POC: assemblagemachine die custom caps op cartridges plaatst

Uitdaging

Kunnen deze fingergrips op hoge snelheid en met absolute precisie op deze cartridges worden geplaatst en vastgeklikt? Kunnen we een foutloze plaatsing en een succesratio van 100% garanderen?

Deze vragen waren cruciaal om de business case te valideren voor een op maat gemaakte assemblagemachine voor een farmaceutische klant.

Aangezien een eerdere poging van een ander bedrijf om deze assemblagestap te automatiseren was mislukt, moest deze Proof of Concept (POC) de technische haalbaarheid aantonen. Zowel de cartridges als de stoppen brachten namelijk aanzienlijke uitdagingen met zich mee.

Cartridges met sleeve

De cartridges hebben een zeer specifieke vorm, wat het voor standaardmachines – en in het bijzonder voor standaardgrijpers – moeilijk maakt om ze correct te handlen.

Bovendien is het oppervlak zeer gevoelig en krast het makkelijk.

Custom caps

De fingergrips zijn uiterst fragiel. Als ze niet perfect zijn uitgelijnd vóór het vastklikken, breken de lipjes af. Net als de cartridges zijn ze gemaakt van plastic en zeer krasgevoelig.

Daarnaast worden de toleranties van de fingergrips niet 100% gegarandeerd door de leverancier.

Hoge snelheid, hoge precisie en kwaliteitscontrole

De assemblagemachine moet functioneren op een snelheid van 165 stuks per minuut. Het is ook cruciaal dat elke fingergrip 100% correct wordt geplaatst om elk risico op contaminatie of productfalen uit te sluiten.

Het doel van deze assemblagemachine POC

We ontwierpen deze POC om alle risico’s te elimineren die gepaard gaan met de combinatie van:

De fragiliteit van de componenten;
Processen op hoge snelheid;
Absolute precisie.

Dit alles moesten we valideren, terwijl we de kosten voor de testopstelling strikt onder controle hielden.

Oplossing

Twee componenten waren cruciaal voor deze POC:

Een op maat gemaakte grijper: we ontwierpen en bouwden een grijper die specifiek is afgestemd op de unieke afmetingen van zowel de cartridges als de caps.
Een inspectiesysteem: we integreerden een vision-systeem om alle mogelijke kwaliteitsafwijkingen te detecteren.

Laten we deze twee cruciale onderdelen van de POC van dichterbij bekijken.

1. Ontwerp en productie van een custom grijper

We valideerden eerst het klemmen van de fingergrip met behulp van 3D-geprinte teststukken. We voerden verschillende iteraties uit om de perfecte afmetingen te bepalen. Zodra we de juiste verhoudingen hadden gevonden, produceerden we de definitieve onderdelen in staal.

Vervolgens ontwierpen en maakten we de complete op maat gemaakte grijper: van idee tot realisatie. Tot slot monteerden we deze grijper op een gehuurde robotarm en startten we de testfase.

De sleutel tot succes was om de fingergrips een zekere vrijheid te geven bij het roteren. Hierdoor kunnen de vingers hun weg vinden in de gaten van de cartridge voordat ze vastklikken, wat voorkomt dat ze afbreken.

2. Opzetten van een inspectiesysteem

Om een perfecte plaatsing en kwaliteit te garanderen, moest de assemblagemachine in staat zijn de geassembleerde eenheden vanuit alle hoeken te inspecteren.

Een inspectiesysteem met vier camera’s bleek de optimale opstelling. We printten in 3D een houder op maat om zowel de camera’s als de cartridges exact in de vereiste posities te houden, wat ons in staat stelde de positionering tot in detail te finetunen. Voor de camera’s werkten we samen met Keyence.

Vervolgens trainden we een AI-model om de kwaliteitscontrole uit te voeren. Omdat de exacte aard van mogelijke afwijkingen vooraf niet volledig gedefinieerd was, simuleerden onze engineers een breed scala aan mogelijke fouten:

Afgebroken lipjes;
Bekraste oppervlakken;
Foutief gepositioneerde stoppers;
Contaminatie of vuildeeltjes.

Door deze simulaties te contrasteren met beelden van perfecte assemblages, leerden we het AI-model om zelfs de meest subtiele defecten met hoge betrouwbaarheid te identificeren.

Resultaat

De POC bevestigde dat onze initiële concepten voor deze assemblagemachine robuust en betrouwbaar waren.

Door de technische haalbaarheid aan te tonen, hebben we alle initiële bezorgdheden weggenomen en de belangrijkste projectrisico’s succesvol gemitigeerd.

Naar aanleiding van deze positieve resultaten, hebben we een voorstel met vaste prijs aangeboden voor de volledige ontwikkeling, productie en indienststelling van de complete assemblagelijn.