Gelenke aus der Fräse

Der biotechnische Sektor ist ein schnell wachsender Markt. Die Menschen leben länger, aber ihre Gelenke verschleißen. Die Folge ist, dass jedes Jahr Chirurgen in ganz Europa hunderttausende von Gelenken ersetzen. Mit dem Gelenkersatz werden Erkrankungen wie degenerative Arthritis, angeborene Abnormalitäten oder andere Erkrankungen, die spezielle Gelenkfunktionen beeinflussen, behandelt.

„Hinter der Konstruktion eines jeden Ge- lenkimplantats steht das Ziel, die Mobilität des Patienten wieder herzustellen und zu helfen, seine Schmerzen zu lindern“, erklärt Ralf Merz, Hersteller von Präzisionsteilen für die Medizintechnik. „Deshalb ist die Oberflächenqualität sehr wichtig.“ In seinem Unternehmen in Sankt Ingbert hat sich Merz auf die Entwicklung und Fertigung von hoch-qualitativen medizinischen Komponenten und Gelenkprothesen spezialisiert.

Beim Einsetzen eines Sprunggelenks beispielsweise muss die Oberfläche des aus Titan gefertigten Grundkörpers eine Qualität aufweisen, die zusätzlich eine Titanbeschichtung zulässt. „Denn“, so Merz, „auch Gelenkerneuerungen unterliegen einem Verschleiß. Um eine Revision zu vermeiden, müssen die Gelenkimplantate auf Langlebigkeit ausgelegt sein.“ Für das Fertigen der Freiformflächen an den Sprunggelenken benutzt Merz das vertikale Fünf-Achsen-Bearbeitungszentrum VM-2 des amerikanischen Herstellers Haas Automation Inc. „Wir haben uns für die VM-2 entschieden, da diese Maschine alles beinhaltet, was wir für das Fertigen unserer Teile benötigen“, sagt er. „Wir bestellten zusätzlich die High-Speed Option, den Zwei-Achsen-Dreh-/Schwenktisch TR160, einen Renishaw Spindel-Messtaster und den Taster für die Werkzeugeinstellung.“ Als Software für die Programmerstellung setzt Merz das Esprit CAM-System von DP Technology ein.

Im Januar 2009, nach 25 Berufsjahren im Fertigungsbereich, und davon rund 20 Jahre in der Medizintechnik, gründete Ralf Merz sein eigenes Fertigungsunternehmen mit dem Schwerpunkt Medizintechnik. Für die Verwendung von Haas-Produkten sprechen für den Jungunternehmer viele Gründe: „Neben Qualität und Service besteht im Vergleich zum Wettbewerb ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis, das den Stundensatz und die Betriebskosten entscheidend reduziert. Wir hätten auch teurere und komplexere Maschine kaufen können, aber wir benötigten nicht alle ihre Funktionalitäten, und der Mehrpreis hätte die Stückkosten erhöht.“ Bei Knie-Implantaten aus Titan hat sich der nach DIN 9001 zertifizierte Betrieb auf die Herstellung einer so genannten Implantat-Operations-Ausstattung spezialisiert. „Chirurgen nehmen diesen Ausstattungssatz mit in den Operationssaal und haben so alle Dinge parat, die sie für die Operation und das Einsetzen des Knieimplantats benötigen“, erklärt Merz. Natürlich sind nicht alle Menschen gleich groß, deshalb enthalten seine Ausstattungssätze unterschiedlich große Werkzeuge.

Auf der Grundlage des erstellten AMC- Guiding-Block-Pattern (Schnittblock), ist es möglich, die Geometrie des Knochens komplett für die Knieoperation vorzubereiten. Der von Präzisionsspezialist Merz entwickelte Schnittblock beinhaltet vier Operationsinstrumente, die in einem einzigen Block mit den Abmessungen 75 x 25 x 60 mm untergebracht sind. Ausgehend von einem massiven Rohling aus rostfreiem Stahl (1.4542 mit 20 % Chromanteil) werden die Blöcke in einer einzigen Aufspannung aus dem Vollen auf der Fünf-Achsen-Haas VM-2 komplett bearbeitet. Dabei kommen Drehzahlen bis 4000 min-1, Vorschübe bis 2,5 m/min sowie Schnitttiefen bis 3 mm zum Einsatz. Voll-Hartmetallfräser bis auf 1 mm Durchmesser und Bohrer bis 0,8 mm Durchmesser werden eingesetzt, um spezielle Merkmale mit Toleranzen bis zu 0,005 mm herzustellen.

Diese Merkmale wurden früher mit einer Erodiermaschine hergestellt, heute übernehmen die beiden Haas Maschinen VM-2 und Super MiniMill diese Arbeiten. „Um diese kleinen Werkzeuge einzusetzen, muss der Rundlauf der Spindel sehr präzise sein, ansonsten kommt es zum Werkzeugbruch“, erklärt Merz. Seine Maschinen sind montags bis samstags von 6 bis 20 Uhr im Einsatz. Abhängig vom Auftragseingang werden die Maschinen aber auch nachts und sonntags genutzt, um die Lieferfristen einzuhalten.

Matt Bailey Journalist in Norwich/England