Mafac: Hohe Reinigungsqualität in der Medizintechnik

Seit gut 50 Jahren fertigt Eckerle komplexe Baugruppen und Systemkomponenten, die in unterschiedlichen Branchen zum Einsatz kommen. Für das renommierte Medizintechnikunternehmen Maquet beispielsweise, welches seit dem Jahr 2000 zum Getinge-Konzern zählt, stellt der CNC-Spezialist drei Baugruppen für den Elektrobetrieb von OP-Tischen her.

Worauf es bei diesen hochwertigen Komponenten ankommt, erläutert Produktionsleiter Reiner Schäfer: „Moderne Operationstische sind Hochleistungsmedizingeräte, die mit vielen technischen Finessen für eine sichere und einfache Patientenlagerung sorgen. Damit sie lange und zuverlässig genutzt werden können, müssen alle Komponenten hinsichtlich Material, Technik und Verarbeitung höchste Qualitätsstandards erfüllen. Bei unserer Baugruppe ist es wichtig, dass die Oberflächen keinerlei Verunreinigungen aus der Zerspanung aufweisen und den Reinigungsprozess absolut trocken verlassen. Dadurch können wir neben der korrosionsfreien Lagerung und Verschickung auch die problemlose Weiterverarbeitung bei unserem Kunden garantieren.“

Bislang wurden die Komponenten auf einer einfachen Reinigungsanlage gewaschen, danach manuell getrocknet, eingelagert und kurz vor dem Versand ein weiteres Mal gereinigt und getrocknet. „Dieses Vorgehen war inzwischen unwirtschaftlich geworden und hätte den steigenden Anforderungen unserer Kunden nicht mehr lange standgehalten“, bringt es Ferdinand Ernst, Teamleiter bei Eckerle, auf den Punkt.

Mehrteiliges Anforderungsprofil an die Reinigung

Mit der neuen Maschine sollen diese Arbeitsschritte nun zusammengefasst und effizienter gestaltet werden. Bevor die Rotgusskomponenten in die Endreinigung gelangen, durchlaufen sie eine mehrstufige Fertigungskette. Dabei werden sie nach der Dreh-Fräsbearbeitung entgratet und poliert. Am Schluss weisen ihre Oberflächen Bearbeitungsrückstände wie Kühlemulsion, Polierstaub und Späne auf, die sorgfältig abgereinigt werden müssen. Wichtig ist dabei, dass alle Bauteilregionen partikelfrei sind, denn kleinste Verschmutzungen können die Montageanforderungen bei Getinge-Maquet gefährden und die notwendige Laufruhe der darin verbauten Motoren verhindern.

Im Hinblick auf diese Sauberkeitsansprüche stellen die zahlreichen Bohrungen und Hinterschneidungen der Bauteile sowie die inzwischen sehr kleinen Partikelgrößen der Verunreinigungen eine Herausforderung dar. Darüber hinaus bringt der Werkstoff Rotguss weitere Anforderungen mit sich, da er eher weich ist und wegen des hohen Kupferanteils zu Fleckenbildung und Entwicklung von Grünspan neigt.

Für den Reinigungsprozess bedeutet dies: Er sollte effektiv und zugleich sehr schonend sein und über eine Trocknung verfügen, die bei reduzierter Temperatur Bauteile mit flecken- und feuchtefreien Oberflächen entlässt. Daher entschieden sich die Techniker von Eckerle für die Spritzflutmaschine Mafac Java mit Zweitanktechnik. In Kombination mit den Technologieoptionen der Vektorkinematik und der Vakuumtrocknung erreicht sie auf den Oberflächen hohe Sauberkeitswerte – materialschonend innerhalb kurzer Zeit und zuverlässig für alle Bauteilregionen.

Vektorkinematik – mehr Bewegung
für bessere Wirksamkeit

Gerade mit der Wahl der Mafac-Vektorkinematik beweisen Reiner Schäfer und Ferdinand Ernst Pioniergeist sowie Weitblick in die Zukunft. „Wir haben es hier mit einer Weiterentwicklung der patentierten Verfahrenstechnologie der gegen- beziehungsweise gleichläufigen Rotation von Spritz- und Korbaufnahmesystem zu tun“, erklärt Sascha Klos, Außendienstmitarbeiter bei Mafac. Dabei gelingt es, während der Reinigung und Trocknung mit starken Turbulenzen eine größere
und gleichmäßigere Beaufschlagung der Bauteile zu erzielen.

Für dieses Mehr an Bewegung führt das Düsenrohr sowohl eine rotierende als auch eine schwenkende Bewegung aus. Die Wippbewegung erfolgt um die eigene Achse um jeweils 35º nach beiden Seiten. Synchron dazu rotiert das Korbaufnahmesystem unter optimal angepasster Geschwindigkeit. Dies ergibt ein abgestimmtes Zusammenspiel von Düsenrohr- und Korbbewegung, wobei Gleich- und Gegenlauf möglich sind. Als Folge davon werden die Werkstücke gleichmäßiger beaufschlagt, schwer erreichbare Regionen wie Sacklochbohrungen werden noch besser erreicht.

Wegen des größeren mechanischen Anteils führt die Vektorkinematik in kürzerer Zeit zu dem gewünschten Reinigungsergebnis. Diese bessere Strömungswirkung sowohl während der Reinigungs- als auch während der Trocknungsphase, die ihnen zuvor schon auf der Parts2clean sehr positiv aufgefallen war, überzeugte die beiden Techniker schlussendlich, in die neue Mafac-Technik zu investieren: „Mit diesem Verfahren gewinnen wir nicht nur an Effektivität. Wir können zukünftig auch deutlich flexibler auf Änderungen im Teilespektrum oder auf wachsende Sauberkeitsanforderungen reagieren“, meint Schäfer.

Zweistufiger Reinigungsprozess mit Bypassfiltration

Die etwa 500 x 200 x 200 mm (L/B/H) großen Teile werden der Reinigungskammer in kleinen Chargen als Setzware zugeführt und durchlaufen hier einen rund elfminütigen Behandlungsvorgang mit der Abfolge Reinigen – Spülen – Vakuumtrocknung. Während der Reinigungsphase in Tank eins, dem 2,5 % eines milden Reinigungsmediums zugesetzt ist, wechseln sich ein Spritz- und Flutvorgang ab. Dabei erfolgt das Fluten zyklisch – das heißt, zwei Drittel Wasser aus der Reinigungskammer werden abgelassen und wieder aufgeflutet. Dieser Vorgang wiederholt sich einige Male. Parallel dazu führen das Düsen- und Korbaufnahmesystem eine gegenläufige Rotationsbewegung aus, wobei sich der Korb zugunsten der Teileschonung in einer 35°-Wippbewegung befindet. Die Temperatur der gesamten Nassphase liegt bei 60° C.

Bevor der Prozess in die Spülphase wechselt, verhindert ein sogenannter Überhebeprozess (Abblasen der Bauteile) die Partikel- und Medienverschleppung. Danach wird aus Tank zwei mit VE-Wasser (vollentsalztes Wasser) gespült. Dies ist aufgrund des hohen Kupferanteils im Rotguss und der damit verbundenen Oxidationsgefahr besonders wichtig. Das heißt, der Leitwert im Wasser muss niedrig bleiben, weshalb das Spülbad zusätzlich mit einem Spülbadpflegemodul ausgestattet ist. Dieses beinhaltet eine Aktivkohleeinheit und zwei Ionenaustauscheinheiten. Zusätzlich wird es über eine Harzpatrone im Bypass permanent filtriert.

„Dass sich eine solche Zusatzkomponente empfiehlt und schließlich bewährt, konnten wir bereits während der Testreinigungen im Mafac-Technikum erkennen“, erklärt Ernst. Dort wurde auch klar, dass der Reiniger auf den Kühlschmierstoff abgestimmt sein muss, damit die Bauteile die Reinigungskammer ohne Grauschleier verlassen. Man entschied sich daher für den mildalkalischen Reiniger Hakapur 56-170 von Kluthe, der im An-schluss an die wassermischbare Kühlemulsion der Hakuform-Reihe, ebenfalls von Kluthe, hohe Sauberkeitswerte erzeugt.

Vakuumtrocknung für wärmeempfindliche Werkstoffe

Ein für die Oberflächengüte wichtiger Teil der Behandlung ist die Trocknungsphase. Damit die Komponenten die Maschine ohne Restfeuchte verlassen, ist die Mafac Java mit einem Warmluft-Impulsblassystem sowie mit einem Vakuum-Trocknungssystem ausgestattet. Über das Impulsblassystem wird der Behandlungskammer zunächst Warmluft von 40 °C zugeführt. Basierend auf der Korb-Düsen-Rotation sorgen die Rotationsbewegung und die impulsartige Beaufschlagung für einen effizienten Wärme- und Stoffaustausch. Dadurch wird eine homogene Wärmeverteilung erreicht.

Zusätzlich werden die Wassertropfen durch die Druckluftimpulse in viele kleine Einheiten zerschlagen. Die so vergrößerte Fläche führt dazu, dass das Wasser schneller trocknen kann. Mit der anschließenden Vakuumtrocknung, die sich besonders für wärmeempfindliche Werkstoffe wie Rotguss eignet, wird das Trockengut einem Unterdruck ausgesetzt. Dies führt zu einer Verdampfung des Wassers bei niedrigeren Temperaturen, da der Siedepunkt des Wassers reduziert wird. Dadurch verkürzt sich die Trocknungszeit erheblich und die Oberflächen der Bauteile sind dennoch absolut trocken und rückstandsfrei.

Wichtiger Schritt in Richtung Zukunft

Nachdem die Mafac Java seit nunmehr fünf Monaten im Einsatz ist, zeichnen sich schon jetzt erste positive Effekte in Bezug auf Wirtschaftlichkeit und Reinigungsqualität ab. Für Ernst und Schäfer ist dies angesichts des steigenden Kosten- und Zeitdrucks der Zukunft ein wichtiger Aspekt. „Die Ansprüche unserer Kunden im Medizinbereich, aber auch in allen anderen Sparten sind sehr hoch und werden in Zukunft noch weiter steigen“, so Schäfer. „Da es sich bei den gefertigten Teilen stets um Sonderanfertigungen mit hohem Qualitätsanspruch handelt, wollen wir unsere Standards im Sondermaschinenbau anheben und uns für die wachsenden Ansprüche sicher aufstellen. Die Anschaffung der Mafac Java mit der neuen Vektorkinematik war ein bedeutender Schritt in diese Richtung und soll unseren USP-Wert in der Branche steigern und Wettbewerbsvorteile schaffen.“

Mafac – E. Schwarz GmbH & Co. KG
www.mafac.de

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