Die Aufrechterhaltung der Sterilität ist in aseptischen Produktionsumgebungen wie der pharmazeutischen, medizintechnischen und biotechnologischen Industrie von entscheidender Bedeutung. Helbling hat einen Arbeitsablauf zur Optimierung der Roboterbewegungen in solchen Umgebungen definiert, bei dem transiente CFD-Simulationen zur Analyse der Luftströmung während der Roboterbewegungen eingesetzt werden. Diese Analyse ermöglichte es kritische Bereiche zu identifizieren, die anfällig für Verunreinigungen sind und Prozesse wie Fill & Finish zu optimieren, bei denen die Behälter besonders exponiert sind.
Die Studie zeigte, dass schnelle Roboterbewegungen und eine ungünstige Platzierung von Lufteinlässen und Diffusoren den sterilen Luftstrom stören und Turbulenzen und Rezirkulationszonen erzeugen können. Durch eine iterative Kombination von Bewegungsplanung, transienter CFD-Simulation und Optimierung entwickelte Helbling Lösungen zur Verbesserung des Lufteinlassdesigns, zur Minimierung des Bauraums und zur Optimierung der Robotertrajektorien.
Die Stärke von Helbling in diesem Projekt lag in der interdisziplinären Kompetenz in den Bereichen Robotik, Strömungsmechanik und Simulation. Dieser Ansatz ermöglicht eine massgeschneiderte Lösung, welche die Validierungskosten reduziert, die Markteinführung beschleunigt und die Einhaltung der strengen gesetzlichen Vorschriften sicherstellt.
Eckdaten
- CFD-Simulation im stationären Zustand kann dynamische Effekte nicht erfassen
- Neuer Workflow eingeführt
- Bewegungsplanung, Export und Import von Roboterarmbewegungen
- Transiente CFD-Simulation eines Roboterarms in aseptischer Umgebung
- Bewertung kritischer Bereiche mittels Stromlinien und Energie der Turbulenz
- Optimierung der Roboterarmbewegung auf Grundlage der CFD-Simulation
- Optimierung von Lufteinlass und für eine gleichmäßige Luftströmung
- Optimierung der Plattform- und Werkzeuggeometrie
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Unser Beitrag
- Interdisziplinäres Expertenteam
- Robotik- und Simulationskompetenz für nahtlose Integration
- Kombination von Bewegungsplanung, transienter CFD-Simulation und Optimierung
- Aufbau, Durchführung und Auswertung der transienten CFD-Simulation
- Identifikation kritischer Rezirkulationszonen
- Detaillierte Analyse des Strömungsverhaltens während der Roboterarmbewegung
- Bewertung der durch die Roboterarmbewegung verursachten Turbulenzen
- Anpassbare Lösung zur Erfüllung spezifischer Kundenanforderungen
- Reduzierung der Time-to-Market, Entwicklungs- und Validierungskosten
Ergebnis
Der iterative Prozess aus Bewegungsplanung, transienter CFD-Simulation und Optimierung ermöglicht es, die Luftströmungsmuster um bewegte Roboter zu verstehen, ohne teure physische Prototypen oder Rauchversuche durchführen zu müssen. Dies beschleunigt die Markteinführung und reduziert die Entwicklungs- und Validierungskosten. Gemeinsam mit unseren Kunden entwickeln wir massgeschneiderte Lösungen, die Innovation und Präzision in kontrollierte Umgebungen bringen.
