Trends & Innovationen

Auch für schwierige Fälle

04.05.2010

Fräser: Horn-Werkzeuge finden in einer breiten Palette medizintechnischer Projekte Anwendung. Dabei ist „Standard“ eher die Ausnahme – die Werkzeuge des Tübinger Präzisionswerkzeug-Spezialisten werden für zahlreiche Anwendungen mit nur schwer zu bearbeitenden exotischen Werkstoffen maßgeschneidert.

Die Medizintechnik deckt rund 15 Prozent Anteil am Bedarf von Präzisionswerkzeugen in der Zerspanung ab. Zur Branche Medizintechnik zählen dabei nicht nur Bauteile wie Knochenschrauben und Implantate, die im menschlichen Körper direkt „verbaut“ oder eingesetzt werden, sondern auch die gesamte Peripherie wie zum Beispiel der Werkzeug- und Formenbau für Spritz- und Pressteile, die in der Medizin Anwendung finden.

Fräs- und Mikrowerkzeuge werden beispielsweise bei der Fertigung von Spritzwerkzeugen für dentaltechnische Kleinteile im Werkzeug- und Formenbau benötigt. Spezielle Werkzeuge sind in der Regel nur für wenige Bearbeitungsaufgaben mit hohen Anforderungen notwendig, etwa beim Gewindewirbeln von Knochenschrauben. Hochpräzise Werkzeugträger wie zum Beispiel Gewindewirbelköpfe werden speziell für die Anforderungen an das Bauteil konzipiert, konstruiert und oft als Einzelstücke gefertigt.

Spezielle Substrate, Geometrien und Beschichtungskombinationen an der Werkzeugschneide kommen bedingt von der in der Medizintechnik verwendeten Werkstoffen zum Einsatz. Die in der Medizintechnik seit jeher üblichen engen Toleranzfelder und hohen Oberflächengüten haben sich inzwischen auch im allgemeinen Maschinenbau weitgehend etabliert und haben Maßstäbe zum Stand der Technik gesetzt.

Oft sind die Werkstoffe in derZerspanung eine Herausforderung Werkstoffe, die einem Patienten das Leben erleichtern, können die Zerspanungstechnik indes vor große Herausforderungen stellen. Bei den zu verarbeitenden Werkstückstoffen wird unterschieden zwischen Bauteilen, welche direkt im menschlichen Körper eingesetzt werden, und Bauteilen, die für medizintechnische Apparaturen gebraucht werden. In der Regel kommen Werkstoffe mit hoher Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und humaner Bioverträglichkeit zum Einsatz.

Entsprechend den Anforderungen an die Medizintechnik sind Legierungsbestandteile, welche das Zerspanen vereinfachen wie beispielsweise Schwefel und Phosphor, nicht oder nur in sprichwörtlich homöopathischer Dosierung im Werkstückstoff vorhanden. Somit ist die Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide unter anderen Bedingungen wirtschaftlich zu realisieren als bei herkömmlich üblichen Stahlsorten der spanenden Fertigung.

Darüber hinaus sind speziell für die medizinischen Anforderungen legierte Titanwerkstoffe und CoCr-Legierungen zu zerspanen. Verstärkt finden, aufgrund ihrer Dauerfestigkeit und Zähigkeit, auch Cobalt-Chrom-Werkstoffe ihren Einsatz in Gelenkimplantaten. Insbesondere für abrasiven Verschleiß sorgende Legierungsbestandteile wie Co und Ni erhöhen beim spanenden Bearbeiten jedoch unter anderem die Zerspantemperatur und verringern die Standzeit des Zerspanungswerkzeuges.

Standzeiten verzehnfacht
Insbesondere zum Fräsen von Cobalt-Chrom-Werkstoffen, beispielsweise nach ISO 5832-12, hat Horn deshalb eine Kombination aus Substrat, Geometrie und Beschichtung entwickelt, mit der eine Zerspanung erst wirtschaftlich realisierbar ist: Laut Hersteller werden bis zu 10-fach höhere Standzeiten erreicht als mit herkömmlichen Fräswerkzeugen.

Stark zunehmend, und dies nicht nur in der Medizintechnik, sind bei der Zerspanung hochkristalline Kunststoffe wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid PVDF, das unter anderem bei der Herstellung von Prothesen verwendet wird. Faserverstärkte Kunststoffe stellen völlig neue Anforderungen hinsichtlich des Verschleißverhaltens an das Werkzeug. Sie werden entsprechend der Belastungsrichtung und Belastungsart individuell laminiert. Müssen derartige Faserverbundwerkstoffe zerspant werden, ist häufig nicht abzuschätzen, wie sich das Zerspanungswerkzeug hinsichtlich Maßhaltigkeit, Oberflächengüte und Standzeit verhalten wird.

Aufgrund der sich in nahezu jedem Bauteil verändernden Anforderungen ist es nahezu unmöglich, ein vollständiges Standardwerkzeugprogramm für medizintechnische Anwendungen aufzubauen. Horn als Hersteller von innovativen Werkzeuglösungen stellt sich dieser Herausforderung und bietet anwenderspezifische Werkzeuglösungen, die ein wirtschaftliches und prozesssicheres Zerspanen erlauben.


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