Reife Leistung

Mehrfachwerkzeuge und Segmente steigern die Overall Equipment Effectiveness (OEE)

08.01.2010 Die größtmögliche Effektivität von Produktionsanlagen zu erreichen, ist ständiges Thema in allen Industrien, so auch im hochsensiblen Bereich der Tablettenproduktion in der pharmazeutischen Industrie. Da aber besonders hier die Produktidentität und gleichbleibende Qualität über zum Teil extrem große Chargen sichergestellt sein muss, ist die Aufgabe besonders anspruchsvoll.

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Moderne Rundläuferpressen in der Tablettenproduktion haben eine Ausbringung von bis zu 1 Mio. Tabletten/h. Hochentwickelte Mechanik und Elektronik machen das möglich. Trotzdem steckt auch hier immer noch ein großes Potenzial für Leistungssteigerung, die in der OEE-Betrachtung aus allen Bereichen kommen kann. In letzter Zeit sind dabei eher die peripheren Bereiche der Produktion ins Blickfeld der Manager gerückt – Training der Bediener, Wartung und Inspektion sowie Prozessoptimierung. Mit der Betrachtung der Steigerung der Gesamtanlageneffizienz kommt mit dem Einsatz von modernerer Technologie jetzt auch wieder die Mechanik mehr ins Blickfeld.

Segmenttechnologie brachte
Leistungssteigerung

Ein führender Hersteller überraschte die Fachwelt vor wenigen Jahren mit einer Idee, die einen deutlichen Produktivitätssprung mit sich brachte: die Segmenttechnologie, für die schon grundsätzlich hochproduktiven Hochleistungs-Rundläuferpressen. Aus rein rechnerisch minimal 25?% Steigerung der Produktivität wurden bei Berücksichtigung aller Einflussfaktoren und unter konsequenter Nutzung aller Möglichkeiten schnell sogar 53 bis 80?% mehr Leistung – alles mit einer rein mechanischen Lösung. Die Matrizenscheiben-Segmente haben sich inzwischen etabliert und sind gerade in der Produktion der großen Markenmedikamente bei den Großunternehmen sowie auch bei Generikaherstellern nicht mehr weg zu denken.

Schon zu Zeiten, als ?noch die Matrizen allein die Matrizenscheiben der Rotoren beherrschten, gab es Werkzeuge, mit denen die Pressen in höherem Maße genutzt und die Ausbringung gesteigert wurde: die Mehrfachwerkzeuge. Sie wurden insbesondere bei klein dimensionierten Produkten eingesetzt. Allerdings war das Handling schwierig, speziell das Ausrichten der Matrizen. Aus diesem Grund ergaben sich lange Stillstandszeiten beim Produktwechsel und bei der Reinigung.

Nachdem sich nun Segmentrotoren in der modernen Produktion der gesamten Branche durchgesetzt haben, folgt jetzt im zweiten, konsequenten Schritt zur weiteren verbesserten Pressennutzung der Einsatz von Mehrfach-Matrizenscheiben-Segmenten und entsprechenden Stempeln. Damit erschließt sich ein neues und großes Feld zur Produktivitätssteigerung, das nur im Zusammenwirken von Segmenten und Tablettierstempeln bearbeitet werden kann. Dazu müssen die grundsätzlichen Vorteile der Matrizenscheiben-Segmente noch einmal deutlich gemacht werden.

Schneller umrüsten,
weniger reinigen

Rechnerisch nachweisbar kann die Ausbringung durch die Erhöhung der Stationszahl gesteigert werden, da die Matrizenbohrungen – zum heutigen Zeitpunkt technisch möglich – enger als bei herkömmlichen Matrizen positioniert werden können, weil keine Matrizenschrauben mehr gebraucht werden. Bei genauerem Hinsehen ergibt sich aber bei bestimmten Produkten eine Steigerung von bis zu 80?%. Dazu kommt ganz entscheidend eine Verringerung der Einzelteile auf der Matrizenscheibe von beispielsweise 72 auf real neun, damit eine Reduzierung der Handgriffe von 72 auf neun bei der Umrüstung. Daraus resultiert eine Zeitersparnis von bis zu 88?%, da Demontage und Montage zu berücksichtigen sind. Diese Zahlen basieren auf Erfahrungswerten vieler Anwender.

Weniger Teile bedeutet auch weniger Reinigungsaufwand. Zudem ist die Reinigung erheblich einfacher, da zum Beispiel keine schwierig zu reinigenden Gewindebohrungen mehr zu säubern sind. Daraus resultiert auch eine sicherere Reinigung, und es ergeben sich wesentlich kürzere Reinigungszeiten; keine Spalten zwischen Matrizenscheiben und Matrizen sowie glatte Oberflächen – dadurch gravierend verringerter Produktverlust von bis zu 50?% in Abhängigkeit von den Produkteigenschaften.

Bei Formattabletten ist die zeitraubende Ausrichtung der Matrize zum geführten Stempel nicht mehr nötig, da die Matrizenbohrungen bei Segmenten immer exakt in der gleichen Position sind. Deshalb entfällt auch die Prüfung auf fehlerfreie Positionierung. Dass die Matrizenscheiben-Segmente ein identisches Füllverhalten aufweisen wie herkömmliche Matrizen, ist selbstverständlich. So können Anwender bestehende Batch-Daten übernehmen und müssen nur die Ausbringungszahl nach oben korrigieren. In der Produktion machen sich verbesserte Eigenschaften wie reduzierte Ausstoßkraft durch geringere Wandungsreibung bemerkbar sowie eine längere Einsatzdauer der Segmente infolge der höheren Härte des Materials BBS, BB, B und D; alle vier Formate können mit nur zwei Segmentrotor-Varianten, lediglich durch Wechsel der Segmente, die höchste Ausbringung erzielen.

Erneute Validierung nicht nötig

Mit dem Einsatz von Mehrfach-Segmenten und Mehrfach-Stempeln kommt darüber hinaus eine weitere signifikante Steigerung der Ausbringung dazu. Je nach Produktdimension und damit möglicher Anzahl der Stempelflächen auf einem Stempel kann die Grundausbringung multipliziert werden. Die relative Standardabweichung (Srel) ist vergleichbar mit der bei Einfach-Werkzeugen; es ergibt sich eine stabile oder sogar gesteigerte Tablettenqualität.

Ein ganz entscheidender Pluspunkt ist, dass der Prozess nicht verändert wird und die Druckhaltezeit identisch zu Einfach-Werkzeugen bleibt. Somit muss keine neue Validierung erfolgen. Erfreulicherweise ist es heute möglich, in der pharmazeutischen Industrie ein GMP-Approval für die Mehrfachwerkzeuge zu bekommen.

Die Mehrfachwerkzeuge sind grundsätzlich sehr einfach zu handhaben. Die von den Standard-Segmenten gewohnte einfache Montage und Demontage ist weiterhin gegeben. Sie können bei der üblichen tangentialen Anordnung des jeweiligen Profils zum Teilkreis beidseitig eingesetzt werden. Mit nur wenigen Handgriffen kann der gesamte Matrizentisch für ein neues Format eingerichtet werden. Für die Stempeleinsätze gibt es verschiedene Arten der Befestigung. So besteht zum Beispiel auch die Möglichkeit, mit Wechseltips zu arbeiten, was die Kosten für die Werkzeugvorhaltung deutlich senkt und die Flexibilität steigert. Es muss letztendlich nur ein Stempelhalter für die verschiedenen Einsätze angeschafft werden.

Für den Einsatz auf Mehrfachwerkzeugen eignet sich eine sehr große Anzahl von kleindimensionierten Produktformen. Neben rund sind oblong und weitere außergewöhnliche Formate problemlos möglich. Oberflächengestaltungen wie Bruchkerben und Markenlogos stellen ebenfalls kein Hindernis dar. Der Hersteller rät im Vorfeld zu einer Machbarkeits-Überprüfung, die kostenfrei durchgeführt werden kann.

Neue Formel steigert OEE

Zurzeit arbeitet der Hersteller mit einer ganzen Reihe von bedeutenden internationalen Pharma-Unternehmen zusammen, die Mehrfachwerkzeuge in Ihrer Produktion implementieren möchten. Das Interesse ist sehr groß, da auf der Anwenderseite die Vorteile ganz klar gesehen werden. Erkennbar produktivere Mechanik ist eben gerade heute wieder ein schlagendes Argument. Aus dem Einsatz in einigen Produktionen, die schon über einen längeren Zeitraum laufen, kommen denn auch viele positive Stimmen. Zitiert man einen der Anwender, so heißt es da wörtlich: „… höhere Ausbringung. Früher produzierten wir auf dem Modell 3090 mit 61 Stationen und Einfach-Werkzeugen, jetzt auf dem Typ 2090 mit Segmenten und Zweifach-Werkzeugen. An Stelle von früher 36 Stationen mit Matrizen haben wir jetzt 45 bei den Segmenten, das ist eine nominelle Steigerung von 50?%“.

Im Detail erhöht sich die Ausbringung mit einem EU19-Werkzeug auf einer Tablettenpresse 2090i von 36 Stationen auf einem Matrizenrotor allein durch den Einsatz von Segmenten auf 45 Stationen und infolge von Zweifach-Werkzeugen auf ganze 90 Tabletten pro Umdrehung. Durch diese eine Steigerung um 150?% konnten die Produktionskosten erheblich verringert werden. Mit der neuen Formel „Tablettenpressen plus Segmente plus Mehrfachwerkzeuge“ ergibt sich eine deutlich gesteigerte OEE des gesamten Prozesses. Zusammengefasst heißt das: Die Ausbringung doppelt oder mehrfach erhöhen, die wirtschaftliche Nutzung steigern, die Produktionskosten senken und die Produktivität letztendlich signifikant verbessern.

 

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Für Anwender

Mit der Entwicklung der Segmenttechnologie konnte eine Produktivitätssteigerung um 25 bis maximal 80?% – unter Berücksichtigung aller Einflussfaktoren – erreicht werden.

Im einem zweiten Schritt zur Verbesserung der Pressennutzung folgt jetzt der Einsatz von Mehrfachmatrizenscheiben-Segmenten und entsprechenden Stempeln.

Damit erschließt sich ein neues und großes Feld zur Produktivitätssteigerung, das nur im Zusammenwirken von Segmenten und Tablettierstempeln bearbeitet werden kann.

Durch eine Verringerung der Einzelteile auf der Matrizenscheibe ergibt sich eine Reduzierung der Handgriffe beim Umrüsten. Darüber hinaus bedeuten weniger Teile auch weniger Reinigungsaufwand.

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Berger
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