Das mit Faserlaser und Linearantrieben ausgestattete Mikroschneidsystem SCS von Trotec fertigt Kleinteile wie Stents besonders präzise und wirtschaftlich. Bei vergleichbaren Kosten arbeitet die Doppelkopf-Variante SCS 100 DH dreimal so produktiv wie ein herkömmliches Ein-Kopf-System.
Eine gewisse stille Freude ist Dipl.-Ing. Karl Sauer, Geschäftsführer der Optiray Medizintechnik GmbH, München, anzumerken: „Mit unserer neuen Anlage sind wir dreimal so produktiv wie mit einem herkömmlichen System. Und dies bei hoher Zuverlässigkeit.“ Die Rede ist von dem Lasermikroschneidsystem SCS der Trotec Laser GmbH, München, das Optiray zum Schneiden koronarer Stents einsetzt. Die zwischen 8 und 38 mm langen, dehnbaren zylindrischen Gitter aus Werkstoffen wie Edelstahl oder Nickel-Titan werden zum Aufweiten von Blutgefäßen eingesetzt und sind Hauptumsatzträger des Zehn-Mitarbeiter-Unternehmens. Die internen Losgrößen liegen zwischen 200 und 500 Stück, pro Jahr fertigt Optiray bis zu 100 000 der Implantate.
Die hohe Produktivität basiert auf mehreren Faktoren:
- zwei parallel arbeitenden Schneidköpfen,
- moderner Faserlasertechnik,
- direkt angetriebenen Rotationsachsen sowie
- Bewegungssystemen mit Linearmotortechnik.
„Unser SCS 100 DH ist das einzige System seiner Klasse, das mit nur einer Laserquelle über eine Strahlweiche zwei Schneidköpfe parallel betreibt“, betont Roman Bartl, Bereichsleiter Mikroschneidlaser bei Trotec. „Somit kann die Anlage jeweils zwei Teile gleichzeitig fertigen. Das bedeutet doppelten Ausstoß im Vergleich zu Standardsystemen.“
Ausgestattet ist der SCS 100 DH mit einem luftgekühlten Faserlaser mit 100 W Ausgangsleistung. Die Faserlasertechnik steht für eine besonders kompakte Bauweise, Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer. „Dank der hohen Strahlqualität dieses Lasertyps sind sehr saubere, materialschonende Schnitte mit Spaltbreiten von unter 15 Mikrometern möglich“, erklärt Roman Bartl. „Mit einer justierbaren Strahlaufweitung sind sogar 10 Mikrometer schmale Spalte realisierbar.“ Die sauberen Schnitte des Faserlasers reduzieren die aufwendige Nacharbeit, etwa das Entfernen der Oxidreste, erheblich.
Zu den Vorteilen des Faserlasers gehören auch ein hoher Wirkungsgrad von über 30 % und lange Serviceintervalle – Faktoren, die zu niedrigen Betriebskosten beitragen. „Bei diesem Lasertyp müssen keine Pump-Lampen ausgetauscht werden. Dies hält den Wartungsaufwand und die Stillstandzeiten niedrig. So sparen wir viel Zeit und Geld“, merkt Optiray-Chef Karl Sauer an.
Der SCS 100 DH besitzt zwei Rotationsachsen mit pneumatisch öffnenden Spannzangen zur Aufnahme des rohrförmigen Halbzeugs im Durchmesserbereich zwischen 0,5 und 7 mm. Die Wanddicken liegen zwischen 100 und 300 µm. Laut Hersteller rotieren die Achsen mit bis zu 2000 min-1. Die Auflösung wird mit 0,0001° angegeben, die Wiederholgenauigkeit mit ± 0,001°.
Für einen schnellen Vorschub des Rohmaterials sorgt eine Linearachse mit Linearmotor. So sind bei einem Verfahrweg von 200 mm Geschwindigkeiten von bis zu 2 m/s bei Beschleunigungen von 3 g möglich. Der Linearantrieb ist nicht nur schneller, sondern auch präziser als der herkömmliche Spindelantrieb: Die Auflösung beträgt 0,005 µm, die Wiederholgenauigkeit ± 0,5 µm.
Strahlquelle, Antriebe und Steuerung sind platzsparend und gut zugänglich in einem kompakten Gehäuse zusammengefasst. Für möglichst präzise Schneidergebnisse, haben sich die Trotec-Entwickler hinsichtlich des Systemaufbaus etwas Besonderes einfallen lassen: Die fertigungsrelevanten Einheiten wie Strahlquelle, Schneidköpfe und Achsen sind unmittelbar an einer 600 kg schweren Platte aus Hartgestein befestigt, die –anders als bei herkömmlichen Anlagen – nicht in der Basis, sondern im Kopf der Anlage angebracht ist. Durch diese direkte Verbindung zwischen fertigungsrelevanten und stabilisierenden Elementen ergibt sich eine höhere Stabilität und Steifigkeit als bei der eher indirekten Verbindung dieser Elemente beim Einsatz eines basal angebrachten Maschinenbetts.
„Mit Hilfe der von Trotec entwickelten Steuerung und Spezialsoftware lässt sich die Anlage einfach und effizient bedienen“, sagt Karl Sauer. „Die Steuerungselektronik des Lasers passt sämtliche Leistungsparameter der Strahlquelle an die Verfahrgeschwindigkeit des Bewegungssystems an. So sind auch enge Radien kein Problem.“ Optional kann der Bediener den aktuellen Verlauf der Schnittkontur an jedem Schneidkopf über Kamera und Monitor sowie über ein Monokular beobachten.
Zum Schneiden von Stents kann die Anlage über ein automatisches System mit zwei mal zehn manuell aufgelegten Rohren bis 3 m Länge beschickt werden. So steht einem bedienerlosen Betrieb von bis zu 72 h nichts im Weg. Nach dem Schneiden lassen sich bis zu vier verschiedene Stent-Konfigurationen automatisch in unterschiedliche Behälter sortieren. Überwacht wird der komplette Prozess über die Verbindung an ein definiertes Mobiltelefon.
Neben dem Stent-Schneiden eignet sich das System auch für weitere Mikroschneidaufgaben im 2D- und 3D-Bereich, die eine hohe Präzision erfordern. Beispiele sind das Konfektionieren rohrförmiger Teile oder das Perforieren von Filtern für die Automobil- und Medizintechnik. Hierzu kann ein X/Y/Z-Präzisionstisch mit linearem Direktantrieb eingesetzt werden.
Als Alternative bei niedrigerem Produktionsvolumen offeriert Trotec das mit einem 50-W-Faserlaser ausgestattete Schneidsystem SCS 50: Es steht für branchenübliche Ausstoßmengen und geringere Anschaffungskosten.
Dr. Bernhard Reichenbach bernhard.reichenbach@konradin.de
Weitere Informationen www.trotec.net www.optiray.de
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