Rösler: Selektiv und schonend
Mit selektiver Bearbeitung unterschiedliche Eigenschaften von Implantat-Oberflächen realisieren
Implantate müssen in vielen Fällen unterschiedliche Oberflächeneigenschaften aufweisen. Die selektive Bearbeitung, um diese Anforderungen zu erfüllen, kann mittels Schleppfinish-Anlagen erreicht werden. Ein Medizintechnikunternehmen erzielte so eine Produktivitätssteigerung von 50 Prozent.
Smith+Nephew ist mit rund 18.000 Beschäftigte in über 100 Ländern eines der führenden Medizintechnikunternehmen. Das Produktportfolio umfasst Orthopädie, modernes Wundmanagement sowie Sportmedizin und HNO. Im neuen Werk von Smith+Nephew in Malaysia sind für die selektive Oberflächenbearbeitung der Femurteile derzeit zwei Fertigungszellen mit jeweils drei Schleppfinish- Anlagen R 6/1000 SF im Einsatz.
Bei der Aufbereitung des Prozesswassers erhöht die Ausstattung der beiden automatischen Zentrifugen Z1000 mit dem digitalen Prozesswassermanagement Advanced von Rösler Smart Solutions die Prozesssicherheit. Einen wichtigen Beitrag dazu leistet auch die kontinuierliche Überwachung und regelmäßige Aufbereitung der Schleifkörper.
„Für die verschiedenen Implantate gibt es genaue Spezifikationen, welche Oberflächengüte diese aufweisen müssen“, erklärt Jürgen Preiser, Senior Manufacturing Engineer bei Smith+Nephew. Er begleitete den Aufbau der Oberflächenbearbeitungszellen für Knieimplantate aus Kobalt-Chrom-Legierungen im neuen Werk im malaysischen Penang. So ist an den Innenflächen von Femurteilen für eine optimale Integration eine definierte Rauheit zu erzielen, während im Außenbereich homogene, sehr glatte und hochglanzpolierte Oberflächen erforderlich sind, um bei Bewegungen Abrieb zu vermeiden. Dies macht eine partielle aber äußerst hochwertige und reproduzierbare Bearbeitung der äußeren Flächen dieser Femurteile notwendig.
Schleppfinisher als Lösung für selektives Bearbeiten
Entschieden hat sich das Unternehmen bei dieser anspruchsvollen Aufgabenstellung für die Schleppfinishanlagen R 6/1000 SF von Rösler. Hierbei handelt es sich um Gleitschliffanlagen, die für die präzise, selektive Einzelbearbeitung komplex geformter, hochwertiger und beschädigungsempfindlicher Werkstücke entwickelt wurden. Die Femurteile dürfen sich während des Schleif- beziehungsweise Polierprozesses gegenseitig nicht berühren. Exakt wiederholbare, über SPS gesteuerte und an das jeweilige Anforderungsprofil adaptierbare Prozessparameter gewährleisten dabei reproduzierbare Ergebnisse.
„Da wir identische Maschinen und Prozesse in unserem US-amerikanischen Werk in Memphis für diese Anwendung einsetzen, sind entsprechende Erfahrungen und Know-how vorhanden. Das macht die Zulassung einfacher und schneller. Ein weiterer Aspekt, der für Rösler als Partner gesprochen hat, ist die weltweite Präsenz des Unternehmens mit einer Vertretung in Singapur“, konkretisiert Jürgen Preiser die Entscheidungsgründe. „Darüber hinaus entwickelt und produziert Rösler sowohl die Anlagen als auch die Verfahrensmittel, sodass alles optimal aufeinander abgestimmt und Versorgungssicherheit gegeben ist.“
Ausgestattet ist das Werk auf der malaysischen Halbinsel bisher mit zwei Fertigungszellen. Für die Prozessschritte Vorschleifen mit Keramikschleifkörpern, Feinschleifen mit Kunststoffschleifkörpern und Trockenpolieren mit einem pflanzlichen Medium sind in jede Zelle drei Schleppfinisher integriert.
Um auch bei Wartungsarbeiten die Prozesskette nicht unterbrechen zu müssen, kann in allen Anlagen der Trockenpolierprozess erfolgen und in vier der sechs Schleppfinishanlagen kann sowohl der Trockenprozess, als auch die Nassbearbeitung erfolgen.
Die Maschinen verfügen über einen Arbeitsbehälter mit 1.000 Millimeter Durchmesser sowie ein Trägerkarussell für sechs Arbeitsspindeln. Sie sind mit teilespezifischen Werkstückaufnahmen ausgestattet, die die Femurteile so positionieren, dass eine Bearbeitung nur an den definierten Bereichen stattfindet. Dank einer Optimierung der Aufnahmen können nun drei statt bisher nur zwei Femurteile gleichzeitig gespannt und dennoch die hochwertige und allseitige Bearbeitung sichergestellt werden. „Dies ermöglicht uns, 18 Femurteile gleichzeitig zu bearbeiten. Das entspricht einer Durchsatzerhöhung von knapp 50 Prozent und ist eine beachtliche Steigerung“, berichtet Preiser begeistert.
Mehr Produktivität durch verbesserte Werkstückaufnahme
Für den Schleif- beziehungsweise Polierprozess taucht das rotierende Trägerkarussell die an den ebenfalls drehenden Spindeln aufgespannten Werkstücke in die ruhende Schleifkörpermasse ein. Eine standardmäßig integrierte Eintauch-Tiefenregulierung gewährleistet, dass die teilespezifisch festgelegte Eintauchtiefe genau eingehalten wird. Die Bearbeitungsintensität lässt sich durch die separaten und unabhängig voneinander einstellbaren Karussell- und Spindelantriebe optimal an die verschiedenen Femurteile anpassen. Die höhere Belastung durch den zusätzlichen Besatz der Spindeln mit jeweils einem zusätzlichen Femurteil stellte für die Anlagentechnik inklusive der Antriebe kein Problem dar, so dass alle relevanten Bearbeitungsparameter inklusive der Eintauchtiefe der Werkstücke beibehalten werden und sehr kurze Zykluszeiten erzielt werden können.
Wichtige Prozessparameter, wenn es darum geht, Reproduzierbarkeit der Bearbeitung sicherzustellen, sind das Füllvolumen und die Zusammensetzung der Schleifkörper im Arbeitsbehälter. Die Füllmenge im Arbeitsbehälter wird sowohl visuell als auch mit Sensoren überwacht und der Bediener erhält einen Hinweis, wenn eine Aktion erforderlich ist. „Um die Bearbeitungsqualität zu sichern, haben wir uns auch für das Schleifkörperaufbereitungssystem entschieden. In dieser – mit einer Siebstation ausgestatteten – Anlage werden die Keramik- und Kunststoffschleifkörper einmal wöchentlich gereinigt und alle unter einer definierten Größe aussortiert“, beschreibt Preiser
Digitales Prozesswassermanagement
Für die Reinigung der Prozessflüssigkeiten aus den Nassbearbeitungsschritten Vor- und Feinschleifen der beiden Fertigungszellen hat Smith+Nephew in zwei vollautomatische Zentrifugen Z1000 investiert. „Dies ermöglicht uns, das Prozesswasser getrennt nach Keramik- und Kunststoffschleifkörpern aufzubereiten, wodurch Probleme beispielsweise durch Schaumbildung vermieden werden können“, erläutert Jürgen Preiser. Außerdem ist in die Steuerungen der Zentrifugen das digitale Prozesswassermanagement von Rösler Smart Solutions integriert. Diese interaktive Monitoring-Lösung für die Prozesswasserreinigung und -aufbereitung erlaubt die Überwachung, Erfassung und Auswertung von bis zu 14 individuell auswählbaren Prozessparametern, unter anderem Compound-Konzentration, pHWert und mikrobiologische Belastung. Die Soll- und Toleranzbereiche der relevanten Parameter werden in der Software hinterlegt und die jeweils gemessenen Ergebnisse eingetragen. Kommt es bei einem oder mehreren Parametern zu Abweichungen, wird dies angezeigt und das Personal erhält automatisch leicht verständliche und direkt umsetzbare Handlungsempfehlungen zu Maßnahmen, um das Prozesswasser wieder in den festgelegten Bereich zu bringen.
„Durch diese digitale Lösung haben wir die Prozesswasseraufbereitung nicht nur besser im Griff, sie vereinfacht auch die Einarbeitung von Mitarbeitenden“, erklärt Jürgen Preiser. Darüber hinaus lassen sich durch die automatische Speicherung der Werte Veränderungen des Prozesswassers über einen längeren Zeitraum erkennen, sodass ein erforderlicher Wechsel entsprechend in den Betriebsablauf eingeplant werden kann. Einsparungen bei den Verbräuchen von Wasser und Compound können auf diese Weise ebenfalls realisiert werden. Die lückenlose Erfassung der Daten ist weiterhin hilfreich als Nachweis der Prozessqualität und -stabilität. „Derzeit planen wir außerdem mit Rösler zwei weitere Fertigungszellen für identische Produkte und Prozesse“, merkt Preiser abschließend an.
Rösler Oberflächentechnik GmbH
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