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Hochpräzise Löffelchen

Messsysteme: Mit Laser und Taster die Handarbeit in Grenzen halten
Hochpräzise Löffelchen

Das Werkstück ist nur knapp einen Millimeter breit, die Werkzeuge für die Bearbeitung sind ebenso winzig. Dennoch gibt es Mittel und Wege, um auch bei diesen Gegebenheiten die hohen Anforderungen an die Qualität in der Fertigung von Medizinprodukten zu erfüllen.

Ein am Schraubstock montiertes Mikroskop – nichts steht besser als Symbol für die Fertigungsweise bei der Wurmlinger Günter Stoffel Medizintechnik GmbH: Man findet hier eine interessante Mischung aus moderner CNC-Fertigung und altem Handwerk. Und die Anforderungen sind extrem. Die 15 Mitarbeiter fertigen zum Beispiel Löffelchen für Biopsiezangen, von denen die kleinsten gerade mal 0,8 mm breit sind. Die Schneidenbreite am Löffelrand beträgt sogar nur 0,01 mm, und die Schneiden müssen sich beim Schließen exakt treffen. Um das zu erreichen, sind viele Arbeitsschritte wie Entgraten und Polieren erforderlich. Anpassungen für die perfekte Funktion oder das Vernieten des Zangengelenks werden noch in Handarbeit ausgeführt, was höchste Anforderungen an die Mitarbeiter stellt.

Um die manuelle Arbeit auf ein Mindestmaß zu reduzieren, müssen möglichst genaue Teile von den CNC-Maschinen kommen. „Im Zusammenbau merkt man jeden hundertstel Millimeter“, erläutert Geschäftsführer Dieter Stoffel.
Die Zerspanung erfolgt bei Stoffel in einem nicht-klimatisierten Untergeschoß. Die Maschinen dort verfügen über eine rechnerische Temperaturkompensation, welche die Korrekturwerte anhand von Verfahrweg, Spindeldrehzahl und Einsatzdauer errechnet. Bei häufigem Werkzeugwechsel kommt die interne Kompensation jedoch an Grenzen.
Das Problem kam zur Sprache, als Erhard Strobel, Vertriebsmitarbeiter bei der Blum Novotest GmbH in Ravensburg, das Unternehmen besuchte. Als Lösung schlug er den Tastkopf Z-Pico vor. Dieser ermöglicht es, die Länge der Werkzeuge sehr genau zu messen und die Achsen entsprechend zu kompensieren. „Eine Herausforderung sind aber unsere sehr dünnen Werkzeuge“, erläutert der verantwortliche Fertigungsleiter bei Stoffel. „Wir arbeiten unter anderem mit 0,5-Millimeter-Zentrierbohrern, da bricht die Spitze bei der geringsten falschen Belastung ab, und der Bohrer wird zwei bis drei Mikrometer kürzer.“ Das wirkt sich entsprechend auf die Genauigkeit aus. Der Tastkopf Z-Pico arbeitet aber mit geringer Messkraft und ist damit „perfekt für die bei uns verwendeten kleinen Werkzeuge geeignet“, lobt der Fertigungsleiter.
Im Inneren des Tasters arbeitet eine präzise Linearführung. Damit ist er laut Blum-Novotest-Mitarbeiter Strobel frei von Querkräften, was eine Messung von sehr kleinen, empfindlichen oder langen Werkzeugen ab einem Durchmesser von 0,05 mm ermöglicht. Zudem werde das Schaltsignal optoelektronisch durch das Abschatten einer Miniaturlichtschranke im Inneren des Gerätes erzeugt. Die beiden Messungen zum Temperaturausgleich sind im NC-Programm erst nach den Schrupp-Arbeitsgängen angeordnet, weil bei diesen noch keine hohe Genauigkeit gefordert ist. Der aus der Messung errechnete Korrekturfaktor wird in alle Werkzeugtabellen geschrieben, so dass schon die nächste Schruppbearbeitung von der Messung profitiert.
Die Schlichtwerkzeuge werden hingegen direkt vor der Bearbeitung gemessen, so dass beispielsweise auch das Temperaturverhalten der Werkzeughalter berücksichtigt wird. Der Messvorgang selbst dauert nur wenige Sekunden, auch weil die Werkzeuge zur Messung mit Eilganggeschwindigkeit bis kurz vor dem längstmöglichen Werkzeugmaß positioniert werden.
In einem der Bearbeitungszentren, in dem überwiegend Rundgriffinstrumente gefertigt werden, ist statt des Z-Pico ein Blum-Lasermesssystem vom Typ LaserControl Micro Compact NT im Einsatz. Bei der Bearbeitung der Rundgriffe kommt es besonders auf die Genauigkeit der Y-Achse an: Das Laser-System korrigiert sowohl den Versatz des Werkzeugs als auch den der Achse und des Tisches selbst.
Von der gestiegenen Genauigkeit profitiert Dieter Stoffel auch in der Vermarktung. „Dadurch ist die Qualitätsanmutung, die die Chirurgen von unseren Instrumenten gewinnen, nochmals etwas besser geworden.“
Winfried Weiland Blum-Novotest, Ravensburg

Warum es so genau sein muss

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Die Wurmlinger Günter Stoffel Medizintechnik GmbH ist auf die Entwicklung und Herstellung hochwertiger chirurgischer und endoskopischer Instrumente spezialisiert. Günter Stoffel hatte 1971 nebenberuflich begonnen, Rundgriff-Instrumente wie Scheren, Pinzetten und Nadelhalter zu fertigen. Diese Form, bei der die beiden Griffe zusammen ein annähernd kreisförmiges Profil bilden, ist bei vielen Chirurgen beliebt, weil sie sich in der Hand sehr feinfühlig drehen lässt.
Auf dem Markt gab es aber bereits Rundgriff-Instrumente. Diese waren an der Griffrundung noch mit einer Kordel versehen. Stoffel war klar, dass er als Neueinsteiger optisch etwas anderes bieten musste, um sich von der Konkurrenz abzuheben. Daher führte er an seinen Instrumenten den Kreuzrändel ein, was die Griffigkeit verbesserte und schließlich den Durchbruch brachte. Im Jahr 1978 war das Geschäft so erfolgreich geworden, dass Stoffel sein Unternehmen hauptberuflich betrieb. 1981 kamen als zweites Standbein Biopsie- und Fremdkörperzangen in den Durchmessern 0,8 mm bis 3,5 mm hinzu. Mit Hilfe dieser Instrumente kann ein Chirurg durch natürliche Öffnungen oder kleine Schnitte in den Körper gelangen, um Gewebeproben zu entnehmen oder Fremdkörper zu entfernen. Das dritte Standbein der Wurmlinger sind Clamps, kleine Klemmen in verschiedenen Größen, mit denen sich Adern fixieren lassen.

Ihr Stichwort
  • Rundgriff-Instrumente, Biopsiezangen, Clamps
  • Werkzeuge erfassen ab 0,05 mm Durchmesser
  • Messtaster mit geringer Messkraft
  • Laser-Messsystem
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