Leistung zählt in jedem Bereich

Anbieter von Medizinprodukten stehen im globalen Wettbewerb. Noch vor einigen Jahren konnten sich europäische Fertigungsunternehmen dabei ihres Vorsprungs in der Produktqualität sicher sein – insbesondere im Vergleich mit Herstellern aus Schwellenländern oder aus dem asiatischen Raum. Doch zwischenzeitlich haben dort ansässige Hersteller aufgeholt und Qualitätsunterschiede nivelliert.

„Heute legen Ärzte und Spitäler weltweit neben der Qualität vermehrt Wert auf eine größtmögliche Leistungsfähigkeit von Medizinprodukten“, erklärt Roland Hasler, CEO bei der Schweizer Bien-Air Surgery. „Mit der Leistung unserer Geräte können wir uns weiterhin vom Wettbewerb abheben. Aber auch unsere Flexibilität, schnell und gezielt auf Kundenwünsche zu reagieren und Lösungsideen umzusetzen, sowie die entsprechend kurzen Lieferzeiten werden immer wichtiger.“ Da Bien-Air Surgery, die ihren Hauptsitz in Biel im Kanton Bern hat, weniger als 5 % seines Umsatzes in der Schweiz erzielt, kennt Hasler die internationalen Märkte und Anbieter sehr gut und fährt fort: „Zwar hat das Label ‚Swiss Made‘ noch immer eine gewisse Bedeutung am Markt, aber darauf ausruhen können wir uns nicht.“

Für die Fertigung komplexer Teile wurde die Entwicklung und Produktion von Bien-Air deshalb 2013 aufgerüstet, mit der Anschaffung von drei „Sinumerik 840D sl“-gesteuerten Dreh-Fräszentren des deutschen Herstellers Carl Benzinger GmbH aus der Baureihe TNI Preciline: In Le Noirmont im Kanton Jura, wo vor allem Prototypen und Vorserien gefertigt werden, steht seither eine Benzinger TNI-B2. Zwei weitere Maschinen dieses Typs sind in der Serienproduktion im Einsatz.

Bien-Air ist Spezialist für Medizinprodukte, die ähnlich wie Werkzeugmaschinen arbeiten. Während mit den Produkten samt Zubehör für den Laborbereich beispielsweise Zahnprothesen gefräst werden, geht es im chirurgischen Bereich um Bearbeitungen am Patienten: Fräsen, Schneiden oder Bohren von knöchernen Strukturen im Ohren- und Kieferbereich, über Bearbeitungen kleinerer Knochen an Hand und Fuß bis hin zu Arbeiten an Wirbelsäule und Schädel. Die Anwendungen im Dentalbereich, rund um den „Zahnarzt-Bohrer“, dürften wohl jedem persönlich bekannt sein: Hier umfasst die Produktpalette über das Sichtbare hinaus – wie Handstück, Kabel und Schläuche – auch Turbinen, Motoren, Antriebe und Steuergeräte und damit fast alles, was in den Zahnarztstuhl integriert ist.

Neben den Bearbeitungsmethoden gibt es weitere Parallelen zwischen der Fertigung und der Anwendung von Medizintechnik. So spielt die durchgehende Dokumentation eine hervorgehobene Rolle: Bei Medizinprodukten ist der Herstellungsprozess bis hinunter zum Einzelprodukt valide zu dokumentieren. Die CNC der neuen Maschinen stellt unter der Bedienoberfläche Sinumerik Operate passende Funktionen zur Verfügung, wie etwa die Möglichkeit, einfach und per Tastenkombination Screenshots zu erstellen oder Dateien beispielsweise im pdf- oder jpg-Format direkt an der Steuerung zu betrachten. Auch bei der Anwendung von Medizinprodukten am Patienten ist Unterstützung durch die Technik gefragt: Das neue Implantologiesystem i-Chiropro von Bien-Air registriert und dokumentiert durchgängig sämtliche Geschwindigkeits- und Drehmomentkurven während eines Eingriffs. Diese detaillierte Aufzeichnung wird im klinischen Betrieb immer öfter gefordert.

Die Entwicklung und Herstellung von Produkten mit solch hohem Innovationsgrad setzt ein umfassendes Know-how voraus. Die Fertigungstiefe bei diesem Medizintechnik-Hersteller liegt bei fast 80 %. Externe Leistungen erfolgen zum Großteil von Zulieferern aus der Schweiz. Anspruchsvolles wird jedoch durchgängig im eigenen Haus produziert. Dementsprechend hoch waren die Anforderungen an die drei neuen Dreh-Fräszentren. Vor deren Anschaffung wurde mit diversen Tests die Eignung von Werkzeugmaschinen verschiedener Anbieter analysiert. Die Details eines realen Werkstück-Beispiels zeigen, worauf es ankommt: Die erforderliche Genauigkeit am Außendurchmesser liegt bei 3 μm, die Oberflächenrauheit bei R = 0,4/0,8 (ohne Polieren) und die kleinste Bohrung hat einen Radius von 0,1 mm.

Die Benzinger-Maschinen hatten sich bei den Vorab-Tests klar durchgesetzt: Komplexe Teile kommen nun – aus dem Vollen bearbeitet – im Fünf-Minuten-Takt fertig aus der Maschine. Die Perfecbore AG, Betreuer industrieller Anwender in der Schweiz und in Liechtenstein für diesen Werkzeugmaschinenhersteller, war schon zuvor Maschinenpartner von Bien-Air. „Diese Maschinen sind speziell für hochpräzise Komplettbearbeitungen entwickelt, wie sie für die Uhrenindustrie oder die Medizintechnik typisch sind“, so Eric Gasser, Leiter Technik/Service bei Perfecbore. „Sie vereinen viele passende Eigenschaften in einem Gesamtpaket, und ihre Siemens-Steuerung ist nicht nur einfach zu bedienen, sondern bringt auch die notwendige Leistungsfähigkeit für diese Baureihe mit.“

Das gilt insbesondere für die Modelle mit mehreren Kanälen: Die Sinumerik ist in der Lage, die einzelnen Werkzeugträger in verschiedenen Kanälen zu verwalten, der Editor lässt sich an die Kanalstruktur der Maschine anpassen und die Simulation beziehungsweise Visualisierung mehrkanaliger Bearbeitungen ist direkt auf der Steuerungsoberfläche möglich.

Für die Maschinen sprach außerdem, dass sie sich einfach und schnell rüsten lassen. „Bei Stückzahlen von ein paar Zehn bis ein paar Tausend pro Jahr, können wir uns keine langen Einricht- und Umrüstzeiten leisten“, erklärt Hasler. „Die Produktion kleinerer Serien von 20 bis 50 Stück ist unser Tagesgeschäft. Wenn das zügig läuft, haben wir den ersten Schritt zur kurzen Lieferzeit gemacht.“

Die Außendienst-Mitarbeiter von Bien-Air sind zwar nicht täglich, aber doch häufig in Krankenhäusern unterwegs. Auf der Suche nach Verbesserungsideen schauen sie den Medizinern in den Operationssälen über die Schulter. So entstand beispielsweise ein Fräser-Handstück mit integrierter Kühlung. Es gibt dem Chirurgen eine Hand frei, weil er damit beim Fräsen nicht mehr manuell kühlen muss. Während Weiterentwicklungen, die in den Bereich Gebrauchstauglichkeit und Ergonomie fallen, meist im Unternehmen generiert werden, entstehen medizinische Innovationen fast immer in Zusammenarbeit mit Ärzten.

Auch die Idee für eine Mikromotor-angetriebene Säge, die bei Rhinoplastiken, also Eingriffen zur operativen Korrektur der Nase, zum Einsatz kommt, um Hammer und Meißel zu ersetzen, entstand auf diesem Wege. Die Leistungsfähigkeit eines solchen Mikromotors ist zwar durch Eigenschaften wie Geschwindigkeit und Drehmoment definiert – doch erst eine angepasste Spezial-Steuerung ist in der Lage, „alles“ aus der winzigen Elektromechanik „herauszuholen“.

Hans Peter Küng Siemens Schweiz Digital Factory, Zürich

Identische Bearbeitungsqualität – in Werkzeugmaschine und Klinik