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Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement

Produktion Ein Titan in

Produktion Ein Titan in der Präzisionsbearbeitung Daetwyler erreicht mit Mikrowasserstrahlschneiden deutlich höhere Genauigkeiten Per Mikrowasserstrahlschneiden kann TRINON Titanium eine Reihe hochpräziser Medizinprodukte nun deutlich günstiger fertigen, freut sich Firmengründer Miroslaw Pienkowski (links), der hier zusammen mit einem Mitarbeiter einen Schneidprozess beobachtet. Extreme Präzision: Wenn beim Schneiden Toleranzen unter 0,1 mm gefordert sind, kommt bei TRINON Titanium die Microwaterjet F4-Anlage zum Einsatz. Bilder: TRINON Titanium / Daetwyler Mit dem Mikrowasserstrahlschneiden erzielt Trinon Titanium in Sachen Präzision und Kosten deutliche Verbesserungen. Trinon, der Spezialist für anspruchsvolle Teile aus Titan mit einem Schwerpunkt bei Medizinprodukten, konnte mit der Microwaterjet-Anlage von Daetwyler neue Produkte mit Toleranzen im µm-Bereich ins Programm aufnehmen. Bei manchen bestehenden Bauteilen ließen sich die Herstellungskosten durch das neue Verfahren deutlich senken. Hintergrund zu Trinon Titanium Die Produktpalette des Unternehmens für Medizintechnik, Industrie und Design spiegelt diesen Universalanspruch in Bezug auf den Werkstoff Titan wider: Eine 17,8 Meter lange und 358 kg schwere Skulptur aus 420 Einzelteilen aus 1,5 mm dickem Titan zählt ebenso dazu wie Uhrenteile oder eben Implantate und Geräte für die Medizintechnik. Hier bietet Trinon Titanium mehrere selbst entwickelte Produktserien für den Dentalbereich und die Kieferchirurgie an, entwickelt und fertigt aber auch Teile im Kundenauftrag, beispielsweise wenige Millimeter große Mittelohrimplantate oder Systeme zur Knochenfixierung in der Orthopädie. Das Unternehmen nutzt seine Kompetenz auch, um fast weltweit Schulungen für bislang mehr als 2000 Chirurgen durchzuführen. Mit dem Geschäftsprinzip „alles, was in Titan herstellbar ist“ geht eine breite Palette an Fertigungsverfahren einher, die das Unternehmen am Produktionsstandort in Narva einsetzt: CNC und konventionelle Bearbeitung, Drehen, Fräsen, Bohren, Biegen, Stanzen, Tiefziehen, Montieren, Drahterodieren, Anodisieren, Beschichten, Laserbeschriften, Laserschweißen, Wasserstrahlschneiden – und seit Juni 2012 auch das Mikrowasserstrahlschneiden. Wobei die sehr große Fertigungstiefe auch der Tatsache geschuldet ist, dass es an geeigneten Zulieferern vor Ort mangelt. Die Microwaterjet F4-Anlage An der Microwaterjet F4-Anlage von Daetwyler Industries schätzt Firmengründer Pienkowski vor allem die extreme Präzision, die mit dieser hoch interessanten Technologie erreicht wird. Mit der neuen Anlage ist Trinon Titanium nun in der Lage, feinste Teile aus sehr dünnen Blechen oder Folien viel einfacher zu fertigen. Bei speziellen Titan-Meshs für die Medizin aus 0,1 mm dünnem Titan gestaltete sich die Bearbeitung immer schwierig. Kein mechanisches Verfahren war dafür geeignet. Letztlich produzierte man sie aufwendig mit Ätzverfahren. Mit der Microwaterjet können jetzt einige solcher Produkte viel leichter gefertigt werden. Die Fertigung von Präzisionsteilen für Uhren ist für Trinon Titanium sogar erst mit dem Mikrowasserstrahlschneiden möglich geworden. Ab Toleranzen unter 0,1 mm kommt der Microwaterjet zum Zug Über eine Anlage zum klassischen Präzisionswasserstrahlschneiden verfügt das Unternehmen schon seit mehreren Jahren, so dass man die grundsätzlichen Vorteile der Wasserstrahltechnologie als eines kalten und materi- 30 meditronic-journal 1/2013

Produktion Das Mikrowasserstrahlschneiden hat die Tür zu drastisch gesteigerter Präzision im µm-Bereich aufgestoßen. Speziell für Anwendungen in der Medizintechnik wie bei TRINON Titanium kommen die Microwaterjet-Anlagen mit Einhausung zum Einsatz. alunabhängigen Trennverfahrens bereits zu schätzen gelernt hatte. Fertigungstoleranzen von 0,1 mm waren damit problemlos realisierbar, Werte von 0,05 mm dagegen nur noch mit sehr großem Aufwand. Ab Toleranzanforderungen von weniger als 0,1 mm setzt das Unternehmen daher das Mikrowasserstrahlschneiden von Daetwyler ein. Die aktuellen Microwaterjet F4-Anlagen erreichen Positioniergenauigkeiten im µm-Bereich. Ihre reproduzierbare Maschinenfähigkeit liegt im Bearbeitungsbereich von 600 x 1000 mm bei ±1/100 mm. Ermöglicht wird diese Präzision durch Maschinenbau vom Feinsten. Dazu gehören ein sehr stabiles Maschinenbett und ein beidseitig gelagertes Portal, das über zwei Kugelrollspindeln angetrieben wird. Damit die Positioniergenauigkeit im µ-Bereich eingehalten werden kann, wurden unter anderem Glasmaßstäbe über die volle Länge installiert. Inzwischen sind die Anlagen mit einem Schneidkopf verfügbar, der einen nur noch 0,2 mm dicken Wasserstrahl erzeugt, dem als Schneidmittel ein sehr feinkörniges Abrasiv zugefügt wird. Damit können filigranste Teile hergestellt werden. Selbst Bohrungen mit Durchmessern bis zu 0,3 mm lassen sich noch mit einem kreisend einstechenden Wasserstrahl erstellen. Materialeigenschaften werden beim Schneiden nicht beeinträchtigt Gerade für Implantate in der Medizintechnik ist neben der Präzision noch ein weiterer Vorteil des Schneidens per Wasserstrahl wichtig: Es handelt sich um ein kaltes Verfahren. Das erlaubt zum einen das Trennen fast jedes beliebigen Werkstoffs. Und das Schneiden erfolgt ohne Beeinträchtigung der Materialeigenschaften. Beispielsweise bei der Bearbeitung von Titan per Drahterodieren bildet sich eine Oxidschicht, die je nach Wärmebelastung mehr oder weniger tief in das Material reicht. Dadurch werden auch die mechanischen Eigenschaften der Werkstücke beeinträchtigt, was beispielsweise in der Medizintechnik und Luftfahrtindustrie oft nicht akzeptabel ist. Diese Einschränkungen fallen beim Wasserstrahlschneiden weg, so dass der Spielraum der Entwickler bei der Materialauswahl deutlich vergrößer wird. Miroslaw Pienkowski ist mit seiner Mikrowasserstrahlanlage sehr zufrieden. Als er von den ersten Microwaterjet-Anlagen hörte, war er noch skeptisch, erinnert er sich. Aber als die Experten von Daetwyler ihm am Firmensitz in Bleienbach die Möglichkeiten der Anlage demonstrierten, entschied er sich ziemlich schnell. Und er sieht noch deutliches Potenzial bei dieser Technologie, weil die Grenzen noch weitgehend unbekannt sind. Im Produktionsalltag testet sein Unternehmen immer noch die Limits der Anlage aus. Und gemeinsam mit Daetwyler arbeitet man auch an weiteren Optimierungen des Verfahrens. Schneiden mit dem Wasserstrahl – kalt und universell Die wichtigsten Vorteile des Mikrowasserstrahlschneidens sind: • keine Gefügeveränderungen • keine thermischen Belastungen • geringe mechanische Belastung • spannungsfreies Schneiden • geringe Schnittfugenbreite • minimale Nachbearbeitung • kaum Grat an Schnittkante • frei wählbare Schnittqualität • keine Werkzeugkosten MDC Max Daetwyler AG industries@daetwyler.com www.daetwyler.com Titan-Mesh: Die Fertigung derartiger Implantate aus Titanfolien mit 0,1 mm Durchmesser oder weniger konnte TRINON Titanium per Mikrowasserstrahlschneiden erheblich vereinfachen. meditronic-journal 1/2013 Filigran und doch stabil: Bei Produkten wie dieser Zeckenzange kann das Mikrowasserstrahlschneiden als „kaltes“ Trennverfahren punkten: Weder Oberfläche noch Materialeigenschaften werden beeinträchtigt. 31

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel