Der Einsatz minimal-invasiver Operationsverfahren hat in den vergangenen Jahrzehnten stark zugenommen und hält aktuell Einzug in die verschiedenen medizinischen Disziplinen wie Laparoskopie oder Thorakoskopie. Um diese Eingriffe, die sich im Vergleich zu herkömmlichen Methoden durch eine geringere Belastung des Organismus der Patienten auszeichnen, durchführen zu können, werden spezielle chirurgische Instrumente benötigt.
Vor allem die geringe Größe der Operationsbestecke stellt die Hersteller vor die Herausforderungen, die gewünschten Abmessungen der Geräte im μm-Bereich in höchster Qualität zu realisieren. Die Lasermikrobearbeitungsexperten der Deggendorfer GFH GmbH haben daher ein Verfahren entwickelt, um mittels Laserschneiden so genannte Mikro-Dreischneider für minimal-invasive medizinische Eingriffe schnell und wirtschaftlich sinnvoll herzustellen.
„Unser Ziel ist es, die Eigenschaften unserer Lasermikrobearbeitungsanlagen fortwährend zu verbessern und neue Verfahren für ihren Einsatz auf verschiedensten Gebieten zu entwickeln“, sagt GFH-Geschäftsführer Anton Pauli. „Gerade die Herstellung medizinischer Instrumente ist wegen der außergewöhnlich hohen Qualitätsstandards und der unbedingten Präzision bei der Produktion eine immerwährende Herausforderung.“ Durch den Einsatz des Laserschneidens in Verbindung mit einer hochpräzisen Anlagentechnik könne man diese Anforderungen umsetzen und die gewünschten Produkte fertigen. „Dabei lassen sich Eisen- und Nichteisen-Metalle ebenso wie nicht-metallische Stoffe, beispielsweise Keramik oder Saphir, bis zu einer Stärke von 1 mm schneiden“, so Pauli.
Flexible Schneidwinkel ermöglichen feine Geometrien
Auch beim jüngsten Projekt, einem Mikro-Dreischneider für minimal-invasive chirurgische Eingriffe, kamen die Vorteile des Verfahrens zum Tragen: Beim Laserschneiden lassen sich die Schneidwinkel mittels der Trepanieroptik flexibel einstellen, wodurch die Formgebung an der Schneide schnell und einfach verändert werden kann. Dadurch werden beispielsweise rechtwinklige Schnitte im μm-Bereich möglich, die nicht nachbearbeitet werden müssen. „Mittels Lasertechnik lassen sich sehr feine Geometrien realisieren, ohne dass mechanische Kräfte auf das Werkstück einwirken. Auf diese Weise wird einerseits Werkzeugverschleiß verhindert und andererseits die gleich bleibend hohe Qualität des Produkts sichergestellt“, so Pauli. Neben einer hohen Schnittqualität ermöglicht das Mikroschneiden auch rechtwinklige Schnittkanten. Außerdem bildet sich kein Grat am Werkstück, und es entstehen keine Wärmeeinflusszonen.
Um die hohen Bearbeitungsqualitäten zu erreichen, bedarf es neben Hightech-Maschinenkomponenten auch des passenden Werkzeugs: Zum Einsatz kommen so genannte Ultrakurzpulslaser. Sie besitzen die Eigenschaft, Laserpulse im Pico- und Femtosekunden-Bereich zu emittieren und dadurch eine nicht-thermische Bearbeitung zu ermöglichen.
Das Unterbinden der Überhitzung des Werkstücks hat ein gratfreies sowie hochpräzises Bearbeitungsergebnis zur Folge. So bietet die sehr kleine Werkzeuggröße gegenüber Konkurrenzverfahren den Vorteil, dass minimale Schnittspalte umgesetzt und Innenradien in der Größenordnung des Fokusdurchmessers erzielt werden können. Die Schnittflächen weisen dabei eine sehr gute Oberflächenqualität (bis zu Ra 0,2 µm) auf. Aufgrund ihrer Materialunempfindlichkeit lassen sich mit Ultrakurzpulslasern sowohl sprödharte als auch thermisch sensible Werkstoffe, wie Glas, Keramik oder Kunststoffe, bearbeiten, bevor die Produkte in der Medizin zum Einsatz kommen.
Kombination aus Schneid-, Bohr- und Drehprozessen
Neben der Kompetenz im Bereich des klassischen Laserschneidens, hat GFH in den letzten Jahren mit dem Laserdrehen ein eigenes Bearbeitungsverfahren für die Umsetzung komplizierter Geometrien und Formen entwickelt. Die Vorteile des kraftfreien Arbeitens ermöglichen die Umsetzung filigraner Konturen wie sie beispielsweise bei Messtastern und ähnlichen Geräten benötigt werden. Durch die steigenden Anforderungen an das Produkt kommt immer häufiger eine Kombination aus Schneid-, Bohr- und Drehprozessen zum Einsatz. All diese verschiedenen Technologien kann das Unternehmen innerhalb einer Maschine beziehungsweise einer Aufspannung abbilden. Bei der Bearbeitung des Dreischneiders wird die Schneidklinge mittels Laserfeinschneidens bearbeitet und der Griff mit Hilfe des Laserdrehprozesses gefertigt.
Durch die innovative Lasertechnik des Mikroschneidens können darüber hinaus einzelne Arbeitsschritte wie beispielsweise Erodieren oder Schleifen vollständig ersetzt werden. Des Weiteren ist für die Herstellung des Mikro-Dreischneiders die Möglichkeit der Bearbeitung flexibler 3D-Schneidkonturen wichtig. In Kombination ergeben sich daraus bei konstant hoher Qualität deutliche Vorteile im Hinblick auf die Produktionsgeschwindigkeit, die Präzision sowie die exakte Reproduzierbarkeit der Bearbeitungsergebnisse.
www.gfh-gmbh.de
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