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Schnelles Umrüsten in der Tablettenproduktion

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31.01.2014 Flexibilität ist gefragt: Arzneimittelhersteller, die auch in Zukunft wettbewerbsfähig bleiben wollen, müssen sich auf unterschiedliche Produktionsszenarien einstellen.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Für Pharmaproduzenten sind Flexibilität, kurze Umrüstzeiten und hohe Anlagenverfügbarkeit entscheidende Kriterien bei der Wettbewerbsfähigkeit.
  • Die Tablettenmaschine lässt sich innerhalb von 3 h umrüsten und säubern. Möglich ist dies durch ein werkzeugfrei zu montierendes Füllsystem und austauschbare Komponenten.
  • Die Bedienung der Maschinenbaureihe ist standardisiert sowie intuitiv, was einen sicheren Betrieb ermöglicht - unabhängig vom Qualifikationslevel des Personals.

Gefragt sind eine schnelle und flexible Produktion, kurze Umrüstzeiten und eine hohe Anlagenverfügbarkeit, beispielsweise wenn mit dem gleichen System im Schichtwechsel verschieden Produkte entstehen sollen. Auf diese Anforderungen hat Fette Compacting die Tablettiermaschine FE 35 zugeschnitten. Der Tag des Pharmaproduzenten der Fallstudie beginnt um 5.45 Uhr: Der Bediener bereitet die Tablettenpresse FE 35 für den Tagesbetrieb vor. In den nächsten zwei Schichten (6 bis 14 Uhr und 14 bis 22 Uhr) soll die Maschine 1 Mio. Tabletten produzieren und am Ende für das nächste Produkt umgerüstet sein. Die Produktion der ersten Charge beginnt damit, dass der Anwender das Granulat für die Tabletten in die Fülleinheit gibt. Die Einheit besteht aus einem Füllstutzen, der das Granulat aufnimmt, und einem Füllgerät, das das Produkt den Bohrungen im Pressbereich zuführt. Im späteren Produktionsverlauf besteht die Anforderung darin, die korrekte Produktmenge bei allen Drehzahlen nachzufüllen und in gleichmäßig hoher Qualität zu produzieren. In 80 Tagen hat die Maschine beim Kunden insgesamt 85 Mio. Tabletten in 56 Chargen produziert. Mit dem installierten EU19-Rotor, der über 33 Stationen verfügt, lief die Maschine mit einer Produktionsgeschwindigkeit zwischen 80.000 und 120.000 Tabletten/h. Um den Aufwand einer Produktqualifizierung zu reduzieren, betrieb der Kunde die Anlage innerhalb validierter Parameter. Generell läuft die Presse auch mit höheren Geschwindigkeiten. Die Stempelform ermöglicht es, Tabletten bis zu einem Durchmesser von 18 mm, einer Fülltiefe von 22 mm und einer maximalen Tablettendicke von 10 mm zu fertigen. Mit der beim Kunden eingesetzten Ausstattung eignet sich die Maschine für das flexible Herstellen kleiner bis mittelgroßer Tabletten.

Standardisierte HMI
Der verwendete P-Max-Rotor, der unter Einsatz der FS12-Stempelform Platz für 51 Stationen bietet, ermöglicht einen Tablettenausstoß bis 367.200 Stück/h – und das bei einer Maschinengrundfläche von 1 m2. Der maximale Tablettendurchmesser ist auf 11 mm begrenzt, sodass sich die Applikation in dieser Konfiguration für die Massenfertigung kleinerer Tabletten empfiehlt. Durch den Einsatz anderer Stempelformate (EU1″441 oder EU1″) sind mit 24 beziehungsweise 27 Stationen auch Tabletten mit einem Durchmesser bis 25 mm möglich. Mit dieser Ausstattung erreicht die Maschine einen Ausstoß von 145.800 Tabletten/h. Über ein Terminal, das sich neben der Maschine befindet, kontrolliert der Anwender sämtliche Parameter der Presse. Das Bedienen erfolgt an der Schnittstelle von Mensch und Maschine über einen Touchscreen und ein Keyboard. Mit der Bediensoftware Visual sind alle Funktionen der Maschine intuitiv zu steuern. Besonders hilfreich ist der Schnellzugriff auf die wichtigsten Funktionen über zwölf Piktogrammtasten. Die Bedieneinheit sowie die gesamte Maschine sind nach dem TRI-easy-Design konzipiert, das den Bediener in den Mittelpunkt der Produktion stellt. Es zielt darauf ab, die Anwendung der Maschine in den drei Dimensionen Betrieb, Umrüsten und Warten zu vereinfachen. Das ermöglicht den sicheren Betrieb, weltweit und unabhängig vom Qualifikationslevel der Bediener. Der Schulungsaufwand ist zudem gering, da die Bedienung bei allen Maschinen der Baureihe identisch ist.

Umrüsten in Rekordzeit
13.45 Uhr: Schichtwechsel. Bereits 800.000 Tabletten hat die Maschine des Kunden innerhalb der ersten Schicht produziert. In der zweiten Schicht soll der Ausstoß nur 200.000 Tabletten betragen, allerdings muss das Personal die Maschine vorher komplett umrüsten und auf ein anderes Produkt einstellen. Bei älteren Maschinen des Kunden haben lange Umrüstzeiten immer wieder zu spürbaren Einbrüchen der Produktionskapazität geführt. Hier konnte das Unternehmen mit dem System des Herstellers von Tablettenpressen spürbare Verbesserungen realisieren und die bestehenden Produktionsanlagen durch besondere Qualifikationen in der Umrüstung ergänzen. In ihren 875 Einsatzstunden hat sie insgesamt 20 verschiedene Produkte hergestellt. Mit dem Reinigen und Umrüsten war ein Bediener dabei im Durchschnitt sechs Stunden beschäftigt, was einer Verbesserung von 20 % entspricht. Die Umrüstzeit könnte der Kunde allerdings noch weiter verkürzen, wenn er als Teil seiner Umrüstung den Rotor wechseln würde. Außerdem kann ein zusätzlicher Satz an Maschineninnenverkleidung, Tablettenablauf und Absaugung die Reinigungszeit weiter minimieren. Mit diesen Maßnahmen wäre eine Umrüstzeit von 3 h zu erreichen. Möglich ist dies vor allem durch anwenderoptimierte Technologien: Die Presszelle ist so konzipiert, dass alle Bauteile der Maschine beim Umrüsten und Reinigen gut zugänglich sind. Das Füllsystem kann das Personal komplett werkzeugfrei montieren und die Maschinenkonstruktion ermöglicht einen einfachen Rotorwechsel. Darüber hinaus ist die Maschine die einzige in ihrer Klasse mit automatisch verstellbaren unteren und oberen Druckrollen, Druckmessdosen mit integriertem Messverstärker und Antrieben mit einem Wegmesssystem. Das hat zur Folge, dass Anwender nach dem Rotorwechsel keine Referenzmarken mehr anfahren müssen und die Messdosen vollständig über die Software am Terminal kalibrieren können.

Verschleißteilfrei, wartungsfrei
Beim Umrüsten auf neue Produkte profitiert der Bediener auch vom platzsparenden Tablettenablauf: Der durch die Säule geführte kurvengesteuerte Ablauf ermöglicht einen freien Zugang zu allen Seiten der Maschine. Der Ablauf lässt sich in zwei Minuten herausnehmen, auseinanderbauen und reinigen. Zwei weitere Minuten dauert es, den unteren Tablettenablauf und den Kanal für Schlechttabletten zu reinigen. Nach zweieinhalb Minuten ist der Tablettenablauf schließlich wieder komplett montiert. Auch die Absaugeinrichtung ist auf das Umrüsten optimiert und ist flexibel beim Anschluss an das Absaugsystem. Sie lässt sich beim Produktwechsel in kurzer Zeit demontieren, reinigen und wieder einsetzen. Im Praxiseinsatz beim Kunden hat es drei Minuten gedauert, die Absaugung zu zerlegen und zu reinigen. Der Zusammenbau der Platte für die Absaugung hat weitere eineinhalb Minuten beansprucht, eine Höheneinstellung ist nicht notwendig. Um 21.45 Uhr ist das Produktionsziel erreicht: 1 Mio. Tabletten in zwei Chargen inklusive Umrüsten. Das System steht im Anschluss allerdings nicht still, sondern produziert in der Nachtschicht bis 6.00 Uhr morgens weiter Tabletten. Das Herzstück, das diese permanente Produktion ermöglicht ist das Zusammenspiel von Maschinensoftware kombiniert mit dem Torque-Direktantrieb; ein hochpoliger Synchronmotor mit optionaler Wasserkühlung. Durch die hohen Drehmomentdichten im Bereich niedriger und mittlerer Drehzahlen sowie Kombination hoher Überlastfähigkeit mit guten Rundlaufeigenschaften, ist dieser Motor gut für den Antrieb von Tablettenpressen geeignet. Außerdem ist die Applikation durch den Wegfall wesentlicher Verschleißteile wie Getriebe und Riemenantrieb im Antriebsraum praktisch wartungsfrei – ein entscheidendes Merkmal für den erfolgreichen Dauereinsatz.

 

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Heftausgabe: Februar 2014

Über den Autor

Jörg Gierds, Leitung Produktmanagement bei Fette Compacting
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