Zoller: Werkzeugeinstell- und -messgeräte Optisch messen für genaue chirurgische Instrumente

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Zoller Schweiz GmbH

E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte

Walter Meier (Fertigungslösungen) AG

FN NIEDERHAUSER AG

Schlanke Bohr- und Fräswerkzeuge für die Chirurgie misst die Friedrich Daniels Medical GmbH in Aldingen mit einem Einstell- und Messgerät «smartCheck 450» von Zoller. Verglichen mit taktilen Messverfahren erweist sich das als deutlich produktiver, zuverlässiger und einfacher.

Auf mehr als 50 Maschinen auf dem Stand der Technik – darunter eine Vielzahl an Kurz- und Langdrehautomaten, CNC-Schleifmaschinen sowie Richtmaschinen – produziert die Friedrich Daniels Medical GmbH in Aldingen chirurgische Instrumente für die Orthopädie und die Traumatologie. Zur Produktion erläutert Stefan Hafen, Leiter der Fertigung für Bohrer und Gewindeschneider in Aldingen: «Auf Langdrehautomaten, Rundschleifmaschinen und Schleifmaschinen fertigen wir zahlreiche hochpräzise, schlanke chirurgische Bohrwerkzeuge zum navigierten Operieren. Die Werkzeuge verfügen häufig über spezielle Schneiden- und Nutprofile sowie anspruchsvolle Rundlaufeigenschaften. Bisher war es äusserst zeit- und arbeitsaufwendig, diese Werkzeuge in der laufenden Produktion zu messen und ihre Präzision zu verifizieren.»

Besser optisch als taktil

Wie Stefan Hafen weiter berichtet, habe sich taktiles Messen als ungünstig erwiesen. «Schlanke Werkzeuge mit bis zu hundertfacher Länge verglichen zum Durchmesser neigen dazu, selbst bei kleinen Antastkräften zu verbiegen», führt er aus. Im Kontakt mit Tillmann Zoller, Vertriebsspezialist beim Technologieunternehmen E. Zoller GmbH & Co. KG, habe man die Vorteile optischer Messtechnik erkannt. Dazu sagt Tillmann Zoller: «Berührungslos können wir auf unseren Werkzeugeinstell- und -messgeräten der Baureihe ‹smartCheck› problemlos auch schwierige Schneiden- und Verzahnungsgeometrien erfassen und auf weniger als 0,01 mm genau messen. Um fortlaufend das Fertigen schlanker chirurgischer Werkzeuge zu überwachen, eignet sich ein solches Messgerät also ideal.»

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Robustes Messverfahren für raue Umgebung

Zum Messen spannen die Fachkräfte in Aldingen die gedrehten und geschliffenen Bohr- und Fräswerkzeuge in Aufnahmefutter. Diese setzen sie in die Aufnahme des Mess- und Einstellgeräts «smartCheck 450». Dabei stehen die Werkzeuge senkrecht. Das vermeidet ein Durchbiegen und ermöglicht, zuverlässig auch den Rundlauf schlanker Werkzeuge zu messen. Auf dem grossen Farbbildschirm des Einstell- und Messgeräts «smartCheck 450» können dann wahlweise mit Durch- oder Auflicht die Werkzeuggeometrien an der Spitze und am Umfang betrachtet werden. Zum Messen legt das Bedienpersonal parametrierbare Radien, Winkel und Raster an. Somit wird das Messen robust, also unabhängig von individuellem Beurteilungsvermögen. Ein weiterer Vorteil des optischen Messverfahrens ist, dass es auch in rauen Umgebungsbedingungen (Schwingungen, Erschütterungen, Lärm) zuverlässig arbeitet. Es kann also fertigungsnah genutzt werden.

Schwierige Geometrien erfassen

Das optische Messverfahren mit Durch- und Auflicht der Einstell- und Messgeräte «smartCheck» erfasst selbst kleinste komplexe Geometrien. Das betrifft beispielsweise stark gedrallte Nuten auf Knochenbohrwerkzeugen, deren Durchmesser von der Werkzeugspitze konisch oder rotationsparabolisch zunimmt. Wie Stefan Hafen berichtet, kann er optisch auch den Rundlauf von Werkzeugen erkennen, die sich taktil gar nicht erfassen lassen. «Das betrifft beispielsweise Knochenbohrer, die wegen individuell gedrallter Schneidengeometrie keine definierte Spitze haben. Allein mit Auflicht kann man am Bildschirm ein Schneidenzentrum bestimmen, auf das sich weitere Messungen referenzieren, um den Rundlauf und die Durchmesser der Schneiden am Umfang zu bestimmen», erläutert Stefan Hafen.

Tillmann Zoller führt aus: «Solche komplexen Geometrien kann man schnell und einfach mit dem optischen Messverfahren erfassen. In einem Ablauf lassen sich der Rundlauf und die Profilform messen. Das gelingt zunächst ohne aufwendiges Rüsten und Programmieren des Messgeräts.» Speziell schwierige Schneiden- und Verzahnungsgeometrien kann man einfach am Farbbildschirm mit Hilfe von Zeichnungsdaten (DXF-Dateien) vergleichen, um die Genauigkeit der Profilform zu beurteilen.

Messabläufe automatisierbar

Selbstverständlich ermöglichen die Einstell- und Messgeräte «smartCheck» von Zoller auch, automatisiert zu messen. Speziell zum Messen in Serien und für häufig wiederkehrende Werkzeuggeometrien sind bereits automatische Messabläufe in der Software integriert. Als Option können die Spezialisten von Zoller individuelle Messprogramme erstellen und integrieren.

Zum Messen wählt das Personal einfach anhand von Symbolen am Touchscreen die Grundform der zu messenden Werkzeuggeometrien. Auf Tastendruck fährt das Einstell- und Messgerät seine Optik zum Messen an die relevanten Geometrien, die als Messpunkte programmiert sind. Die Messergebnisse werden als Liste angezeigt und wahlweise gespeichert. So protokollieren und dokumentieren Einstell- und Messgeräte der Reihe «smartCheck » die gemessenen Werkzeuge.

Auf Wunsch kalibrieren und zertifizieren

Speziell in der Medizintechnik sind nahezu sämtliche Fertigungsschritte rückverfolgbar zu dokumentieren. Zudem müssen eine Vielzahl an Prozessen nach speziellen Normen und Richtlinien ausgeführt werden und validiert sein. Um dies zu gewährleisten, sind beispielsweise Messgeräte wiederholt zu kalibrieren. «Dafür stellen wir als Option unseren Kalibrierservice zur Verfügung. Er erinnert automatisch und rechtzeitig an die auszuführenden Kalibrierarbeiten, die meist in regelmässigen Intervallen auszuführen sind», berichtet Tillmann Zoller.

Der Pleidelsheimer Hersteller verwirklicht sämtliche Einrichtungen und Geräte zum effizienten und prozesssicheren Werkzeug-Handling bei spanend fertigenden Unternehmen. Über den kompletten Lebenszyklus lassen sich mit Geräten, Software und Systemen von Zoller spanende Werkzeuge physisch und digital erfassen, messen, prüfen, verwalten und lagern.

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