Medizintechnik: Mit maßgeschneiderten Schleifprozessen zu mehr Effizienz und Variantenvielfalt in der Produktion
Geht es um Qualität und Funktionalität, Oberflächengüte oder perfekte Passgenauigkeit, fällt den Schleifprozessen in der Fertigung dieser Produkte eine besondere Bedeutung zu. Da trifft es sich gut, dass die Fachmesse GrindingHub (5. bis 8. Mai) in diesem Jahr parallel zur Medtech (5. bis 7. Mai) auf dem Stuttgarter Messegelände stattfindet. Im Ringen um mehr Effizienz in der Produktion wird die enge Abstimmung entlang der Wertschöpfungskette immer wichtiger.
Allein in Deutschland legt die Medtech-Branche zuverlässig jedes Jahr um rund 5 Prozent zu. Rund 68 Prozent des Umsatzes gehen nach jüngsten Branchenangaben in den Export. So mag es nicht verwundern, dass sich Produktionsunternehmen von diesen Erfolgen angezogen fühlen, insbesondere wenn es darum geht, Rückgänge in anderen Bereichen zu kompensieren. Allerdings sind die Markteintrittshürden hoch, vor allem durch die sehr komplexen Anforderungen der europäischen Medizinprodukteverordnung MDR (Medical Device Regulation). Dessen ungeachtet rückt auch der Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken (VDW), Veranstalter der GrindingHub, die Medizintechnik als wichtigen Wachstumsmarkt in den Fokus. Zuletzt wurde auf dem EMO Economic Forum im vergangenen Jahr in Hannover gemeinsam mit Kundenbranchen über aktuelle Trends in der Medizintechnik diskutiert. Dabei wurden vor allem die hohe Präzision für komplexe, patientenspezifische Geräte, die Flexibilität in der Produktion für individuelle Anpassungen sowie die vollständige Rückverfolgbarkeit über globale Lieferketten thematisiert.
Glatte Oberflächen essenziell
Innovative Schleiftechnik ist vor allem bei Geräten für Diagnostik, Chirurgie und Intensivmedizin oder bei Implantaten und Endoprothetik gefragt. Sollen kranke Gelenke wieder zu schmerzfreien Bewegungen befähigt werden, dürfen an Oberflächen von Prothesen keine Keime anhaften. Bei künstlichen Hüftgelenkskugeln reden Fachleute von einem Oberflächenfinish im Rauheitsbereich von Ra < 0,005 µm. Um schmerzfreie Injektionen zu gewährleisten, sind die Spitzen von Mikro-Injektionsnadeln gratfrei zu schleifen, die einen Durchmesser von vielleicht gerade einmal 0,18 mm aufweisen. Bei metallischen und bioresorbierbaren Stents sorgen glatt geschliffene Oberflächen dafür, Turbulenzen im Blutfluss zu reduzieren.
Nach Schätzungen des Bundesgesundheitsministeriums gibt es derzeit rund eine halbe Million unterschiedlicher medizinischer Produkte. Auch für die Schleiftechnik stellt diese Vielfalt eine Herausforderung dar. Neben hohen Anforderungen an die Präzision geht es dabei auch um die Bandbreite der eingesetzten Werkstoffe, die von Titan- und Cobaltchrom- über Edelstahllegierungen bis zu Keramiken reicht.
Aufeinander abgestimmtes Gesamtsystem als Ziel
„Vor allem bei sehr anspruchsvollen Prozessen, komplexen Formgebungen, hochfesten, schwierig zu bearbeitenden Werkstoffen sowie bei Toleranzen im µ-Bereich sind unsere Lösungen im Einsatz“, erläutert Christoph Müller, Head of Sales bei Dr. Kaiser Diamantwerkzeuge. „Vom Präzisionsschleifen von Titan-Stiften und Knochenbohrern bis hin zu optischen Geräten und der Herstellung von Dentalbohrern bietet die Medizintechnik ein weites Feld“, so der Experte.
Als Hersteller von hochpräzisen Schleif- und Abrichtwerkzeugen erkennt das Unternehmen aus dem niedersächsischen Celle wachsende Potenziale im Bereich der Medizintechnik. „Im aktuellen Spannungsfeld zwischen Kostendruck einerseits und gestiegenen Anforderungen an Qualität, Prozessstabilität oder auch Nachhaltigkeit andererseits setzen unsere Kunden immer mehr auf maßgeschneiderte Entwicklungen und Prozessoptimierungen“, sagt Christoph Müller. Ein aufeinander abgestimmtes Gesamtsystem anstelle von Einzelkomponenten sei dabei der Schlüssel zu mehr Effizienz. Ergänzend zu den Produkten gewinne daher der Bereich der Anwendungstechnik immer stärkere Bedeutung, sei es im Know-how-Transfer in Seminaren, digitaler Unterstützung per App oder im hauseigenen Versuchsfeld sowie Prozessauslegungen und -optimierungen beim Kunden vor Ort.
Kontinuierliche Forschungs- und Entwicklungsarbeit
Den stärkeren Fokus auf Prozessoptimierung bestätigt auch Marie-Sophie Maier, Geschäftsführerin des Schleifmaschinenherstellers Adelbert Haas in Trossingen. Sie sieht in der Medizintechnik derzeit vor allem drei zentrale Herausforderungen: den Wunsch nach höherer Prozesssicherheit, steigende Anforderungen an Präzision und Reproduzierbarkeit sowie eine zunehmende Variantenvielfalt. Dazu seien automatisierte oder zumindest teilautomatisierte Umgebungen Voraussetzung. „Entscheidend ist aus unserer Sicht das durchgängige Zusammenspiel von Maschine, Software, Spann- und Messtechnik“, betont die Geschäftsführerin.
Jährlich werden auf Schleifmaschinen von Adelbert Haas nach eigenen Berechnungen des Unternehmens rund 2,4 Millionen Knie-Endoprothesen hergestellt. Mit der erheblichen Rüstzeitersparnis, schneller Programmierung, dem kombinierten Schleifen und Fräsen sowie dem Abrichten im Prozess rechnen sich Investitionen in entsprechende Maschinen sehr schnell, so das Unternehmen.
Marie-Sophie Maier betont, dass die Medizintechnik zu den anspruchsvollsten Anwendungsfeldern überhaupt gehört. „Wir sind kontinuierlich in anwendungsnahen Entwicklungs- und Forschungsprojekten eingebunden, vor allem an der Schnittstelle zwischen Schleifprozess, Software und Messtechnik“, so die Geschäftsführerin. Neben der weiteren Steigerung der Prozessstabilität liege der Fokus auf der datenbasierten Optimierung von Schleifprozessen sowie der Integration von Closed-Loop-Lösungen. Ein Closed-Loop-System ermöglicht die nahtlose Integration von Bearbeitungs- und Messmaschinen. Die Software sorgt dafür, dass Daten aus der Bearbeitungsmaschine direkt an die Messmaschine übertragen werden. Das Messprotokoll kommt zur Maschine zurück, die notwendige Korrekturen dann selbstständig vornimmt. Die Projekte entstehen in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern sowie wissenschaftlichen Einrichtungen.
Trend zu flexiblen Maschinen- und Softwarekonzepten
Für die Zukunft sieht Marie-Sophie Maier einen klaren Trend: „Wir erleben die zunehmende Funktionsintegration bei medizinischen Bauteilen bei gleichzeitig strengeren regulatorischen Anforderungen.“ Für Schleifexperten bedeute dies, dass Prozesse nicht nur hochpräzise, sondern auch transparent, reproduzierbar und dokumentierbar sein müssen. Zusätzlich gewinnen flexible Maschinen- und Softwarekonzepte an Bedeutung, um neue Werkstoffe, komplexe Geometrien und wechselnde Anforderungen effizient abbilden zu können.
Dieser Trend dürfte auch in Stuttgart Thema werden. Für die Schleifexperten sind die parallel stattfindenden Messen ein Gewinn. „Als Aussteller auf der GrindingHub freuen wir uns darüber und hoffen auf Synergieeffekte mit der MedTech“, sagt Christoph Müller. Besucherinnen und Besucher haben übrigens mit nur einem Ticket Zugang zu beiden Veranstaltungen.
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Autorin: Cornelia Gewiehs, freie Journalistin, Rotenburg (Wümme)
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