Laborautomation: Roboter im Einsatz für die Lebensmittel­sicher­heit

Von manueller Arbeit zur roboterbasierten Automatisierung

Eurofins Dr. Specht Express GmbH ist ein nach DIN 17025 zertifiziertes Labor und untersucht Lebens- und Futtermittel qualitativ und quantitativ auf insgesamt 800 verschiedene Pestizide. Schnelligkeit ist oberstes Gebot: Wenn vormittags eine Probe eingeht, muss das zugehörige Analyseergebnis spätestens um 16 Uhr vorliegen. Denn von der Analyse hängen kritische Prozesse ab, etwa wenn ein Container mit Lebensmitteln im Hafen wartet oder eine Produktion stillsteht, bis die Probe untersucht wurde. Auch unter größtem Zeitdruck muss die Analysequalität verlässlich hoch bleiben.

Bislang hat das Laborpersonal sämtliche Prozessschritte, die bei der Pestizidanalytik anfallen, manuell durchgeführt. Aber: Diese Art von Routinearbeit haben etwas Monotones und verlieren mit jeder neuen Generation an Fachkräften an Beliebtheit. Angesichts des Fachkräftemangels ist es für Arbeitgeber ein entscheidender Wettbewerbsvorteil, dem Laborpersonal repetitive „Handarbeit“ abzunehmen.

Kollege Roboter übernimmt

Eine zentrale Herausforderung bei der Konzeption der automatisierten Anlage war es, die komplexen Prozesse im Labor auf einzelne automatisierbare Bewegungsabläufe zu reduzieren. Die Anlage war das erste Automatisierungsprojekt, entsprechend häufig mussten die Verantwortlichen umdenken. „Zu Beginn war es kaum vorstellbar, was die Roboter an Tätigkeiten abnehmen können. Entsprechend hat Eurofins sich gemeinsam mit dem Partner Elbatron Stück für Stück an die Lösung herangetastet. Hinzu kommt der extrem hohe Anspruch an Genauigkeit in den Prozessen, insbesondere beim Dosieren. Hier kommt dem Labor der Umstand zugunsten, dass Roboter eine geringe Fehlerquote bei einer hohen Wiederholgenauigkeit erreichen. 

Herzstück der neuen Anlage sind drei ABB-Sechsachsroboter vom Typ IRB 1200. Ihre große Reichweite und Arbeitshöhe, gepaart mit dem großen Bewegungsumfang prädestiniert sie für filigrane Applikationen dieser Art. Zudem passen die Dimensionen der Roboter gut zur Baugröße der Roboter-Anlage. Darin werden die Proben nun vollautomatisch mit einer hohen Präzision und Wiederholgenauigkeit bis zum messfertigen Probenextrakt aufbereitet. 

Nach der Eingabe der Proben befüllen Roboter die Trays, die jeweils zehn Proben fassen. In einer Rüstzeit sind bis zu 200 Proben prozessierbar, insgesamt lassen sich in 24 Stunden bis zu 400 Proben bearbeiten. Nach der Bestückung mit Probenbehältern fahren die Trays mit den Proben an einem Fließband zur Dosierstation. Dort entnimmt ein Roboter mit einer Pipette die benötigte Menge Flüssigkeit – die Dosierung erfolgt auf den Mikroliter genau. An den Probenbehältern sind QR-Codes mit Informationen zur Art der Probe angebracht, die vom Roboter gescannt werden. Nach Extraktion und einer Salzzugabe schüttelt ein Roboter die Probe. Anschließend wird sie in eine Zentrifuge mit insgesamt 16 Plätzen gegeben. Nach dem Zentrifugieren füllt ein Pipettierarm die behandelte Probe in die Vials. Die Mitarbeitenden im Labor müssen zum Schluss nur noch die messfertigen Vials entnehmen.