Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erosives Drehen macht das Erodieren für die Medizintechnik wirtschaftlicher

17.06.2009
Der Trend zur Miniaturisierung in der Medizintechnik treibt die Entwicklung beim Erodieren voran – zum einen mit hochpräzisen Spannmitteln und entsprechender Peripherie, damit Standard-Erodiermaschinen die Anforderungen erfüllen können. Zum anderen wurde mit dem erosiven Drehen ein Verfahren entwickelt, das die Begrenzung von Bauteiltoleranzen bis auf wenige Mikrometer möglich macht.

Die Medizintechnik ist eine Wachstumsbranche. Schon heute stellen rund 16 000 Unternehmen rund 10 000 Produkte für den medizintechnischen Markt her und das Wachstum geht steil nach oben.

Insbesondere ist davon auszugehen, dass speziell die Tendenz zur Miniaturisierung fortschreitet. Dabei stellen sich immer wieder Fragen nach der Vereinfachung des Herstellungsprozesses oder schlicht und einfach, ob solche Produkte überhaupt prozesssicher hergestellt werden können. Oft sind dafür Fertigungsverfahren der Mikrobearbeitung gefragt und genau hier ist die funkenerosive Bearbeitungsmethode prädestiniert, beispielsweise das erosive Drehen.

Toleranzen von 0,001 mm sind keine Seltenheit

Ultrapräzise Spannmittel, hochgenaue Rundteiltische und Rotierspindeln helfen, die Genauigkeitsanforderungen der Branche zu erfüllen, um Gelenkimplantate, Zahnimplantate, Teile für Mikropumpen und Biopsiegeräte, Nadeln für die Hirnchirurgie oder Produkte für das Venenfräsen und Herzschrittmacher in höchster Qualität herzustellen. Bei vielen dieser Teile sind Toleranzen von 0,001 mm keine Seltenheit.

Höchste Präzision ist die eine Seite, Wirtschaftlichkeit die andere. In Zusammenarbeit mit Medizintechnikunternehmen und Instituten entwickeln die Konstrukteure von Hirschmann laufend Spannmittel und Mehrfachaufnahmen für die wirtschaftliche funkenerosive Bearbeitung und auch das Fräsen von Medizinteilen. Oft handelt es sich um komplizierte und empfindliche Teile, die nicht mit standardisierten Spannmitteln aufgenommen werden können (Bild 2).

Gelenkimplantate werden mit Drahterodiermaschinen hergestellt

Das hauptzeitparallele Aufnehmen und Voreinstellen außerhalb der Werkzeugmaschine und das Bearbeiten einer Vielzahl von Teilen in einer Aufspannung senkt die Herstellkosten spürbar. Bei der Umsetzung solcher Anforderungen hilft auch lange Erfahrung mit Standardspannsystemen in den Bereichen der Senkerosion und Drahterosion sowie des HSC-Fräsens oder des Wasserstrahlschneidens. Dabei wird stets Wert darauf gelegt werden, dass solche Fertigungslösungen auch automatisierbar sind.

Mit Drahterodiermaschinen, die zu den genauesten Bearbeitungsmaschinen überhaupt zählen, stellt in Verbindung mit einer A-Achse eine Reihe von namhaften Unternehmen beispielsweise Gelenkimplantate her. Die Rohlinge werden mittels Spann- oder Palettiersystemen aufgespannt. Die A-Achse wird dann als sechste Achse simultan von der Drahterodiermaschine gesteuert (Bild 3). Im Englischen wird dafür der Ausdruck „turn while burn“ verwendet. Hinsichtlich von Kontur und Form der Teile bleiben dabei kaum Wünsche übrig.

Direktmesssystem kontrolliert Achsdrehung

Um die geforderten Fertigungsgenauigkeiten der Medizintechnik zu erreichen, werden alle A-Achsen mit einem Direktmesssystem ausgestattet, das Teilgenauigkeiten von bis zu ±2,5 Winkelsekunden ermöglicht. Um diese Genauigkeitsklasse zu verdeutlichen, wird folgendes Anwendungsbeispiel angeführt: Bei einem Werkstück von 180 mm Durchmesser beträgt die Abweichung bei der Indexierung maximal ±0,001 mm. Die A-Achse kann mit einem pneumatisch bedienbaren Futter ausgestattet werden, so dass der Fertigungsprozess automatisiert ablaufen kann.

Im Zusammenspiel einer Drahterodiermaschine und einer zusätzlichen Rotationsachse eröffnen sich mannigfaltige Möglichkeiten für die Herstellung rotationssymmetrischer Teile. Die zu bearbeitenden Rohlinge werden dabei in die Rotierspindel aufgenommen. Bei Drehzahlen bis zu 1500 min-1 kann nun mit dem Draht der Erodiermaschine jede beliebige Kontur an dem rotierenden Teil hergestellt werden.

Hohe Oberflächengüte beim erosiven Drehen

Die Vorteile des sogenannten erosiven Drehens liegen in der Oberflächengüte und besonders auch darin, dass filigrane Teile prozesssicher hergestellt werden können, weil bei dieser Fertigungsmethode kein seitlicher Bearbeitungsdruck entsteht, wie zum Beispiel beim Rundschleifen. Definierte Stege, Spitzen, Scheiben oder Kugeln im Bereich von Millimetern bis zu wenigen Mikrometern sind mit einer hohen Oberflächenqualität realisierbar.

Um diese Ergebnisse erzielen zu können, hilft außer der Rundlaufgenauigkeit der Spindel ein patentiertes Spannsystem für runde Teile, das eine Ausrichtung von Rundlauf und Taumel nahezu auf null ermöglicht (Bild 4). Typische Anwendungsbeispiele des erosiven Drehens in der Medizintechnik sind die Herstellung von Nadeln für die Hirnchirurgie, von Bauteilen für Herzschrittmacher, von Werkzeugen für das Venenfräsen sowie Biopsiegeräte, aber auch die Fertigung von Formkernen und Ausstoßerstiften für das Mikrospritzgießen zur Herstellung medizinischer Geräte oder Produkte. Bei dieser Kombination von Drehen und Erodieren ist der Werkstückwechsel ebenfalls automatisierbar.

Jüngste Entwicklung auf dem Gebiet des erosiven Drehens ist eine kombinierte Rotier- und Positionierspindel. Sie ermöglicht nicht nur ein erosives Drehen, in der gleichen Aufspannung können auch Flächen angeschnitten werden (Bild 5). Das erhöht die Wirtschaftlichkeit.

Dipl.-Kfm. Horst Schneider ist kaufmännischer Geschäftsführer der Hirschmann GmbH in Fluorn-Winzeln.

Horst Schneider | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/spanende_fertigung/articles/192002/index2.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Untersuchung klimatischer Einflüsse in der Klimazelle - Werkzeugmaschinen im Check-Up
01.02.2018 | Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik

nachricht 3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten
23.01.2018 | Universität Kassel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics