Un KR AGILUS en la producción de endoscopios proporciona una visión clara de su interior

En KARL STORZ, en la localidad suiza de Widnau, se crean desde el verano de 2021 tapas oculares automatizadas para endoscopios. Un KR AGILUS descarga al equipo desde entonces y ha acelerado la producción. Una historia de éxito suabo-suiza.

"Teníamos una máquina de soldadura que ya tenía sus años y que, desgraciadamente, ya no funcionaba de forma muy fiable". Así describe Sarah Mühleck, directora de la sede de KARL STORZ en Widnau/Suiza, el motivo de la automatización. Esto fue a finales de 2020, por lo que su equipo empezó a buscar una solución eficiente e innovadora. Fundada en 1945, KARL STORZ es sinónimo de endoscopios de alta calidad, instrumentos médicos y equipos de la más alta calidad. Alrededor de 8300 empleados en todo el mundo son responsables del desarrollo, la producción, la venta y el servicio de los 15 000 productos. En Tuttlingen, en Württemberg, se encuentra la sede central de la empresa, pero también se fabrica en los EE. UU., Estonia y Suiza. No muy lejos del lago de Constanza, en Widnau, se fabrican componentes ópticos para endoscopios, como los oculares, que permiten ver el interior del cuerpo y, por tanto, tienen que ser extremadamente herméticos y limpiables.

Pick&Place: Un KR AGILUS forma parte de la producción de endoscopios en Widnau. Carga las piezas en bruto y recoge las piezas listas © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Del monótono trabajo manual a la instalación de soldadura por láser

El proceso específico que requería el nuevo sistema de soldadura consistía en la unión de un manguito de acero inoxidable con el vidrio de cobertura fijado en un anillo de acero inoxidable. Ambos forman parte de la denominada tapa ocular del endoscopio. Esta permite al cirujano ver sin obstáculos los órganos huecos o las cavidades corporales durante las intervenciones endoscópicas Para ello, era indispensable el trabajo manual. Los empleados colocaban los componentes en la máquina y los retiraban de nuevo tras el proceso de soldadura: siempre un manguito y un anillo con vidrio de cobertura para soldar encima. "Poco a poco quitamos a nuestros empleados esas tareas monótonas, repetitivas y estresantes", señala Sarah Mühleck.

La colocación del vidrio de cobertura en la cápsula requiere destreza, al igual que Pick&Place por parte del robot. Una tarea ideal para el KR AGILUS © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Automatización, paso uno: encontrar un sistema de soldadura

El equipo de Widnau buscaba una solución automatizada. En cuanto al proceso de soldadura propiamente dicho, el sistema preferido ya estaba decidido: La empresa KARL STORZ ha probado desde hace algunos meses el sistema de soldadura por láser 3D TruLaser Station 7000 de la empresa TRUMPF en Ditzingen suiza y estaba muy satisfecho con ella. TRUMPF, fundada en 1923, tiene éxito internacional con su tecnología láser y de sistemas y ahora también con soluciones automatizables. Un enfoque se centra en el corte por láser, la soldadura por láser y la rotulación por láser.

El equipo de KARL STORZ en Widnau se acostumbra rápidamente a trabajar con el nuevo sistema de soldadura por láser 3D © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Paso dos: Recomendación en la zona

15 000 personas trabajan para TRUMPF, y la cooperación con KARL STORZ se ha demostrado durante casi 30 años. Cuando se planteó la automatización de la TruLaser Station 7000, el equipo de TRUMPF pudo recomendar un integrador, convenientemente también en las cercanías. La empresa wbt automation de Gosheim cuenta actualmente con 18 empleados. El director ejecutivo de wbt, Joachim Burkert, se hizo rápidamente con la idea de automatizar parcialmente la producción de tapas oculares. "El nombre de wbt también significa 'Wir bewegen Teile' (movemos piezas), así que nos alegramos de formar parte de él", dice echando la vista atrás. "Aunque los requisitos eran elevados".

Joachim Burkert, director ejecutivo de wbt automation. Su empresa prefiere utilizar robots KUKA © wbt

Paso tres: Aclarar los detalles técnicos de la instalación de soldadura por láser

Joachim Burkert precisa: "Teníamos que acomodar un número muy grande de piezas en un espacio muy reducido, con un pequeño robot en una célula compacta, posicionarlas con precisión en el dispositivo de soldadura y depositarlas. Además, tuvimos que coordinar entre nosotros cómo transportaría exactamente el robot las piezas, ya que queríamos agarrar dos piezas con cada movimiento y unirlas". Para aproximadamente el 98 % de sus proyectos de automatización, wbt automation utiliza robots KUKA, informa Burkert. "La precisión requerida para ello exigía un robot medido con precisión, no uno de serie. Elegimos un KR AGILUS del tipo KR10 R1100, que fue enviado especialmente al campo de entrenamiento de nuevo en KUKA antes de llegar a nosotros". Ahora, entre otras cosas, puede comprobar la posición de los componentes con sus sensores láser y, además de la pinza cuádruple, también puede utilizar un pequeño fuelle de vacío para colocar cada vidrio de cobertura con precisión.

Equipo lleno: El KR AGILUS como robot de manipulación y la TruLaser Station 7000 de TRUMPF para la soldadura por láser 3D © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Paso cuatro: una pareja prometedora

La célula robotizada está acoplada a la TruLaser Station 7000, pero puede extraerse de forma flexible para su mantenimiento. El almacenamiento de piezas contiene cuatro cajones que pueden albergar un total de hasta 960 piezas. El KR AGILUS los utiliza para transportar los componentes a la instalación de soldadura por láser: dos manguitos y los vidrios de cobertura colocados precisamente en ellos para cada proceso de soldadura. Las tapas oculares soldadas terminadas también se almacenan de nuevo en la memoria de la pieza. Joachim Burkert informa de que el robot KUKA tenía los mejores requisitos técnicos: "Hemos unido la acreditada unidad de control de KUKA y el conocido panel de mando con componentes de nuestra empresa. El robot se ha montado en una célula especialmente diseñada para él, la MRC flextray. Mediante Profibus hemos establecido una conexión segura con nuestro control de Siemens , lo que nos permite comunicarnos sin problemas con el sistema TRUMPF".

Pick&Place con la garra especial diseñada por wbt automation. Utiliza un fuelle de vacío para asegurar el posicionamiento de las piezas en bruto © wbt

Paso cinco: Convencer a los escépticos

Wolfgang Karl, que lleva cuarenta años en KARL STORZ y es el especialista en láser de la empresa, admite haber sido escéptico al principio. "Por supuesto, tenía preguntas sobre el desarrollo. ¿cómo agarra las piezas el robot de forma segura? ¿qué ocurre si la garra solo inserta una pieza debido a un error, pero se supone que debe transportar dos piezas al exterior? ¿y cómo podemos asegurarnos de que no haya problemas?" Como respuesta, wbt automation nos proporcionó "una simulación completa de antemano, que ejecutamos con el software de simulación KUKA.Sim", como describe Joachim Burkert. Con la ayuda del gemelo digital, el integrador pudo "mostrar todo el producto incluso antes de que estuviera el hardware", dice Burkert. "Eso disipó mis dudas", subraya Wolfgang Karl.

Wolfgang Karl es el experto en todos los procesos láser de KARL STORZ © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Paso seis: Mantenernos en la vida cotidiana ofreciendo una alta calidad

En combinación con el láser adecuado, en este caso un TruFiber 500 de fibra con 500 vatios, se inició la producción automatizada. Finalmente, solo hubo que convencer a los empleados, que ahora ya no tenían que cargar y descargar una máquina de soldadura, sino, entre otras cosas, llenar los cajones, manejar el robot y encargarse del control de calidad. Sarah Mühleck comenta: "No se ha despedido a nadie, sino que hemos podido compensar una jubilación con la automatización. Pero algunos empleados tenían dudas sobre si estaban a la altura de la nueva tecnología". La empresa wbt formó a los empleados de KARL STORZ tanto en Tuttlingen como en Widnau y les quitó la incertidumbre.

Instalación flexible para la soldadura por láser 3D: El robot puede desconectarse rápidamente del sistema láser en cualquier momento © Stefan Hobmaier, TRUMPF

"Las costuras soldadas son realmente muy buenas"

El balance de Sarah Mühleck después de poco más de medio año: "Todos los empleados pueden manejar el robot y esta estación es incluso especialmente popular en nuestro sistema de rotación". Seis meses después de la primera reunión de todas las partes interesadas, la TruLaser Station 7000 con célula robotizada KR AGILUS empezó a funcionar en Widnau. Con un éxito mensurable: Para la carga y la descarga, que en el trabajo manual requiere una media de diez segundos, el robot necesita dos segundos. Sin embargo, lo más importante es, según Sarah Mühleck: "La calidad es adecuada. Las costuras soldadas son muy, muy buenas. Y el sistema es fiable, no se cae nada".

Sarah Mühleck en el control de calidad: La tapa ocular solo puede utilizarse cuando el vidrio de cobertura y el manguito están perfectamente soldados © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Conclusión: Automatización con carácter de faro

El Dr. Axel Frey, jefe de producto de TRUMPF, también está impresionado por este proyecto de automatización. "Introducir y extraer piezas en un sistema de soldadura por láser, y hacerlo con la máxima fiabilidad del proceso, es algo que puede hacer un empleado, pero, en primer lugar, no a esta velocidad y, en segundo lugar, no de forma constante. Sin embargo, el proceso debe ser constante las 24 horas del día y la calidad debe seguir siendo alta". Con la TruLaser Station 7000 de Widnau, esto es posible. Mucho más: "El proyecto también ha recibido comentarios muy positivos de los técnicos médicos de Estados Unidos a los que lo he presentado. Esta automatización es un proyecto faro en muchos aspectos".

Pick – Place – Soldar! La instalación de soldadura por láser ofrece la máxima calidad para los endoscopios © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Todos los empleados pueden manejar el robot KUKA y esta estación es incluso especialmente popular en nuestro sistema de rotación.

Sarah Mühleck, directora de la sede KARL STORZ de Widnau

Abierto a nuevos desafíos

Para Joachim Burkert, el hecho de que el sistema de soldadura por láser y el robot puedan separarse rápidamente en cualquier momento hace que la solución sea especialmente prometedora para el futuro. "Si KARL STORZ tiene otra tarea para el robot dentro de cinco años, los empleados pueden desacoplar la célula en menos de un minuto y asignar la nueva tarea al KR AGILUS. O se pueden asignar dos láseres diferentes a un KR AGILUS: Durante el día trabaja en el láser uno, por la noche en el láser dos". Sin embargo, por el momento nadie en KARL STORZ de Widnau quiere cambiar nada. Todos están satisfechos con la forma en que las personas, las máquinas y los robots KUKA realizan sus tareas. "Fue", dijo la jefa de la sede Sarah Mühleck de su conclusión, "una muy buena cooperación. Esto hace que te guste repetir algo así".