Rundschleifmaschinen in der Medizintechnik Präzision für die Gesundheit

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Von der Hüftprothese bis zu Instrumenten der Zahnmedizin – Rundschleifmaschinen kommen bei der Herstellung unterschiedlichster medizintechnischer Komponenten zum Einsatz. Studer zeigt anhand seiner Anlagen, welche Anforderungen dabei an Fertigungstechnologie, Software und Automatisierung gestellt werden.

Wissenschaftliche und technologische Fortschritte haben die medizinische Versorgung in den vergangenen 150 Jahren verändert. Dank moderner Diagnostik und Hygiene sowie moderner Medikamente, Therapien und Instrumente lassen sich heute viele Krankheiten und Verletzungen behandeln, für die es früher nur eingeschränkte Behandlungsmöglichkeiten gab.

Einen Beitrag zu dieser Entwicklung leisten auch Hersteller von Werkzeugmaschinen, darunter Schleifmaschinen. Sie stellen die Anlagen bereit, auf denen medizinische Instrumente und Geräte oder die Werkzeuge für deren Herstellung produziert werden. Fortschritte in der Fertigungstechnologie können damit auch neue Möglichkeiten für die Medizintechnik eröffnen. In diesem Bereich ist unter anderem die Fritz Studer AG tätig, die 1912 in der Schweiz gegründet wurde.

«Heute fertigen unsere Kunden mit modernen Studer-Anlagen Produkte für unterschiedlichste medizinische Bereiche, seien es Präzisionsbohrer für Knochen, Nadeln für Rückenmarknarkosen oder Hüftgelenkprothesen. Auch im Dentalbereich gibt es viele Anwendungen», sagt Stephan Siebner, Gebietsverkaufsleiter bei Studer. Die Anforderungen an Genauigkeit und Bauteilqualität sind dabei hoch. Beispielsweise erreichen zahnmedizinische Bohrer je nach Antrieb mehrere hunderttausend Umdrehungen pro Minute.

«Komponenten wie Implantate, chirurgische Instrumente und Diagnostikgeräte haben häufig komplexe Geometrien und bestehen aus schwer zerspanbaren Materialien wie Titan, Edelstahl oder Keramik», erklärt Pascal Würsch, Area Sales Manager bei Studer. Bei der Auslegung der Schleifprozesse sind deshalb neben der Genauigkeit auch Wiederholbarkeit, Oberflächenintegrität und Prozesssicherheit zu berücksichtigen – insbesondere in kontrollierten und zertifizierten Fertigungsumgebungen.

Von der Hüftprothese bis zu Instrumenten der Zahnmedizin

Für diese Aufgaben setzt Studer auf unterschiedliche Schleiftechnologien und Maschinenkonfigurationen. Beispielsweise kommen die Radien-Innenrundschleifmaschinen «S121 Radius» und «S131 Radius» bei der Herstellung von Hüftgelenkkugeln und Hüftpfannen zum Einsatz. Diese Komponenten moderner Hüftprothesen bestehen aus biokompatiblen Materialien wie Titan oder Keramik und sind für einen langfristigen Verbleib im Körper ausgelegt.

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Die «S121 Radius» eignet sich nach Herstellerangaben mit dem «StuderGuide»-Führungsbahnsystem und Achsantrieben mit Linearmotoren für das Schleifen komplexer Werkstücke aus harten Materialien. Die «S131 Radius» bietet darüber hinaus einen erweiterten Schwenkbereich der B-Achse und bis zu vier Spindelpositionen.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel sind Dentalinstrumente, die mit der Universal-Rundschleifmaschine «S31» hergestellt werden. Diese geometrisch komplexen Werkzeuge werden in Dentallaboren zur Herstellung von Zahnprothesen oder Schienen eingesetzt. Die «S31» kann Zahnfräser aus Hartmetall bearbeiten und lässt sich dank eines Baukastensystems für solche Aufgaben konfigurieren. Zur Ausstattung gehören frequenzgesteuerte Motorschleifspindeln und ein hochauflösendes Direktmesssystem. Auch Knochenraspeln für die Orthopädie und Chirurgie lassen sich mit der «S31» bearbeiten.

«Tatsächlich kommen viele Modelle von Studer weltweit für unterschiedliche Medizintechnik-Komponenten zum Einsatz», bestätigt Würsch. Nach Angaben des Unternehmens stehen die Schleifanlagen sowohl bei grossen Konzernen als auch bei kleinen Zuliefererbetrieben.

Wettbewerbsfähig bleiben

Die Medizinindustrie ist global aufgestellt, entsprechend stehen Fertigungsbetriebe im internationalen Wettbewerb. «Der Druck, Kosten zu sparen und die Effizienz zu steigern, ist überall spürbar, gleichzeitig steigen die Ansprüche an Qualität», sagt Siebner. Auch der demografische Wandel stellt die Branche vor Herausforderungen: Einerseits kann er die Verfügbarkeit von Fachkräften in der Fertigung einschränken, andererseits erhöht eine alternde Bevölkerung die Nachfrage nach Medizintechnik.

Neben Schleifmaschinen bietet das Unternehmen deshalb selbst entwickelte Software wie «StuderWIN», «StuderPictogramming» und «StuderSIM» sowie integrierte Lösungen zum Profilieren, Messen und Generieren von Konturen an. Diese unterstützen bei der Umsetzung komplexer Schleifaufgaben. Die Rundschleifmaschinen verfügen zudem über die Hard- und Softwarearchitektur «C.O.R.E.» von United Grinding. Über das Touchpanel lassen sich Maschinenfunktionen intuitiv bedienen und Produktionsdaten in Echtzeit auswerten. «Diese digitalen Werkzeuge sind gerade für Mitarbeitende mit weniger Schleiferfahrung echte ‹Game Changer› für eine hochwertige und schnelle Fertigung mit herausragenden Ergebnissen», betont Würsch.

Daneben gewinnt die Automatisierung zunehmend an Bedeutung. Sie kann den Personalbedarf senken und eine Serienfertigung über längere Laufzeiten hinweg ermöglichen. Für die Medizintechnik kann sich daraus ein weiterer Vorteil ergeben, denn weniger manuelle Handhabung verringert das Kontaminationsrisiko. «Studer kann seinen Kunden durch einen modularen Ansatz komplett automatisierte Lösungen mit standardisierten Ladern, Robotern und Schnittstellen anbieten, aber auch individuelle Setups sind möglich», erläutert Siebner.

Auch für die Zukunft rechnen Siebner und Würsch mit weiteren Fortschritten in der Medizintechnik. Potenzial sehen sie unter anderem in der künstlichen Intelligenz und in Entwicklungen der Fertigungstechnologie. Als Beispiel nennen sie die Umsetzung der berührungslosen Abrichttechnologie «WireDress» für das Aussen- und Innenschleifen.

(neu)

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