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Spritzguss: IVD-Plattform aus biobasierten Kunststoffen fertigen

Kunststoffverarbeitung
Mit biobasierten Kunststoffen nachhaltige IVD-Produkte spritzen

Mit biobasierten Kunststoffen nachhaltige IVD-Produkte spritzen
Die Diagnostik-Plattform des Start-ups Solios Diagnostics erinnert in der Form an einen Stift, inklusive der seitlichen Klammer. Das Probenahmeset – hier mit einer Komponente für den Abstrich – lässt sich aufschrauben. Das Ziel: Alle Bauteile der Plattform sollen aus biobasierten Materialien im Spritzguss herstellbar sein (Bild: Sanner)
Was geht mit biobasierten Kunststoffen im Spritzguss? Für die Entwicklung einer nachhaltigen Plattform für die In-Vitro-Diagnostik suchte das Tübinger Start-up Solios Diagnostics einen Kunststoffexperten. Diese Aufgabe übernahm die Bensheimer Sanner-Gruppe – und betritt mit einem weiteren auf biobasierte Werkstoffe spezialisierten Start-up, Biovox, Neuland.

Der Live-Science-Bereich und pharmazeutische Verpackungen – das sind die beiden Standbeine der Sanner GmbH aus Bensheim. Entwicklungen für die Medizintechnik und Diagnostik sind seit über 20 Jahren mit im Portfolio – und die Erfahrung, die sich die Fachleute bereits in diesem Segment erarbeitet haben, sind die Basis für immer neue Projekte aus dem Bereich Healthcare. Dazu gehört ein Spritzguss-Vorhaben mit dem Start-up Solios Diagnostics und dem Werkstoffspezialisten Biovox. „Wenn ein Medizintechnik-Startup wie die Tübinger Solios Diagnostics mit der Idee an uns herantritt, ein nachhaltiges Medizinprodukt für die Point-of-Care-Diagnostik zu entwickeln, müssen umfassende Kompetenzen im Hinblick auf Design for Manufacturing und Materialauswahl in einer frühen Phase zusammenfließen“, sagt Christian Classen, CSO bei Sanner.

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Christian Classen ist CSO bei Sanner. Er sagt: „Innovative Produktideen von Start-ups bergen zwar immer mehr Ungewissheiten als ein etabliertes Produkt.“ Für die Kunststoffexperten sind solche Projekte aber besonders spannend
(Bild: Sanner)
Über die Kunststoffexperten von Sanner

Die Sanner GmbH wurde 1894 gegründet. Mit Hauptsitz in Deutschland und Produktionsstätten in Deutschland, Frankreich, Ungarn und China hat sich die Sanner-Gruppe nach und nach weiterentwickelt. Anfangs war das Unternehmen auf Trockenmittelverschlüsse und Brausetablettenverpackungen spezialisiert. Inzwischen hat sich Sanner zu einem Anbieter kundenspezifischer Lösungen in den Bereichen Medizintechnik und Diagnostik, Pharma sowie Consumer Healthcare entwickelt .Auch Fertigung gehört zu den angebotenen Dienstleistungen.

Heute liefert Sanner Produkte in mehr als 150 Länder weltweit und beschäftigt über 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.

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Sanner hat sich zu einem Anbieter kundenspezifischer Lösungen in den Bereichen Medizintechnik und Diagnostik, Pharma sowie Consumer Healthcare entwickelt
(Bild: Sanner)

Nachhaltigkeit ist Teil der Strategie

Nachhaltigkeit gehört zur Unternehmensstrategie, zum Beispiel im Hinblick auf Mitarbeiterbindung sowie auf CO2-Ausstoß und Stromverbrauch an den Fertigungsstandorten. Vielfältige Optimierungsmaßnahmen haben den CO2-Ausstoß in den vergangenen zehn Jahren um etwa 25 % gesenkt.

Ein neues Werk in Bensheim, dass im Herbst 2024 in Betrieb gehen wird, ist durchgängig nachhaltig konzipiert. So nutzt das Unternehmen das Dach für Fotovoltaik, und hat Wärmepumpen und Möglichkeiten zur Wärmerückgewinnung vorgesehen.

E-Mail-Kontakt: sales@sanner-group.com


Diagnostik-Plattform: Im Spritzguss mit biobasierten Werkstoffen

In diesem Projekt geht es um die Entwicklung einer Diagnostik-Plattfom mit der Bezeichnung RapidoDX. Ziel ist ein innovatives Schnelltestsystem, das auf der Basis des Lateral Flow (LF) Immunoassays funktioniert. Solios verfolgt hier ein All-in-one-Produktprinzip: Es soll ein einfaches und sicheres Proben- und Testhandling ohne zusätzliche Komponenten und Verarbeitungsschritte ermöglichen und sich für alle gängigen LF-Assays einsetzen lassen.

Die Idee an sich, das Design und die Vorgaben, was in der Diagnostik-Plattform passieren muss, hat die Medizinerin Dr. Tina Hassberg, Geschäftsführerin von Solios Diagnostics, mitgebracht. Erste CAD-Daten lagen zu Projektstart ebenfalls schon vor. Dennoch zeigte sich recht schnell, dass es im Verlauf der Entwicklung noch einige Fragen zu klären geben würde.

Nachhaltige IVD-Produkte: Nicht entmutigen lassen

Unter dem Blickwinkel der Fertigung waren beispielsweise die geplanten Wandstärken zu optimieren. Weitere Aspekte waren die für den Spritzguss erforderlichen Entformungsschrägen oder auch Haltefunktionen für die Teststreifen, die in das Produkt eingebracht werden und am Ende die Diagnose ermöglichen sollen. Um grundsätzliche Fragen zu beantworten und so schnell wie möglich eine klinische Studie starten zu können, wurden die ersten Muster im 3D-Druck als Prototyp und dann zunächst aus herkömmlichen Werkstoffen hergestellt.

Viele Details bei der Entwicklung der Diagnostik-Plattform zu berücksichtigen

„Wenn alle Funktionen eines Devices in einem Teil vereint werden sollen, müssen wir eine Vielzahl von Produktanforderungen erfüllen“, so Classen. Technische Eigenschaften, Schnittstellen der einzelnen Bauteile, Kompatibilität der Produktbestandteile wie Teststreifen, Pufferlösung oder Probenahmestäbchen – all das gilt es von Anfang an zu berücksichtigen.

Das ist an sich nicht so ungewöhnlich für die Entwickler, denn Start-Ups sind unter den Auftraggebern bei Sanner gar nicht so selten vertreten. „Innovative Produktideen von Start-ups bergen zwar immer mehr Ungewissheiten als ein etabliertes Produkt“, sagt Classen. Dennoch schätzen die Kunststoffexperten solche Aufgaben sehr, bei denen

  • die Innovation im Vordergrund steht,
  • es um ein Produkt geht, das vielleicht völlig neue Eigenschaften besitzt,
  • das aus einem bisher ungetesteten Material gefertigt werden soll oder
  • ganz neue Funktionalitäten verspricht.

Projektbegleitung von der Entwicklung bis zur Fertigung

In solchen Projekten stellt Sanner bei Bedarf seine Expertise als Device-CDMO (CDMO, kurz für Contract Development and Manufacturing Organization) von der Entwicklung bis hin zur Serienfertigung zur Verfügung. Dazu gehören

  • die Konzept- oder Designphase,
  • die Entwicklung des geplanten Gerätes,
  • die Prototypenphase inklusive der Tests – zum Beispiel mit einem biobasierten Kunststoff – sowie
  • das Erstellen des Produktionskonzeptes, also der Schritt zur Industrialisierung

Der Anfang ist mit Solios bereits gemacht – und nun soll die nächste Hürde genommen werden: Um die Vorgabe der Nachhaltigkeit umzusetzen, sollen biobasierte Werkstoffe auf Basis von PLA gespritzt werden. Zusammen mit dem auf solche Werkstoffe spezialisierten Anbieter Biovox sind entsprechende Versuche angelaufen. Sie sollen einen ersten Eindruck davon vermitteln, wie gut die Fertigung mit den ausgewählten biobasierten Kunststoffen funktioniert.

Biobasierte Kunststoffe im Spritzguss auf die Probe stellen

Erfahrungen mit biobasierten Kunsttoffen

Erfahrungen mit eigenen nachhaltigen Produkten aus dem Verpackungsbereich hat Sanner schon gesammelt und die Fertigung entsprechend ausgerichtet. Konkret ging es dabei um Röhrchen für Brausetabletten, also Kunststoffprimärverpackungen, die aus einem biobasierten Kunststoff bestehen, genannt Sanner Biobase. „Hier sind wir Vorreiter und der erste Hersteller, der so etwas im Portfolio anbieten kann“, sagt Classen.

In der Fertigung waren die Erfahrungen mit Sanner Biobase ganz ähnlich dem, was bisher im Spritzguss machbar war. Das für dieses Projekt verwendete biobasierte Material hat chemischen Eigenschaften, die dem, was herkömmliche Werkstoffe aus Rohöl bieten, sehr stark ähneln. Die Entwicklungsteams arbeiteten derzeit auch an verschiedenen Produkten, um die Nachhaltigkeit bei Kunststoff-Primärverpackungen weiter zu verbessern.

Für die IVD-Plattform von Solios hingegen betreten die drei Partner Solios, Biovox und Sanner gemeinsam Neuland. Wie die Entwicklung des Diagnose-Produktes voranschreitet, begleitet medizin&technik in den nächsten Monaten mit einer Reihe von Beiträgen.

 

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