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Kaltkanal im Werkzeug bringt Medizinprodukte aus LSR in Form

LSR-Verarbeitung
Kaltkanal im Werkzeug bringt LSR-Produkte maßgeschneidert in Form

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Produkte aus Silikon bieten vielfältige Eigenschaften gerade für die Medizintechnik, denn ihre Struktur kann bei der Herstellung und Verarbeitung maßgeschneidert werden. Den Werkzeugbau stellte der Werkstoff allerdings vor Herausforderungen.

Horst Bremmer
Günther Heisskanaltechnik,
Frankenberg (Eder)

Silikon ist elastisch, hat eine hohe Lebensdauer, ist biologisch gut verträglich und dichtet hervorragend. Überdies lässt es sich leicht reinigen. Aufgrund der hohen Hitzestabilität kann Silikon sogar autoklaviert und mithilfe von Gamma- oder UV-Strahlung sterilisiert werden. Dies klingt nach dem perfekten Material für Geräte und Instrumente, die direkt mit lebendem Gewebe in Kontakt kommen. Doch das passende Werkzeug für die Verarbeitung des Werkstoffs zu fertigen, ist alles andere als trivial.

Erst Anfang der 80er Jahre begann die Industrie mit der spritzgießtechnischen Verarbeitung von Zweikomponenten-Flüssigsilikonen. Heute fertigt man in der Medizintechnik LSR-Komponenten wie etwa Herzkatheter, Trink- und Beruhigungsschnuller, Kontaktlinsen oder Beatmungsmasken aus dem Werkstoff. Von Vorteil ist die physiologische Unbedenklichkeit bestimmter zugelassener Typen sowie die Sterilisierbarkeit, aber auch, dass der Werkstoff geschmacks- und geruchsneutral ist. Und dank der Weiterentwicklung der Werkstoffeigenschaften eröffnen sich zunehmend neue Anwendungsgebiete, nicht nur in der Medizin.

LSR – eine Erfolgsgeschichte seit über 40 Jahren

Begonnen hat die Verarbeitung, als 1978 Franz Sterner Werkzeugbau das erste Spritzgießwerkzeug für Flüssigsilikonkautschuk baute. Deshalb gilt Sterner als Pionier der Silikonverarbeitung, weiß Hans-Peter Resler, Technical Advisor LIM beim Kunststoff- und Silikonprodukte-Experten Enbi Plastics BV in Holland, zu berichten, der den Markt von Beginn an begleitet.

LSR wird aus zwei Komponenten gemischt, und diese Mischung wird im unvernetzten Zustand während des Einspritzens in die heiße Form extrem niedrigviskos. Nicht umsonst spricht man davon, dass LSR wie Wasser fließt, sagt Resler. Die Werkzeuge müssen daher sehr genau und absolut dicht gebaut sein, um Grate zu vermeiden. „Dieses Know-how mussten wir uns erst einmal erarbeiten,“ erinnert sich Resler. „Das Schwierigste war eigentlich der direkte Anspritzpunkt. Wir haben von Edelstahlstiften kleine Nadeln abgesägt und auf einem Unterverteiler ein passendes Loch gebohrt, das wir Stück für Stück aufbohrten. So erhielten wir einen kleinen Versatz, über den die benötigte Scherung erfolgte. Damit konnten wir direkt auf die Produktwand spritzen.“ Das war der Anfang. Ganz langsam habe man dann begonnen, die Idee einer Werkzeugtechnik mit Injektionstechnologie auszuarbeiten.“ So entwickelte sich ein Markt für Werkzeug- und Formenbauer, die komplette Werkzeuge für die LSR-Verarbeitung anboten, meist gekoppelt mit einem Produktionsauftrag. „Einzelne Kaltkanäle konnte man damals nicht kaufen,“ erinnert sich Resler, „hier kam die Günther Heisskanaltechnik GmbH ins Spiel“.

Kaltkanaldüsen verhindern frühzeitige Vernetzung

Der Spezialist für Heißkanaltechnik aus Frankenberg (Eder) präsentierte Resler seine Idee für die Entwicklung einer Kaltkanaltechnologie. Damals entstand eine Kooperation zwischen beiden Unternehmen, die bis heute Bestand hat. „Der Einsatz der Kaltkanalsysteme stellt eine hohe Verfügbarkeit, eine signifikante Einsparung von Material, bestmögliche Zykluszeiten und eine gleichmäßige hohe Qualität der produzierten Formteile sicher“, so Resler. Kaltkanaldüsen von Günther weisen eine gute thermische Trennung zur heißen Formplatte auf. Damit wird eine Wärmeübertragung vermindert und eine frühzeitige Vernetzung unterbunden.

Isolationsscheiben reduzieren die Wärmeausstrahlung im Kaltkanal

Die schwimmende Lagerung der Nadelführung oder des Düsenstücks trägt darüber hinaus zu einer Kompensierung der Wärmeausdehnung bei. Um ein Optimum bei der thermischen Trennung zur heißen Düsenhalteplatte sicherzustellen, sind alle Düsenköpfe mit einer Isolationsscheibe ausgerüstet. Die beheizte Düsenhalteplatte ist ebenfalls mit einer Isolationsplatte ausgestattet, um die Wärmeausstrahlung möglichst gering zu halten. Der metallische Kontakt der Nadelführung zum beheizten Werkzeugeinsatz ist sehr klein ausgelegt, um möglichst wenig Wärme in die Kaltkanaldüse zu transportieren. Des Weiteren ist der Düsenschaft mit einem Dichtring ausgeführt, was eine zusätzliche Leckagesicherheit bewirkt. Die Düsen können entweder einzeln oder in einem Sammelgehäuse für engere Nestabstände mit gemeinsamem Zu- und Ablauf zum Einsatz kommen. Dank der variablen Nadelhub-Einstellung lassen sich Füllunterschiede leicht ausgleichen. Das Kaltkanal-Verteilersystem weist zudem eine schonende Führung im Schmelzekanal auf.

Konzipiert ist das System so, dass es für die Reinigung leicht demontiert und geöffnet werden kann. Ebenso ist im Bedarfsfall ein schnelles und einfaches Austauschen der standardisierten Verschleißteile wie Düsenstück, Nadelführung, Nadeln und Dichtungen möglich. Grundsätzlich sieht Resler noch viel Spielraum für Applikationen in der Medizin: „Konstrukteure, Entwickler und Designer denken häufig noch nicht an Silikon, wenn es um Problemlösungen geht.“ Hier sei noch Aufklärungsarbeit nötig.


Experte für den Kaltkanal

Zum Kaltkanalsystem-Portfolio von Günther gehören die Einzel-Nadelverschluss-Kaltkanaldüse 5NEW80, die Einzel-Kaltkanaldüse 5DEW80, die System-Kaltkanaldüse Typ NKW und die System-Kaltkanaldüse Typ NMW sowie der Schrittmotor SMA 10 für komplexe Anwendungen mit bis zu vier verschiedenen Nadelpositionen pro Zyklus. Über das Steuergerät DPE können bis zu 16 Schrittmotoren angesteuert werden. Weiter gehören zum Kaltkanal-Portfolio der Schiebemechanismus Typ ANES sowie der pneumatische Mehrfachnadelantrieb Typ ANEH. Eine komplette Kalte Seite kann als Normalie zugekauft und in den entsprechenden Werkzeugen integriert werden.


Kontakt zum Hersteller:

Günther Heisskanaltechnik GmbH
Sachsenberger Str. 1
35066 Frankenberg (Eder)
www.guenther-heisskanal.de

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