Montagem robótica:uma lição de extrema precisão

O SEYMOUR TRI-21 é uma máquina robótica semi-autônoma, construída pela SEYMOUR Advanced Technologies (SAT). Ele monta microagulhas usadas em cirurgia ocular 400% mais rápido do que anteriormente. Projetado para espaços apertados em uma sala limpa e com três braços robóticos de seis eixos Meca500, o SEYMOUR TRI-21 pode inserir hastes de 25 mm de comprimento em um cilindro oco com apenas 60 micrômetros de folga. Isso é tão grosso quanto um grão de sal ou um fio de cabelo humano!

A farmacêutica espera adicionar seis máquinas SAT adicionais para um aumento de 2000% no rendimento até o final de 2022.

Plano de fundo

Um farmacêutico oftálmico desenvolveu uma microagulha para uso em cirurgia ocular. Na indústria médica, é fundamental que a montagem seja perfeita e estéril, e esta empresa reconheceu a necessidade de uma maneira mais eficiente de montar essas microagulhas.

O objetivo era reduzir significativamente a carga biológica e, ao mesmo tempo, aumentar a produtividade em aproximadamente 70%. Diante desse objetivo agressivo, era de extrema importância contratar um engenheiro de automação que pudesse começar do zero e construir uma solução robótica totalmente nova para atender às suas necessidades muito específicas. Depois de procurar um especialista com esse nível de especialização, a empresa contou com a ajuda da SEYMOUR Advanced Technologies (SAT), um fornecedor autônomo de tecnologia industrial, para criar uma máquina robótica semi-autônoma única que pudesse automatizar um processo de montagem preciso de uma ferramenta cirúrgica.

Desafio

Para criar um processo de montagem automatizado, estéril e preciso para pegar uma haste de 25 mm de comprimento e inserida com precisão em um cilindro oco com apenas 60 micrômetros (0,0015") de folga.

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No ambiente fabril atual, esse processo é realizado manualmente usando uma lupa de alta potência e mãos humanas. Isso é extremamente tedioso e demorado – uma média de apenas 63 microagulhas por hora pode ser produzida com precisão dessa maneira. Há também uma quantidade significativa de desperdício devido à quebra da agulha durante o processo de inserção. Além disso, há uma maior chance de contaminação por "biocarga" (ou seja, o número de organismos contaminados encontrados em uma determinada quantidade de material antes de sua esterilização).

Esta iniciativa irá resolver muitos problemas para a indústria farmacêutica, nomeadamente:

• Agilize o processo de montagem;
• Eliminar desperdícios ou custos desnecessários;
• Esterilize o espaço de trabalho.

Além disso, ao trabalhar no processo de montagem, a SAT percebeu um desafio comum – a agulha não estava exatamente no mesmo local a cada puxão do robô, tornando o processo de inserção extremamente difícil.

Soluções

Em resposta a esses desafios, a SAT criou o SEYMOUR TRI-21, uma máquina semi-autônoma que oferece precisão, esterilização e eliminação de resíduos. Ele contém três robôs Meca500 de 6 eixos que levam uma seringa do ponto A ao ponto B, inserindo o fio de 25 mm na agulha sem falhas.

O que torna a solução SEYMOUR TRI-21 ainda mais confiável é que a microagulha da empresa agora será produzida em um ambiente totalmente automatizado, em comparação com os processos manuais e semiautomatizados usados ​​por outros fabricantes.

• Visão de máquina poderosa
  Esse processo único começa com o objeto sendo pego e colocado sob uma câmera de micro resolução que usa tecnologia de strobing variável, também conhecida como "modularização de luz estruturada". do objeto estão em uma determinada vizinhança.
  
  A espessura, comprimento e retidão são então calculados. Em seguida, o SAT usa esses dados brutos para calcular o erro posicional relativo e mover os robôs para uma nova posição que permita uma montagem precisa. Este processo é crítico, pois as peças internas "flutuam" dentro da casca que é recolhida. Assim, mesmo sendo repetíveis, a janela em que se repetem é muito maior do que a tolerância para montagem das peças, sem prováveis ​​interferências.
  
  

Precisão com aprendizado de máquina

Como dito anteriormente, o processo de automação teve que ser extremamente preciso devido às propriedades dos elementos que estavam sendo montados. É por isso que a SAT implementou o aprendizado de máquina (ML). Ele permitiu que a SAT rastreasse dados automaticamente, aprendesse com os ciclos anteriores e depois ajustasse e agilizasse para ciclos futuros - garantindo que cada inserção de agulha alinhe o fio e a agulha perfeitamente. A meta de taxa de sucesso aceitável é de 90% ou superior com um aumento de 70% na produtividade, ambos os quais serão alcançados com o SEYMOUR TRI-21.

Design:

Era importante que o design do SEYMOUR TRI-21 fosse adaptado às necessidades farmacêuticas. Estes incluíram:

• Identificador de diagnóstico
  O SAT reconfigurou o manípulo perpendicular para uma posição paralela, dando-lhe mais predominância e ao mesmo tempo permitindo restrição mínima de movimento para o usuário. A SAT então estabeleceu um processo para que os dados fossem alimentados na alça, traduzidos por meio de modos de cores que alertam o operador sobre a saúde da máquina para ajudá-lo a gerenciar a manutenção e a manutenção.
  
  
• Sala limpa de nível ISO 7
  O Seymour TRI-21 foi criado com vidro de grau médico para controlar a quantidade de material particulado que pode entrar na máquina para garantir que todas as unidades sejam estéreis de acordo com os requisitos de nível ISO 7. Também foram utilizados rolamentos secos, removendo os contaminantes da graxa do ambiente fabril.
  
  
• Internet das Coisas (IoT)
  Em linha com a Indústria 4.0, o ecossistema conectado da IoT, a SAT fornecerá à empresa uma interface remota de computador, permitindo que ela opere a máquina remotamente em seu telefone ou tablet por meio de um aplicativo.
  
  
• Monitoramento
  Uma máquina que constrói as peças para outra máquina precisa ser cuidadosamente monitorada. Elementos como força, torção, velocidade, aceleração, tempo, pressão, volume, pesos e massas, translação e rotação precisam ser monitorados.

As sete unidades básicas do SI são compostas por:

• • Comprimento - metro (m)
  • Tempo - segundo(s)
  • Quantidade de substância - mol (mole)
  • Corrente elétrica - ampere (A)
  • Temperatura - kelvin (K)
  • Intensidade luminosa - candela (cd)
  • Massa - quilograma (kg)

Ao monitorar esses, ou um subconjunto deles que pertencem ao produto, a solução SAT pode verificar se o produto se torna repetível e previsível, aprimorando e evoluindo a tecnologia.

SAT também monitora e fornece dados para apoiar a operação e as direções. Há uma infinidade de variáveis ​​que afetam a qualidade do produto, mas apenas uma pequena janela onde os produtos operam de forma consistente. Para este projeto, a janela de qualidade foi de 60 micrômetros.

• Pequena pegada, grande produção

No atual espaço de sala limpa de 1.000 pés quadrados, o farmacêutico pode ter no máximo duas pessoas trabalhando em turnos de 8 horas. Cada trabalhador treinado pode produzir aproximadamente 63 unidades/hora ou 1 unidade/min. Durante um turno típico, isso se traduz em uma média de 500 unidades por pessoa.

O novo SEYMOUR TRI-21 de 60" x 42" x 77"h e um operador agora poderão produzir aproximadamente 250 unidades por hora (4/min), ou 2.000 unidades/8h de deslocamento. Isso representa um aumento de 400% no rendimento!




Essas máquinas robóticas modulares podem ser usadas para P&D, bem como para uso comercial de Boas Práticas de Fabricação (BPF). Seis equipamentos diferentes agora podem ser colocados na mesma sala limpa, trabalhando de forma independente, com de dois a 10 operadores trabalhando ao mesmo tempo.

O que vem a seguir?

De acordo com o CEO da SAT, Rob Seymour, "uma vez que o farmacêutico oftalmológico implemente totalmente o uso do SEYMOUR TRI-21, ele aumentará a produtividade geral em pelo menos 70% e alcançará uma taxa mínima de sucesso de 95%. redução da carga biológica." Ele continua, “no próximo ano, a empresa adicionará seis robôs SAT adicionais à sua linha, permitindo que eles aumentem sua produção em 2000% até o final de 2022”.



Uma versão deste artigo apareceu pela primeira vez no site oficial do SAT. Reproduzido com permissão.

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