Unsichtbar für Röntgenstrahlen

Mit modernen Fertigungs- und Materialtechnologien können bei der Gsell Medical Plastics AG, einem OEM-Zulieferer für innovative Lösungen aus Kunststoff für die Medizintechnik, wirtschaftliche Lösungen realisiert werden, zum Beispiel Wundspreizersysteme aus langfaserverstärktem Polyetheretherketon (Peek). Dabei profitiert der Kunde von konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten. Der Schlüssel dazu liegt in einer ausgeklügelten Werkzeugtechnik und dem XL-Hybrid PrePreg-Werkstoffsystem.

Bei der Herstellung von hochsteifen Komponenten aus gerichteten Kohlenstoff-Endlosfasern, eingebettet in einen Hochtemperatur-Thermoplast, kommen grundsätzlich zwei Fertigungstechnologien in Frage. Zum einen die spanabhebende Bearbeitung von Komponenten aus gepressten Plattenmaterialien und zum anderen das Verpressen von imprägnierten Vorfabrikaten (Prepregs) zu endkonturennahen Bauteilen und anschließender mechanischer Endbearbeitung. Letztere weisen den Vorteil auf, dass die Fasern entsprechend der Belastung im Bauteil verlaufen.

In der Vergangenheit war es verhältnismäßig schwierig, flächige thermoplastische Prepregs wegen ihrer unzureichenden Drapierbarkeit in gekrümmten Pressformen aufzubringen. Entsprechend war man bei der Bauteilgestaltung eingeschränkt.

Diese Herausforderung konnte durch die Entwicklung eines innovativen Prepreg-Systems gelöst werden. Das XL-Hybrid Prepreg-System ist ein textilartiges Vorfabrikat, welches sich gut in ein Werkzeug einlegen lässt. Somit lassen sich komplexe und schlanke Formen in einem Pressvorgang realisieren. Dabei sind zum Beispiel Formübergänge von einem Rundprofil hin zu einem flächigen und gewölbten Design ohne weiteres möglich.

Mit einer multiaxialen Pressung kann das Vorfabrikat unter Temperatur und Druck zu komplexen Formen verpresst werden. Das Ergebnis sind Komponenten mit sehr hoher Steifigkeit (> 60 GPa). Quer- und unidirektional verlaufende Endlosfasern sorgen für hohe dreidimensionale Festigkeit und können entsprechend den Produktanforderungen einfach angepasst werden. Eingebettet in eine Peek-Matrix werden die hohen Anforderungen an die chemische Beständigkeit gegenüber Reinigungsmittel und Desinfektionslösungen erfüllt. Da Peek gegenüber der Sterilisation bei feuchter Hitze im Autoklaven sehr beständig ist, lassen sich Teile aus diesem Werkstoff wiederholt verwenden. Falls für den Einsatz in der Magnetresonanztomographie (MRT) kompatible Materialien oder elektrisch isolierende Lösungen aus Peek gefragt sind, kommt das XL-Hybrid GF/ Peek-System zum Einsatz. Anstelle der leitenden Kohlenstofffasern übernehmen elektrisch isolierende Glasfasern die Verstärkung der Bauteile.

Für moderne High-Tech-Anwendungen, wie sie für das Übertragen von elektrischen Signalen für das Neuromonotoring notwendig sind, werden Komponenten aus dem glasfaserverstärkten Prepreg-System gepresst. Mittels einer universell einsetzbaren Basiswerkzeugeinheit gelingt die Realisierung auch breiter Produktfamilien. Diverse Wechseleinsätze in einer Stammform und überschaubare Werkzeuginvestitionen ermöglichen eine breite Artikelvielfalt, beispielsweise bei Wundspreizern. Um Kundenwünsche aus anspruchsvollen faserverstärkten Kunststoffen umzusetzen, bedarf es ferner innovativer Ansätze sowie jahrelanger Erfahrung. Gsell hat hierzu in den letzten Jahren eine maßgeschneiderte Fertigungstechnik aufgebaut. Die umfangreiche Prozesserfahrung und das fundierte Know-how in der Werkzeugtechnik bilden die Voraussetzungen für die Herstellung von komplexen Komponenten aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Faservolumengehalt von über 50 %.

In der Wirbelsäulenchirurgie wird an dynamischen Implantaten gearbeitet, welche die statischen Wirbelsäulenimplantate zur Knochenverschmelzung ersetzen sollen. Dabei übernehmen Kunststoffkomponenten wesentliche Funktionen. Gsell, das Unternehmen im aargauischen Muri mit mittlerweile 60 Mitarbeitern, ist dabei wesentlich an der Entwicklung und Herstellung von Prothesen der neuesten Generationen beteiligt. Die Erfahrung im Spritzguss in Kombination mit der spanabhebenden Bearbeitung von klassischen Wirbelsäulen-Cages aus Peek-Werkstoffen bieten die Voraussetzung, um Prothesen-Komponenten aus Kohlenstoff-kurzfaserverstärktem Peek herzustellen. Dabei werden die hohen Anforderungen an die fertiggespritzten Artikulationsflächen erfüllt. Mit einem intelligenten Werkzeugkonzept und durch die Integration der mechanischen Fertigung kann mit einem Minimum an Werkzeugen eine breite Artikelvielfalt der Prothesen-Familie realisiert werden.

Ebenfalls hat Gsell bei der Realisierung anderer Gleitpaarungen, wie etwa Titan mit PE, Erfahrung. Dabei fließt das langjährige Knowhow in der Herstellung von qualitativ hochwertigen PE-Implantaten für Hüftpfannen und Kniekomponenten ein. Auch die Fertigung von hierfür benötigten Titanteilen mit aufwendigen Oberflächenbehandlungen gehört zur Kompetenz des Unternehmens.

Patrick Fässler Gsell Medical Plastics, Muri