Mit Präzision zum sauber gefrästen Produkt

Die Anforderungen an Werkzeugmaschinen im Umfeld der Medizintechnik betreffen vor allem die Maschinen- und Prozessfähigkeit, die Zuverlässigkeit von Maschine und Peripherie, die Bedienerfreundlichkeit und die Integrierbarkeit in bestehende Produktionsumfelder. Hinzu kommt die Pflicht für den Hersteller, für Dokumentation und Rückverfolgbarkeit zu sorgen. Die Schweizer Unternehmensgruppe GF Agie Charmilles aus Nidau verfügt hier über einige Erfahrung.

Die Maschinen Mikron HSM 400U ProdMed und Mikron HSM 400U ProdMed Dental unterscheiden sich durch die Größe des Spannsystems und die Art des Spänemanagements. Im Dentalbereich sind die Werkstücke nicht größer als ein Würfel mit der Kantenlänge von 10 cm. Deshalb wird ein kleines Spannsystem verwendet, dessen Vorteil in kleineren Störkonturen liegt.

Titan spielt bei Implantaten eine Hauptrolle. Beim Schruppen dieses metallischen Werkstoffs kann es zur Aufbauschneidenbildung am Werkzeug kommen. Niedrige Spindeldrehzahlen und größere Zustellungen sind der Schlüssel zur Problemlösung. Zugleich werden aber für die Schlichtbearbeitung desselben Werkstücks Spindeldrehzahlen bis 30 000 min–1 oder höher gebraucht. Diese Flexibilität bringt kurze Taktzeiten und als Ergebnis eine hohe Oberflächengüte.

Andere Anforderungen an das Maschinenkonzept stellen hoch legierte Stähle, etwa X10CrNiS 18-9. Hier soll die Spindel ein besonders starkes Drehmoment zur Verfügung stellen. Dafür muss das Maschinensystem entsprechend konzipiert werden. Beim Bearbeitungszentrum Mikron UCP 600 Vario ProdMed handelt es sich um eine solche Maschine, auf der mit angestellten und geklemmten Achsen Fünfachsteile bei hohem Materialabtrag bearbeitet werden können. Die Fräsmaschinen können auch für den Betrieb mit Schneidöl vorgesehen werden. Das ist zwar aus hygienischen Gründen nicht zwingend notwendig, wird aber – ähnlich wie in der Uhrenindustrie – gelegentlich anstelle der Emulsion bevorzugt.

Oberste Priorität hat ein sauberes Endprodukt. So darf es an den Werkstücken keine sichtbaren Mängel wie Rückstände von Bearbeitungsstoffen oder Grate geben. Auch Reinraumtechnik und Sterilisation können Anforderungen an die Prozessabläufe sein.

Mit den von GF AgieCharmilles entwickelten smart-machine-Modulen wird die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine beim Fräsprozess verbessert. Das ermöglicht eine höhere Werkstückqualität – vor allem für den mannlosen Betrieb.

Die Bearbeitungszentren ProdMed sind messtechnisch komfortabel ausgestattet, mit Laser für die Werkzeugmessung und 3D-Taster für die Werkstückmessung – eine Voraussetzung dafür, dass in der Produktion rückverfolgbare Resultate entstehen.

Im Zusammenspiel der Heidenhain-Steuerung iTNC 530 und den zum Lieferumfang gehörenden Software-Modulen smart machine lassen sich Maschinen- und Prozesszustände nicht nur optimieren und überwachen, sondern auch per Telefon übermitteln. Die Prozessdaten stehen für Dokumentationen zur Verfügung.

Die Vielfalt gefräster Teile für die Medizintechnik ist groß. Interessant, dass auch bei individueller Fertigung, also bei der Stückzahl 1, ein durch Automation unterstützter Fertigungsprozess gefragt ist und beherrscht wird. So werden Implantat-getragene Brückengerüste auf einer Mikron HSM 400 U ProdMed Dental nach einem Programm der CAM-Software hyperDent von Open Mind fünfachsig gefräst.

Noch relativ neu ist die Herstellung vollkeramischer Brückengerüste. Vergleichbar mit der Herstellung von Werkzeug-Schneidplatten aus Hartmetall oder Keramik werden Grünlinge gesintert. Das beim Sintern entstehende Schwundmaß ist genau berechenbar. Die Mikron HSM 400 ProdMed Dental bringt mit kleinen Fräsern von etwa 1 mm Durchmesser und mit Schleifstiften die gewünschte Form nach CAD/CAM-Daten des Dentallabors in stabförmige Grünling-Halbzeuge ein, bei Spindeldrehzahlen bis 42 000 min–1. Wirbelsäulen-Implantate lassen sich auf einer Mikron HSM 400 ProdMed wirtschaftlich herstellen.

Auch für die Senk- und die Drahterosion ist das Schweizer Unternehmen eine hilfreiche Adresse: An einem Gerät für die Augenchirurgie werden einige Partien auf der Mikron HSM 400 ProdMed gefräst. Der zugehörige Mikrokeratomkopf entsteht auf einer Schneiderodiermaschine AC Vertex F.

Elke P. Bucher Mikron Agie Charmilles AG, Nidau