Verantwortlich für die Elektroschemata, die Programmierung der Steuerung und die Anbindung des Roboters war Dominik Gunsch mit seiner Firma Gunsch Motion Control. Das Engineering konnte der Bündner durchgängig im TIA Portal erledigen – eine grosse Erleichterung: «Dank der Integration der Antriebe mittels Startdrive ins TIA Portal konnte ich die Parametrierung und Inbetriebnahme der Servoverstärker sowie die kinematischen Aufgaben bequem mit einem einzigen Tool erledigen.»

Die Durchgängigkeit der Siemens-Lösungen spare enorm Zeit, so Gunsch: «Insbesondere, wenn die Technologieobjekte einmal angelegt sind, bin ich mindestens 30 Prozent schneller beim Engineering.» Auch dass er nicht mehrere Programme miteinander vergleichen müsse, sondern alle Diagnosen und Meldungen zentral im TIA Portal erhalte, sei ein grosser Vorteil. «Wenn ich eine Anlage in Betrieb nehme, kann ich mich auf eine einzige Applikation stützen und muss auch nicht zig verschiedene Kabel für den Zugriff auf verschiedene Systeme mitführen», so Gunsch. Zufrieden sind Gunsch und Gasser auch mit den 25 voll im TIA Portal integrierten Sinamics-S210-Antrieben, die je eine Leistung von 100 Watt aufweisen. Sie können – dank Lüftungen oben und unten – ohne Zwischenraum im Schaltschrank angeordnet werden. So benötigen sie deutlich weniger Platz als andere Systeme. Zudem ist der Netzfilter im kompakten Gehäuse bereits integriert. Für Ordnung im Schrank sorgt auch die Ein-Kabel-Verbindung der Antriebe: Wo sonst bis zu vier Kabel notwendig sind, vereint pro Achse und Motor ein einziges Kabel die Leistungsversorgung, die Bremsansteuerung und die Gebersignale. Die Kabelanschlüsse sind ausserdem flexibel drehbar und können beliebig ausgerichtet werden – ein grosser Vorteil gegenüber anderen Anschlüssen, der viel Material und Zeit bei der Verdrahtung spart.

Vielversprechende Robotik-Applikation

Auf die Zusammenarbeit mit Siemens angesprochen, betont Gunsch den ausgesprochen guten Service: «Ich verzichtete auf eine Schulung für die neuen Antriebe, bekam aber stattdessen zusätzlichen Support, wann immer ich ihn benötigte – genial.»

Den Roboter hat Gunsch aus Zeitgründen nicht selbst programmiert – dies soll sich in Zukunft aber ändern. Deshalb nahm er kürzlich an einem Siemens-Webinar über die Robotik-Applikation teil und ist begeistert: «Ich komme ursprünglich von der SPS-Programmierung und Antriebstechnik her. Wenn ich dank dieser Applikation künftig auch die Integration von Robotern verschiedener Hersteller anbieten kann, ist das für mich und meine Firma sehr interessant.» Die Siemens-Robotik-Applikation ermöglicht die Programmierung der Bewegungsführung für einen 6-Arm Roboter direkt in der SPS. Damit entfällt ein zusätzliches Roboterprogramm. SMM

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