In 12 Sekunden ist alles vorbei

Das Hüftgelenk ist nach dem Kniegelenk das zweitgrößte Gelenk des Menschen. Als Kugelgelenk bildet es den beweglichen Übergang zwischen Becken und Oberschenkelknochen. Allein in Deutschland werden jedes Jahr rund 210 000 Hüft-Operationen durchgeführt, bei denen der Patient eine Hüftprothese erhält. Je nach Ausprägung und Krankheitsgrad können verschiedene Typen künstlicher Hüftgelenke zum Einsatz kommen. Ziel der Behandlung ist das Beseitigen von Schmerzen und die Wiederherstellung der Beweglichkeit des Hüftgelenks. Die Fertigung dieser Endoprothesen stellt die Hersteller vor eine Vielzahl von Herausforderungen, darunter insbesondere die Kennzeichnung der einzelnen Produkte, zum Beispiel mit dem Laser.

„Die komplexe Form von Hüftgelenkskugeln und -kalotten aus Keramik stellt höchste Anforderungen an die Führung durch den Roboterarm“, betont Ulli Koch, Konstrukteur bei der Zeltwanger Automation GmbH. Eine neu entwickelte Anlage des Dußlinger Unternehmens kennzeichnet beispielsweise Keramikkugeln und -kalotten für Hüftgelenkimplantate mit einem Laser. Hierzu werden die Werkstücke von einem Sechsachs-Knickarmroboter aus einem Werkstückträger entnommen und in den Laserstrahl gehalten. Dabei führt der Roboter das Werkstück schnell und präzise, damit die Kennzeichnung mit Seriennummer, Herstellerlogo und einem Sicherheits-Prüfzeichen sicher aufgebracht werden kann. Eine schnelle und intelligente Softwarelösung sorgt dafür, dass der Laserstrahl stets im richtigen Winkel auf das Werkstück trifft. Die Kamera überprüft abschließend das Ergebnis und vergleicht es mit den Werten, die die SAP-Datenbank vorgibt. Erst bei vollständigem Vorhandensein aller Bestandteile wird das Teil als „in Ordnung“ freigegeben.

Eine Herausforderung war bei der Entwicklung die Greiferfunktion. Ein Vakuumgreifer aus abriebfestem Kunststoff entnimmt Kugel oder Kalotte aus dem Blister, richtet sie aus und bringt sie mit der zu beschriftenden Fläche in den fixen Laserstrahl. Und auch während der kleinen, schnellen Bewegungen muss der Greifer sicher halten. Nach dem Ablegen auf einen speziellen Werkstückträger für den anschließenden Messprozess dürfen auf der Werkstückoberfläche, die vorher ebenfalls von einer Maschine von Zeltwanger auf Hochglanz poliert wurde, weder Abrieb noch Kratzer zurückbleiben, denn das würde die Haltbarkeit beeinträchtigen.

Nur 12 s dauert der gesamte Prozess. „Das hat der Hersteller so vorgegeben, damit die großen Stückzahlen gefertigt werden können“, erklärt der Programmierer der hochkomplexen Steuerung. So kann auch das Ein- und Ausfahren der Werkstückträger hauptzeitparallel erfolgen. Hierzu hat Zeltwanger den Zuführkanal laserdicht abgeschottet.

Neben Greifen und Führen war auch das Ablegen der Kugeln auf dem Werkstückträger eine Herausforderung, denn der Raum für den Roboterarm ist sehr knapp bemessen. Neun Varianten hochglanzpolierter Keramikwerkstücke aus zwei Werkstoffen werden von der Maschine beschriftet. Hierzu bedarf es keiner großen Umrüstung. Lediglich zwei Programmumstellungen sind per Knopfdruck nötig, um auf eine größere Kugel, eine andere Kalotte oder einen anderen Werkstoff umzuschalten. su

Weitere Informationen Zum Automatisierungsspezialisten: www.zeltwanger.de

Die zur Tübinger Zeltwanger-Gruppe gehörende Zeltwanger Automation GmbH, Dußlingen, entwickelt und baut Montage- und Prüfsysteme, die sowohl für die Medizintechnik, als auch für die Automobilindustrie und die allgemeine Industrie einsetzbar sind. Als Schwerpunkt werden, neben vollautomatisierten werkstückträger- und roboterbasierten Montagesystemen, manuell verkettete „one-piece-flow“ Linienkonzepte wie auch ergonomische Einzelplatzsysteme angeboten. Die Anwender kommen aus den Bereichen Automotive, Medizintechnik, Hausgeräte, Verpackung, Kosmetik, Hydraulik, Pneumatik oder Elektronik. Für den Einsatz im medizinischen und biotechnologischen Umfeld, werden gemäß der europäischen und amerikanischen Normen und den Richtlinien der GMP (Good Manufacturing Praxis) entsprechend Anlagen erstellt.