Steuerung für Dreh- Fräszentren Die passende Ausrüstung für Hochleistungsprodukte

Redakteur: Anne Richter

Hohe Qualität ist bei Medizinprodukten nicht nur ein Merkmal, sondern Voraussetzung. Zur Zulassung müssen zahlreiche Normen und eine lückenlose Dokumentation schon bei der Herstellung erfüllt sein. Heute ist im Weltmarkt Leistungsfähigkeit ein wichtiges Differenzierungskriterium. Doch nur mit leistungsfähiger Produktionsausrüstung lassen sich ebensolche Produkte herstellen.

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Bien-Air ist Spezialist für Medizinprodukte, die ähnlich wie Werkzeugmaschinen arbeiten, also Fräsen, Schneiden, Bohren an Zahnprothesen, Zähnen oder knöchernen Strukturen.
Bien-Air ist Spezialist für Medizinprodukte, die ähnlich wie Werkzeugmaschinen arbeiten, also Fräsen, Schneiden, Bohren an Zahnprothesen, Zähnen oder knöchernen Strukturen.
(Bild: Bien-Air Surgery SA)

Anbieter von Medizinprodukten stehen im globalen Wettbewerb. Noch vor einigen Jahren konnten sich europäische Fertigungsunternehmen dabei ihres Vorsprungs in der Produktqualität sicher sein – insbesondere im Vergleich mit Herstellern aus Schwellenländern oder aus dem asiatischen Raum. Doch zwischenzeitlich haben dort ansässige Hersteller aufgeholt und Qualitätsunterschiede nivelliert: «Heute legen Ärzte und Spitäler weltweit neben der Qualität vermehrt Wert auf eine grösstmögliche Leistungsfähigkeit von Medizinprodukten. Mit der Leistung unserer Geräte können wir uns weiterhin vom Wettbewerb abheben. Aber auch unsere Flexibilität, schnell und gezielt auf Kundenwünsche zu reagieren und Lösungsideen umzusetzen, sowie die entsprechend kurzen Lieferzeiten werden immer wichtiger», erklärt Roland Hasler, CEO bei Bien-Air Surgery. Da das Medizintechnik-Unternehmen, das seinen Hauptsitz in Biel hat, weniger als fünf Prozent seines Umsatzes in der Schweiz erzielt, kennt Hasler die internationalen Märkte und Anbieter sehr gut. Hasler fährt fort: «Zwar hat das Label ‹Swiss Made› noch immer eine gewisse Bedeutung am Markt, aber darauf ausruhen können wir uns nicht.» Für die Fertigung komplexer Teile wurde die Entwicklung und Produktion von Bien-Air deshalb im Jahr 2013 aufgerüstet, mit der Anschaffung von drei «Sinumerik 840D sl»-gesteuerten Dreh-Fräszentren des deutschen Herstellers Carl Benzinger GmbH aus der Baureihe TNI Preciline: In Le Noirmont im Kanton Jura, wo vor allem Prototypen und Vorserien gefertigt werden, steht seither eine Benzinger TNI-B2. Zwei weitere Maschinen dieses Typs sind in der Serienproduktion im Einsatz; sie sind allerdings zwei-kanalig, mit zwei Revolvern und für grössere Stückzahlen und den Mehrschichtbetrieb mit Stangenladern ausgerüstet.

Identische Bearbeitungsqualität in Werkzeugmaschine und Klinik

Bien-Air ist Spezialist für Medizinprodukte, die ähnlich wie Werkzeugmaschinen arbeiten. Während mit den Produkten samt Zubehör für den Laborbereich beispielsweise Zahnprothesen gefräst werden, geht es im chirurgischen Bereich um Bearbeitungen am Patienten: Fräsen, Schneiden oder Bohren von knöchernen Strukturen im Ohren- und Kieferbereich, über Bearbeitungen kleinerer Knochen an Hand und Fuss bis hin zu Arbeiten an Wirbelsäule und Schädel. Die Anwendungen im Dentalbereich, rund um den «Zahnarzt-Bohrer», dürften wohl jedem persönlich bekannt sein: Hier umfasst die Produktpalette über das Sichtbare – wie Handstück, Kabel und Schläuche – hinaus mit Turbinen, Motoren, Antrieben und Steuergerät fast alles, was in den Zahnarztstuhl integriert ist.

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Neben den Bearbeitungsmethoden gibt es weitere Parallelen zwischen der Fertigung und der Anwendung von Medizintechnik. So spielt die komplette, durchgehende Dokumentation eine hervorgehobene Rolle: Bei Medizinprodukten ist der gesamte Herstellungsprozess bis hinunter zum Einzelprodukt valide zu dokumentieren. Dabei arbeitete das Unternehmen schon sehr früh – seit etwa zehn Jahren – papierlos. Die CNC der neuen Maschinen stellt nun unter der Bedienoberfläche Sinumerik Operate passende Funktionen zur Verfügung, wie etwa die Möglichkeit, einfach und per Tastenkombination «Strg. + P» Screenshots zu erstellen oder Dateien z. B. im pdf- oder jpg-Format direkt an der Steuerung zu betrachten. Auch bei der Anwendung von Medizinprodukten am Patienten ist Unterstützung durch die eingesetzte Technik gefragt: Das neue Implantologiesystem iChiropro von Bien-Air registriert und dokumentiert durchgängig sämtliche Geschwindigkeits- und Drehmomentkurven während eines Eingriffs. Diese detaillierte Aufzeichnung wird im klinischen Betrieb zwischenzeitlich immer öfter gefordert.

Komplexe Fertigungen bleiben im Hause

Die Entwicklung und Herstellung von Produkten mit solch hohem Innovationsgrad setzt ein umfassendes Know-how voraus. Die Fertigungstiefe bei diesem Medizintechnik-Hersteller liegt bei fast 80 Prozent. Externe Leistungen erfolgen zum Grossteil von Schweizer Zulieferern. Anspruchsvolles wird jedoch durchgängig im eigenen Haus produziert. Dementsprechend hoch waren die Anforderungen an die drei neuen Dreh-Fräszentren. Vor deren Anschaffung wurde mit diversen Tests die Eignung von Werkzeugmaschinen verschiedener Anbieter analysiert. Die Details eines realen Werkstück-Beispiels zeigen, worauf es ankommt: Die erforderliche Genauigkeit am Aussendurchmesser liegt bei 3 μm, die Oberflächenrauheit bei R = 0,4/0,8 (ohne Polieren) und die kleinste Bohrung hat einen Radius von 0,1 mm.

Die Benzinger-Maschinen (Bild 5) hatten sich bei den Vorab-Tests klar durchgesetzt. Teile von entsprechender Komplexität kommen nun – aus dem Vollen bearbeitet – im Fünf-Minuten-Takt fertig aus der Maschine. Die Perfecbore AG, Betreuer industrieller Anwender in der Schweiz und in Liechtenstein für diesen Werkzeugmaschinenhersteller, war schon zuvor Maschinenpartner von Bien-Air. «Diese Maschinen sind speziell für hochpräzise Komplettbearbeitungen entwickelt, wie sie für die Uhrenindustrie oder die Medizintechnik typisch sind», so Eric Gasser, Leiter Technik/Service bei Perfecbore. «Sie vereinen viele passende Eigenschaften in einem Gesamtpaket und deren Siemens-Steuerung ist nicht nur einfach zu bedienen, sondern bringt auch die notwendige Leistungsfähigkeit für diese Baureihe mit.» Das gilt insbesondere für die Modelle mit mehreren Kanälen: Die Sinumerik ist in der Lage, die einzelnen Werkzeugträger in verschiedenen Kanälen zu verwalten, der Editor lässt sich an die Kanalstruktur der Maschine anpassen und die Simulation bzw. Visualisierung mehrkanaliger Bearbeitungen ist direkt auf der Steuerungsoberfläche möglich.

Für die Maschinen sprach ausserdem, dass sie sich einfach und schnell rüsten lassen. «Bei Stückzahlen von ein paar zehn bis ein paar tausend pro Jahr können wir uns keine langen Einricht- und Umrüstzeiten leisten», erklärt Hasler. «Die Produktion kleinerer Serien von 20 bis 50 Stück ist unser Tagesgeschäft. Wenn das zügig läuft, haben wir den ersten Schritt zur kurzen Lieferzeit gemacht.» Hinzu kam das Wissen, dass die Zusammenarbeit mit und der Service von Perfecbore gut und verlässlich funktioniert: «Eine gewisse räumliche Nähe ist uns beim Service wichtig – einerseits, damit es bei Störungen nicht zu Verzögerungen kommt; andererseits auch, weil wir einen französischsprachigen Service brauchen. Viele unserer Maschinenbediener sprechen ausschliesslich Französisch», erklärt Hasler. Direkt an der Maschinenbedienung gehören Sprachbarrieren der Vergangenheit an, da die Sinumerik von Haus aus mehrere Sprachen mitbringt, Französisch inklusive. Per Tastenkombination «Strg. + L» wechselt die Steuerung augenblicklich zwischen den unterschiedlichen Sprachen hin und her.

Gemeinsam zu Innovationen

Die Aussendienst-Mitarbeiter von Bien-Air sind zwar nicht täglich, aber doch häufig in Spitälern unterwegs. Auf der Suche nach Verbesserungsideen schauen sie den Medizinern in den Operationssälen über die Schulter. So entstand beispielsweise ein Fräserhandstück mit integrierter Kühlung. Es gibt dem Chirurgen eine Hand frei, weil er damit beim Fräsen nicht mehr manuell kühlen muss. Während Weiterentwicklungen, die in den Bereich Gebrauchstauglichkeit und Ergonomie fallen, meist im Unternehmen generiert werden, entstehen medizinische Innovationen fast immer in Zusammenarbeit mit Ärzten. Auch die Idee für eine Mikromotor-angetriebene Säge, die bei Rhinoplastiken, also Eingriffen zur operativen Korrektur der Nase, zum Einsatz kommt, um Hammer und Meissel zu ersetzen, entstand auf diesem Wege. Die Leistungsfähigkeit eines solchen Mikromotors ist zwar durch Eigenschaften wie Geschwindigkeit und Drehmoment definiert – doch erst eine angepasste Spezial-Steuerung ist in der Lage, «alles» aus der winzigen Elektromechanik «herauszuholen». Im Produktsortiment von Bien-Air gibt es deshalb auch Steuergeräte, die solche Instrumente einwandfrei kontrollieren, Drehzahl und Drehmoment regulieren, automatische Drehrichtungswechsel durchführen usw.

Bei der Leistungsfähigkeit immer ein Stück voraus – so gelingt es diesem Anbieter im hochkompetitiven Medizintechnik-Markt zu bestehen. Eine der Voraussetzungen dafür ist die richtige Maschinenausstattung der Produktion. So, wie das richtige Steuergerät alles aus dem Mikromotor holt, trägt auch die Steuerung einer Werkzeugmaschine massgeblich zu ihrer Leistungsfähigkeit bei. Insofern ist die CNC-Ausstattung der jüngsten Präzisionsmaschinen bei Bien-Air die Basis für einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil. <<

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