Livsviktig exakthet

Livsviktig exakthet

Små precisionsverktyg kan ge stora resultat inom Life Science. När ett membran i locket till en medicinflaska inte väger mer än tre tusendels gram, men serierna är miljonstora, ställs extrema noggrannhetskrav i tillverkningen.

Life Science kan handla om skillnaden mellan liv och död. Och när livet står på spel kan ingenting lämnas åt slumpen. I begreppet Life Science ingår medicin, läkemedel, bioteknik och vård. Det är sådant vi alla har eller kan komma att få en mycket intim relation till – ofta vid ett tillfälle då vi behöver allt skydd vi kan få.

Så det är inte konstigt att kraven för produkter inom Life Science-industrin är extremt höga. Det kan ta år att få ut en produkt på marknaden. Efter forskning och utveckling krävs validering, godkännanden och justeringar.

Företag som Trelleborg, vars lösningar används i stor utsträckning inom Life Science, måste förhålla sig till dessa höga krav.

Design, tillverkning och materialkompetens
Ursula Nollenberger, produktlinjechef för Liquid Silicone Rubber (LSR) Components inom Trelleborg Sealing Solutions, säger att det finns tre huvudområden där Trelleborg kan erbjuda sakkunskap i global skala. 
– Vi har konstruktionskompetens, vi har tillverkningskompetens och vi har materialkompetens, säger hon.

Trelleborg hjälper företag att utforma sina produkter och tillverkningsprocesser. 
– Ibland kommer en kund till oss med en svart låda. De vet vad de vill ha gjort, men de har bara vaga idéer om hur det ska göras. Vi samarbetar med kunden för att hitta en lösning, säger Ursula Nollenberger.

På Trelleborgs LSR Competence Center i Stein am Rhein, Schweiz, arbetar Trelleborgs ingenjörer med att fastställa rätt material och konstruktionslösningar och att utveckla de verktyg och processer som krävs för att förverkliga kundernas idéer. Målet är en högkvalitativ och kostnadseffektiv produkt och en tillförlitlig process, med hjälp av renrum i klass 7 och 8. Ren miljö, produktrenhet och biokompatibilitet är viktiga kriterier.

En fråga som centret har arbetat med är en problematisk ventil i en steriliseringsenhet för sjukhusinstrument. Ventilen bestod av en termoplastisk kropp förseglad med en O-ring. Konstruktionen gav upphov till ett utrymme där bakterier kunde samlas. 
– Företaget kom till oss för att få en lösning och vi samarbetade med dem för att hitta en bättre konstruktion. I konstruktionsfasen stödde vi kunden med våra icke-linjära analysverkyg baserade på finita element – några av de mest avancerade i branschen. Målet var att optimera den nya konstruktionen, berättar Ursula Nollenberger.

Tvåstegs formsprutning
Beslutet blev att använda tvåstegs flytande formsprutning – ett enda verktyg där först det termoplastiska materialet och sedan LSR injiceras i ett slutet automatiserat system som tillverkar hela kompositkomponenten. En homogen tätningskomponent togs fram som fyllde ut det utrymme där problemet fanns.

– Tvåkomponentsprocessen kräver extrem verktygsprecision, men samtidigt bortfaller behovet av ett andra monteringssteg och alla risker och kostnader för kunden i samband med det, förklarar Ursula Nollenberger.

Produkten genomgår nu validering och tillverkning av flera miljoner enheter per år planeras starta under 2014.

Microformning
Många av de komponenter som Trelleborg tillverkar för Life Science-marknaden är mycket små, och mikroformning bjuder på sina egna utmaningar. Den minsta komponent som Trelleborg tillverkar är det skyddande membranet i locket till en medicinflaska genom vilken man kan föra in en injektionsnål. Membranet väger bara 0,003 gram. Det går knappast att plocka upp med fingrarna, och gjutskägget, överflödiga rester, är större än själva komponenten.

Tillverkning av en mikrokomponent som denna kräver extrem noggrannhet i verktygskonstruktion och exakt styrning av materialmängd och formningsprocess. Den automatiska hanteringen av produkten efter formning sköts med en speciellt utvecklad robotgriparm. Processen säkerställer att rätt noggrannhetsnivå bibehålls under miljontals gjutningar. 

– Vi tänjer ständigt på gränserna för det möjliga inom verktygs- och processkonstruktion. Den globala konstruktionsgruppen strävar efter att utveckla allt mindre precisionsverktyg och att hitta nya lösningar för att dosera allt mindre materialmängder. Samtidigt krävs nya nivåer av processautomation för att hantera och styra så små produkter. Stein am Rhein ligger i Schweiz, och med vår gamla klocktillverkningsindustri har vi långvarig erfarenhet av att hantera små och komplexa komponenter, säger Ursula Nollenberger.

En amningsnapp för ammande mödrar med känsliga bröstvårtor förefaller vara en enkel produkt. I själva verket är den resultatet av högprecisions-LSR-teknik. Produktens sfäriska ytor ger verktygsmakarna speciella problem att lösa. De fyra hålen i kupolen för bröstvårtan görs direkt i verktyget. Den asymmetriska formen gör det särskilt svårt att dela verktyget, men med extremt noggrann dosering av materialmängden blir resultatet skäggfritt. Det behövs ingen efterbehandling: produkten tillverkas i ett enda steg.

Hög precision i eget verktygscentrum
Trelleborgs huvudfabrik för LSR i schweiziska Stein am Rhein har ett eget verktygscentrum. Här konstrueras och tillverkas alla verktyg som används i anläggningen. Kritiska framgångsfaktorer är hög precision, frihet från gjutskägg, formning utan materialrester, hög kvalitet och robusthet. Dessutom har Trelle­borg speciell kompetens i att utforma verktyg och processer för att automatiskt ta ut produkter ur formningsverktygen, utan behov av finbearbetning. Om så krävs kan komponenterna testas enligt kundens önskemål inom samma process och sedan omedelbart förpackas i renrum - allt från verktyg till förpackning på samma linje.


T-Time finns tryckt och på nätet i åtta språk: svenska, engelska, tyska, franska, spanska, italienska, portugisiska och kinesiska. 


För att se alla språkversioner och tidigare nummer, klicka här.