(openPR) Personalisierung lautet der wichtigste Trend in der Medizintechnik: Nicht mehr der Mensch wird an das Produkt angepasst, sondern es entsteht maßgeschneidert für den Patienten. Entsprechend individuell muss auch die Produktionstechnik ausfallen. Worauf es beim Maßschneidern von Werkzeugmaschinen ankommt, berichten zwei Experten von TBT Tiefbohrtechnik.
Wie ein Who-is-who der Medizintechnik-Branche liest sich die Kundenliste der TBT Tiefbohrtechnik GmbH + Co. aus Dettingen/Erms, auf der alle namhaften Hersteller und ihre Zulieferer stehen. Seit Jahrzehnten verbindet das süddeutsche Unternehmen eine enge Partnerschaft mit dieser sehr anspruchsvollen Branche: TBT setzt dabei auf universelle Maschinentechnik, die sich individuell an den entsprechenden Anwendungsfall anpassen lässt. Im Wandel befinden sich auch die ergonomischen Anforderungen: Die Kunden wünschen sich Maschinen, die sich leicht und intuitiv bedienen lassen. Aber auch das Thema Industrie 4.0 beeinflusst die Maschinenkonzepte: Die Anwender legen Wert auf leicht verkett- und automatisierbare Produktionsanlagen, die sich auch mannarm in einer sogenannten Geisterschicht betreiben lassen.
Ein aktuelles Beispiel dafür sind die Maschinen der ML200- und ML250-Baureihen. „Es handelt sich um sehr kompakte Maschinen, die wenig Platz benötigen“, erklärt Technologieentwickler Dr.-Ing. Thomas Bruchhaus. „Außerdem lassen sie sich einfach bedienen. Es können damit auch Mitarbeiter ohne spezielle Tiefbohr-Erfahrung arbeiten.“ „ML200 und ML250 sind für rotationssymmetrische Bauteile ausgelegt“, ergänzt Vertriebsleiterin Dipl.-Ing. Annette Coors. Die Medizintechnik-Branche kauft in der Regel nicht eine Maschine, sondern einen Prozess. „Wir beraten den Kunden, worauf es beim Auslegen der Maschine und des Prozesses ankommt“, betont der Technologieentwickler.
Die Hygiene spielt eine Hauptrolle bei der Herstellung von medizintechnischen Produkten, die in den Körper des Menschen implantiert werden. So müssen Implantate sehr sauber sein. Daher legt TBT besonderen Wert auf den Einsatz von Komponenten, die sich zur Aufbereitung und Reinigung der speziellen, medizintechnischen Tiefbohröle eignen. Außerdem sind bei Implantaten Anhaftungen von fremdem Material nicht erlaubt, denn sie können zu Unverträglichkeiten und Reaktionen im menschlichen Körper führen.
Ein wichtiger Schritt zum Vermeiden von Anhaftungen ist die Auswahl des richtigen Werkstückspannsystems. TBT setzt auf speziell entwickelte Werkstück-Lünetten. „Die Lünetten dürfen keine Spuren und Anhaftungen auf den Werkstücken hinterlassen“, erklärt die Vertriebsleiterin. „Ein externes Institut hat mit dem Rasterelektronenmikroskop im Auftrag eines Kunden festgestellt, dass bei unseren Lünetten keinerlei Anhaftungen auftreten.“ Zusätzliche Spülung verhindert die Anhaftung beim Spannen der Werkstücke zwischen den Konen.
Eine ebenso kritische Situation ergibt sich beim Anbohren des Werkstücks: Üblicherweise kommt hier eine Bohrbuchse zum Einsatz, die am Werkstück anliegt. Das ist jedoch beim Bearbeiten von Implantaten nicht erlaubt. Dr. Bruchhaus: „Wir positionieren die Buchse rund ein 1/10 mm vor dem Werkstück, damit die Buchse nicht das Werkstück berührt.“
Bei mannarmem Betrieb der Maschine legen viele Kunden Wert auf Sicherheitseinrichtungen. Coors: „Die Maschinen der ML-Baureihe sind so ausgelegt, dass sie sich mit Druckentlastungsklappen und Feuerlöschanlagen problemlos ausrüsten lassen. Da das eingesetzte Tiefbohröl beim Tiefbohrprozess in einem geschlossenen Kreislauf ist, kann sich eigentlich kein zündfähiges Gemisch bilden.“
Die Vielfalt der mit ML-Maschinen zu bearbeitenden Medizintechnik-Werkstücke ist hoch: So lässt sich spielend ein großes Teile-Spektrum tiefbohren (üblicherweise im Bereich: Länge 15 bis 400 mm; Durchmesser 1,3 bis 8,0 mm). Gefragt sind in der Regel hohe Präzision und Oberflächenqualität. So weisen Tiefbohrungen in medizintechnischen Teilen eine Länge von bis zu 400 mm und Toleranzen hinsichtlich des Bohrungsverlaufs von 30 µm und einen Ra-Wert von 0,8 µm auf. Eine weitere Herausforderung sind Spezialaufträge, bei denen TBT die Prozesse anpassen muss. „Bei längeren Bauteilen wird auch schon mal von zwei Seiten gebohrt“, berichtet der Technologieentwickler. „Die Präzision der Bohrung wird hier mit einem Stift überprüft. Fällt er durch, ist es eine gute Bohrung.“
Hinzu kommt, dass die Form der Teile stark variiert. „Es handelt sich beispielsweise um Knochennägel oder -schrauben, die bereits ein Außen-Gewinde aufweisen“, berichtet Annette Coors. „Diese Bandbreite müssen wir mit unserem Spannkonzept abdecken.“ Damit der Kunde eine große Anzahl an Produkten auf der ML-Baureihe bearbeiten kann, lassen sich die Maschinen schnell und leicht umrüsten. Der Operateur zieht übrigens durch die Bohrung den sogenannten Kirschnerdraht, der Knochennägel und –schrauben am gebrochenen Knochen positioniert und fixiert.
Eine weitere Herausforderung sind die schwer zerspanbaren Werkstoffe: Häufig bohren TBT-Kunden die hochfeste Titanlegierung TiAl6V4 oder den speziell für Implantate geeigneten, austenitischen Edelstahl 1.4441. Dr. Bruchhaus: „Die hohe Kunst besteht darin, die Prozesse und ihre Parameter an diese Werkstoffe, das jeweilige Werkstück und die Zerspanungsaufgabe individuell anzupassen.“ Das gelingt naturgemäß besser bei einem Maschinenhersteller, der wegen jahrzehntelanger Erfahrung mit vielen Kunden und Prozessen über das nötige Know-how verfügt.
Das Zerspanen dieser sehr anspruchsvollen Werkstoffe steht und fällt mit der Antriebstechnik: TBT hat speziell für seine Tiefbohrmaschinen mit einem bekannten Lieferanten ölgekühlte Hochfrequenzspindeln entwickelt. Annette Coors: „Die HF-Spindeln sind so ausgelegt, dass der Anwender mit ihnen auch noch mit einem abgenutzten Werkzeug eine hohe Taktzeit erreicht. Das senkt auch die Kosten für die Einlippenbohrer und damit die Lebenszykluskosten der Maschinen.“
Die Maschinen der ML200- und ML250- Serie gibt es wahlweise mit einer, zwei oder vier Spindeln. „Einige Kunden setzen den Einspindler bevorzugt bei Kleinserien, größeren Teilen oder größerer Teilevielfalt ein“, erläutert die Sales Managerin. „Doch die meisten Anwender beginnen mit einem Zweispindler, der manuell beladen wird, um später auf vierspindlige Maschinen mit automatischer Ladeeinrichtung umzusteigen, wenn die Stückzahlen der Werkstücke steigen und die Serien größer werden.“
Trotz der für Schwerzerspanung nötigen robusten Bauweise benötigen die Maschinen der Baureihe ML nur wenig Platz: Die kompakte Maschine lässt sich mit einem Kran einschließlich des im Maschinenbett integrierten Kühltanks und der Kühlmittelaufbereitung anheben und in kurzer Zeit umsetzen. Weil sich die Platzierung der für die Automatisierung nötigen Peripherie zum Be- und Entladen individuell anpassen lässt, benötigt auch eine automatisierte Maschine sehr wenig Platz.
Die Ansprüche der Medizintechnik-Branche an das Tieflochbohren wandeln sich: Die Lastenhefte der Kunden fordern immer höhere Präzision. Dr. Bruchhaus: „Doch auch diese Forderung können wir leicht erfüllen, weil wir den Prozess nicht zuletzt dank jahrzehntelanger Erfahrung komplett beherrschen. Zugute kommt uns dabei, dass wir auch die Tiefbohrwerkzeuge selbst entwickeln und herstellen.“ „Bei sehr anspruchsvollen neuen Projekten führen wir auch Versuchsreihen in unserer Lohnbohrabteilung durch, da hier die Möglichkeit besteht, auf ein großes Spektrum an TBT-Maschinen zurückzugreifen“, ergänzt die Vertriebsleiterin. „Nur so lässt sich ein Prozess optimal auslegen.“
