Um KR AGILUS na produção de endoscópios oferece visão livre ao interior

Desde o segundo trimestre de 2021 são produzidos de forma automatizada copos da peça ocular para endoscópios na KARL STORZ em Widnau na Suíça. Desde então um KR AGILUS alivia a equipe – e agilizou a produção. Uma história de sucesso suábio-suíça.

"Nós tínhamos uma máquina de solda que ficou obsoleta e infelizmente não trabalhava mais de forma muito confiável". Assim Sarah Mühleck, Gerente local da KARL STORZ, descreve o motivo da filial em Widnau/Suíça mudar para a automação. Isso foi no final de 2020. Então a sua equipe foi buscar uma solução inovadora e eficiente. Fundada em 1945, a KARL STORZ é sinônimo de endoscópios, instrumentos e equipamentos médicos de alta qualidade. Cerca de 8.300 colaboradores a nível mundial são responsáveis pelo desenvolvimento, produção, vendas e serviços de cerca de 15.000 produtos. A sede da empresa está localizada em Tuttlingen em Württemberg, mas a produção ocorre também nos EUA, Estônia e também na Suíça. Próximo ao Lago de Constança, em Widnau, são produzidos componentes ópticos para endoscópios como oculares, que permitem a visão ao interior do corpo e, por isso, devem ser extremamente vedados e limpáveis.

Pick&Place: um KR AGILUS é parte da produção de endoscópios em Widnau. Ele coloca as peças brutas e retira as peças prontas © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Do trabalho manual monótono à instalação de solda a laser

O processo concreto, para o qual o novo sistema de solda era necessário, consistia na união de uma luva de aço inoxidável com o vidro de cobertura encaixado em um anel de aço inoxidável. Ambos são parte do assim chamado copo da peça ocular do endoscópio. Em intervenções endoscópicas, este permite ao cirurgião uma visão livre dentro de órgãos ocos ou cavidades corporais. Para isso, o trabalho manual era imprescindível. Os colaboradores colocavam os componentes na máquina e os retiravam novamente após o processo de solda – sempre uma luva e um anel com vidro de cobertura a ser soldado nele. "Nossos colaboradores são aliviados sucessivamente destas tarefas monótonas, repetitivas e estressantes", comenta Sarah Mühleck.

Colocar o vidro de cobertura sobre a luva requer alta sensibilidade, assim como o Pick&Place através do robô. Uma função ideal para o KR AGILUS © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Automação, passo um: encontrar um sistema de solda

A equipe em Widnau buscou objetivamente uma solução de automação. No que se referia ao processo de solda propriamente dito, o sistema favorecido já estava definido: já há alguns meses a empresa KARL STORZ testou o sistema de solda a laser 3D TruLaser Station 7000 da empresa TRUMPF em Ditzingen, na região da Suábia, e ficou muito satisfeita com ele. Fundada em 1923, a TRUMPF tem sucesso internacional com a sua tecnologia de laser e de sistema e, atualmente, também com soluções automatizáveis. Um dos enfoques está no corte a laser, solda a laser e inscrição a laser.

A equipe na KARL STORZ em Widnau se adaptou rapidamente ao trabalho com o novo sistema de solda a laser 3D © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Passo dois: Recomendação na vizinhança

15.000 pessoas trabalham para a TRUMPF, a cooperação com a KARL STORZ se comprova há quase 30 anos. Quando foi abordada a automação da TruLaser Station 7000, a equipe da TRUMPF pôde recomendar um integrador – convenientemente também nas proximidades. A empresa wbt automation em Gosheim emprega atualmente 18 colaboradores. O Diretor da wbt, Joachim Burkert, logo se empolgou com a ideia de automatizar parcialmente a produção de copos da peça ocular. "O nome wbt também é sinônimo de 'Nós movemos peças', e temos prazer em participar", diz ele olhando para trás. "Mesmo que os requisitos fossem altos."

Joachim Burkert, Diretor da wbt automation. A sua empresa aposta preferencialmente em robôs KUKA © wbt

Passo três: Esclarecer detalhes técnicos da instalação de solda a laser

Joachim Burkert enfatiza: "Era preciso colocar um grande número de peças em espaço extremamente limitado, com um pequeno robô em célula compacta, posicioná-las com precisão no equipamento de solda e depositá-las. Além disso, tivemos que definir com que precisão o robô transporta as peças, uma vez que queríamos pegar e unir duas peças com cada movimento." Para cerca de 98 por cento dos projetos de automação a wbt automation recorre aos robôs KUKA, relata Burkert. "A exatidão necessária para isso exigiu um robô dimensionado com precisão e não um 'da prateleira'. Escolhemos um KR AGILUS do tipo KR10 R1100, que na KUKA foi especialmente enviado mais uma vez ao campo de treinamento antes de chegar até nós." Entre outros, agora ele pode verificar a posição dos componentes com o seu sistema de sensores a laser e, além da garra quádrupla, também usar um pequeno fole de aspiração a vácuo, para posicionar com precisão cada vidro de cobertura.

Equipe harmonizada: o KR AGILUS como robô para o manuseio e a TruLaser Station 7000 da TRUMPF para a solda a laser 3D © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Passo quatro: uma união promissora

A célula de robô está acoplada à TruLaser Station 7000, mas pode ser removida e mantida de forma flexível. O seu armazém de peças contém quatro gavetas, que no total podem alojar até 960 peças. O KR AGILUS retira delas os componentes para transportá-los à instalação de solda a laser – por processo de solda respectivamente duas luvas e os vidros de cobertura posicionados com precisão nas mesmas. Os copos da peça ocular soldados também são colocados novamente no armazém de peças. Joachim Burkert relata que o robô KUKA trouxe consigo excelentes pré-requisitos técnicos: "Nós unimos a comprovada unidade de comando da KUKA e o conhecido painel de operação com componentes da nossa empresa. O robô foi montado em uma célula desenvolvida especialmente para ele, a MRC flextray. Via Profibus estabelecemos uma conexão segura com o nosso comando Siemens, o que nos possibilita a comunicação sem problemas com o sistema da TRUMPF."

Pick&Place com a garra especial concebida pela wbt automation. Ela usa um fole de aspiração a vácuo para garantir o posicionamento das peças brutas © wbt

Passo cinco: Convencer o cético

Wolfgang Karl, há quarenta anos na KARL STORZ e o especialista em laser na empresa, admite que no início estava cético. "Claro que eu tive questionamentos no desenvolvimento. Como o robô apanha as peças, o quão seguro é isso? O que acontece quando, devido a um erro, a garra coloca apenas uma peça, mas duas devem ser transportadas para fora? E como podemos garantir 100 por cento que não haverá nenhum problema?" Como resposta a wbt automation enviou "preliminarmente uma simulação completa, que realizamos com o software de simulação KUKA.Sim", conforme descreve Joachim Burkert. Através do gêmeo digital o integrador pôde "mostrar todo o produto antes que o hardware estivesse lá", segundo Burkert. "Isso acabou com as minhas dúvidas", enfatiza Wolfgang Karl.

Wolfgang Karl é o especialista para todos os processos a laser na KARL STORZ © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Passo seis: Vencer o cotidiano e fornecer alta qualidade

Em combinação com o laser apropriado – neste caso um TruFiber 500 de 500 Watts baseado em fibra – a produção automatizada começou. Por último, era preciso apenas convencer os colaboradores, que agora não precisavam mais carregar e descarregar nenhuma máquina de solda, mas em vez disso, encher as gavetas, operar o robô e assumir o controle de qualidade. Sarah Mühleck relata: "Ninguém foi demitido, pelo contrário, pudemos compensar uma aposentadoria graças à automação. Mas alguns colaboradores tinham dúvidas se estavam à altura na nova tecnologia." A empresa wbt treinou os colaboradores da KARL STORZ, tanto em Tuttlingen como também em Widnau, e acabou com a sua insegurança.

Sistema flexível para a solda a laser 3D: o robô pode ser separado rapidamente a qualquer hora do sistema laser © Stefan Hobmaier, TRUMPF

"Os cordões de solda são muito, muito bons"

O balanço de Sarah Mühleck após pouco mais de meio ano: "Todo colaborador pode operar o robô, e essa estação inclusive é especialmente popular em nosso sistema rotativo." Seis meses após o primeiro encontro de todos os atores, a TruLaser Station 7000 com célula de robô KR AGILUS entrou em serviço em Widnau. Com sucesso mensurável: para a carga e descarga, que no trabalho manual leva em média dez segundos, o robô necessita de dois segundos. Mas segundo Sarah Mühleck, o mais importante é: "A qualidade é boa. Os cordões de solda são muito, muito bons. E o sistema é confiável, nada cai."

Sarah Mühleck no controle da qualidade: somente quando o vidro de cobertura e a luva estão perfeitamente soldados, o copo da peça ocular é utilizável © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Conclusão: Automação com caráter de farol de orientação

O Dr. Axel Frey, Gerente de Produto da TRUMPF, também se mostra impressionado com este projeto de automação. "Colocar e retirar peças em um sistema de solda a laser com máxima segurança de processo – isso é algo que um colaborador pode fazer, mas, em primeiro lugar, não nesta velocidade e, em segundo lugar, não com constância 100 por cento. Mas o processo deve ser constante durante 24/7 e a qualidade deve permanecer alta." Com a TruLaser Station 7000 em Widnau isso dá certo. E mais: "O projeto também recebeu um feedback muito positivo de profissionais de tecnologia médica dos EUA, aos quais eu o apresentei. Esta automação é um projeto com caráter de farol em muitos aspectos."

Pick – Place – Soldar! A instalação de solda a laser fornece máxima qualidade para a endoscopia © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Todo colaborador pode operar o robô KUKA, e essa estação inclusive é especialmente popular em nosso sistema rotativo.

Sarah Mühleck, Gerente local da KARL STORZ Widnau

Aberto para novos desafios

Para Joachim Burkert o fato do sistema de solda a laser e o robô poderem ser separados rapidamente entre si a qualquer hora, torna a solução especialmente promissora para o futuro. "Se em cinco anos a KARL STORZ tiver uma outra função para o robô, os colaboradores podem desacoplar a célula em menos de um minuto e atribuir a nova função ao KR AGILUS. Ou se atribui dois lasers diferentes a um KR AGILUS: durante o dia ele trabalha no laser um, à noite no laser dois." No entanto, atualmente ninguém quer mudar nada na KARL STORZ em Widnau. Todos estão satisfeitos com a forma que as pessoas, máquinas e o robô KUKA executam suas tarefas. "Foi uma cooperação muito boa", resume Sarah Mühleck. "Isso nos dá vontade de repetir algo semelhante."