Sfruttare i dati di processo nello stampaggio a iniezione medicale per migliorare la garanzia di qualità e l'efficienza

Il settore dei dispositivi medicali era molto diverso da quello odierno quando l’ingegnere Daniel Kormann ha iniziato a lavorarci nel 2009. Sebbene fosse stata istituita una gestione della qualità per garantire prodotti sicuri e affidabili, i produttori di dispositivi medicali erano ancora riluttanti ad applicare metodi come la misurazione della pressione nella cavità nello stampaggio a iniezione. Negli ultimi dieci anni, la misurazione di questo parametro durante la produzione è diventata uno standard industriale, poiché fornisce informazioni affidabili sulla qualità sia del processo che del prodotto. Allo stesso modo, la digitalizzazione e l'automazione del monitoraggio dei processi hanno fatto passi da gigante. Daniel Kormann, responsabile dello sviluppo commerciale per la plastica presso Kistler, discute lo stato del monitoraggio e del controllo dei processi alla luce degli attuali sviluppi, quali l'intelligenza artificiale e le nuove normative.

Daniel, quali cambiamenti importanti ha visto nella sua carriera nel settore della tecnologia medica?
“Durante la mia esperienza nel settore dei dispositivi medicali, ho assistito a diversi cambiamenti importanti. Nel 2009, quando ho iniziato, le aziende erano ancora scettiche nei confronti della misurazione della pressione nella cavità. Quelle che hanno continuato a integrare la tecnologia erano principalmente interessate a utilizzarla per il monitoraggio diretto dei processi, ignorando opportunità più sofisticate. Quando sono entrato in Kistler, uno dei progetti principali era la creazione di ComoNeo, un sistema di monitoraggio dei processi che rappresentava un notevole miglioramento rispetto alla soluzione precedente, ComoInjection. Grazie a un software progettato specificamente per lo stampaggio a iniezione, ComoNeo offriva un'esperienza utente molto migliore e ha rapidamente riscosso un grande successo sul mercato. Ha inoltre suscitato grande interesse nel settore MedTech. Per soddisfare le esigenze dei produttori di dispositivi medici, abbiamo creato un gruppo interno all'azienda che riunisce esperti nei settori delle applicazioni plastiche e della produzione avanzata. Aumenta la domanda di soluzioni di processo integrate che documentino e ottimizzino tutti i parametri di processo rilevanti. Il sistema di monitoraggio di processo ComoNeo di Kistler, ad esempio, misura con precisione la pressione in tutte le cavità dello stampo e confronta la curva risultante con quella nominale. ComoNeoPREDICT utilizza l'intelligenza artificiale per prevedere la qualità del prodotto sulla base delle curve di pressione e temperatura della cavità. Nel complesso, vedo un grande potenziale inesplorato nelle soluzioni digitali per migliorare la garanzia di qualità e aumentare l'efficienza”.

In quali settori le aziende MedTech stanno già utilizzando soluzioni digitali per ottimizzare i processi di stampaggio a iniezione?
“Attualmente esistono moduli software e algoritmi che consentono il controllo automatico dei parametri del processo di stampaggio a iniezione quando la curva di misurazione si discosta da una curva ideale predefinita. Ad esempio, se la pressione nella cavità misurata da sensori diretti, indiretti o senza contatto è troppo alta o troppo bassa, il sistema può regolare automaticamente il punto di commutazione. Il modulo software ComoNeo Multiflow di Kistler bilancia il riempimento di più cavità in modo molto efficiente. Analizza le differenze di tempo di riempimento tra le cavità in base alla pressione della cavità. Quindi regola automaticamente i valori impostati degli ugelli del canale caldo per ottenere un riempimento più simultaneo. L'uso dell'automazione sta diventando sempre più importante a causa della crescente carenza di lavoratori qualificati in officina. Mentre i primi apportano una grande competenza in materia di materiali, i secondi hanno una vasta conoscenza nel monitoraggio dei processi di giunzione e assemblaggio. Unendo le forze, il team ha visto l'immenso potenziale della raccolta e dell'analisi di dati di processo significativi nel campo della tecnologia medica. Ciò ha portato Kistler a diventare l'unico fornitore dell’ottimizzatore di processo Stasa QC, che consente al sistema di monitoraggio del processo di fornire una documentazione efficiente e automatizzata dei piani sperimentali e di eseguire le corrispondenti analisi dei dati di processo”.

Ha citato il monitoraggio della qualità e la garanzia della qualità. Quali sono gli aspetti specifici nel settore MedTech in questo caso? “La gestione della qualità e la garanzia della qualità sono essenziali nel settore dei dispositivi medici, poiché vengono fabbricati prodotti altamente sensibili. Normative quali le Good Manufacturing Practice (GMP) negli Stati Uniti e le Medical Device Regulations (MDR) in Europa impongono alle aziende di rispettare standard rigorosi e sempre più completi. Secondo il motto “Ciò che non è documentato non esiste”, l'intero processo di produzione deve essere documentato. Questa necessità di una documentazione completa esercita una forte pressione sulle aziende”.

Dove vede ancora un potenziale inesplorato per migliorare l'efficienza?
“Sebbene i sistemi basati su algoritmi siano già in uso, esistono due aree in cui possiamo migliorare e promuoverne l'accettazione. In primo luogo, quando si tratta di convincere i produttori di dispositivi medici di una soluzione che non hanno ancora provato, è importante dimostrare che i sistemi automatizzati per lo stampaggio a iniezione sono facili da configurare e utilizzare. Lavoreremo a stretto contatto con i nostri clienti per imparare dalle loro esperienze e migliorare i nostri prodotti nel loro complesso, rendendoli ancora più facili da usare. In secondo luogo, la formazione è fondamentale. Le offerte di formazione professionale non solo aiutano le aziende a riconoscere i vantaggi di una soluzione digitale per il loro caso d'uso specifico, ma supportano anche i dipendenti a diversi livelli nell'applicazione delle stesse”.

L'intelligenza artificiale è molto in voga al momento, ma in che modo può aiutare gli stampatori a iniezione nella loro produzione quotidiana?
“Un modo per sfruttare l'intelligenza artificiale risiede sicuramente nell'analisi dei dati e nelle previsioni automatizzate basate su di essi. La chiave in questo caso è una piattaforma di gestione dei dati di processo all'avanguardia come AkvisIO di Kistler. Essa integra apparecchiature di produzione e misurazione come sensori o macchine per lo stampaggio a iniezione e raccoglie i loro dati grezzi. Quindi elabora i dati e rende comparabili quelli provenienti da fonti diverse. Gli algoritmi di apprendimento automatico possono quindi utilizzare i dati per trarre ulteriori conclusioni sulle prestazioni dell'intera linea di produzione, per prevedere le esigenze di manutenzione e persino le anomalie. La nostra visione è che un giorno l'algoritmo sarà in grado di prevedere eventi che non si sono mai verificati prima. Per trasformare questa visione in realtà e coinvolgere gli utenti nel nuovo modo di utilizzare i dati, il nostro ampio team di data scientist si concentra sull'usabilità e sull'esperienza utente. AkvisIO elabora e analizza dati di processo ad alta risoluzione da utilizzare direttamente come base per il processo decisionale. Ciò elimina il passaggio aggiuntivo dell'interpretazione e rende i dati più accessibili. Naturalmente, l'utente può anche aggiungere la propria interpretazione dei dati ai risultati in base alla propria esperienza. Poiché la necessità di IA continua a svilupparsi all'interno del settore, abbiamo impostato AkvisIO in modo modulare. Lavorare con i clienti e identificare le loro esigenze specifiche ci consentirà di aggiungere funzionalità o moduli specifici su misura per una particolare applicazione o gruppo di utenti. Un'area di applicazione potrebbe essere il controllo avanzato dei processi di stampaggio a iniezione, comprese le tendenze e le previsioni, che potrebbe rendere i processi ancora più efficienti e robusti, soprattutto in termini di consumo di energia e materie prime”.

Oltre alla digitalizzazione, ci sono altri temi chiave che influiscono attualmente sulla tecnologia di misurazione dei dispositivi medicali?
“All'interno dei nostri settori di riferimento, l'economia circolare e in particolare l'uso di materiali riciclati sono attualmente gli argomenti più urgenti. Sebbene quest'ultimo aspetto non sia ancora presente nel campo della tecnologia medica a causa delle normative, la situazione potrebbe cambiare presto se saremo in grado di fornire una soluzione che compensi in modo affidabile e automatico le fluttuazioni di processo. Quando i produttori di  dispositivi medicali inizieranno a utilizzare percentuali maggiori di materiali riciclati nei loro processi di produzione, la tecnologia di misurazione diventerà ancora più importante, senza però subire cambiamenti sostanziali. I materiali fusi contenenti materiali riciclati hanno una viscosità fluttuante e, di conseguenza, i parametri che indicano le variazioni di viscosità, come la pressione nella cavità, devono essere costantemente monitorati per garantire un'elevata uniformità del prodotto. Anche in questo caso, l'intelligenza artificiale potrebbe essere utile per rilevare e persino prevedere anomalie nei processi di stampaggio a iniezione”.

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