In der Medizintechnik gibt es nach wie vor Produkte, bei denen in erster Linie deren mechanische Funktionalität und materielle Beschaffenheit im Fokus stehen. Die Rema Medizintechnik GmbH aus Dürbheim im Landkreis Tuttlingen ist spezialisiert auf die Herstellung chirurgischer Instrumente und OP-Zubehör. Zu dem breiten Portfolio gehören auch OP-Leuchten, die das Unternehmen in verschiedenen Varianten anbietet.
Für die Zertifizierung werden medizintechnische Produkte in Klassen eingeteilt – von 1 (z. B. OP-Leuchten) bis 3B (z. B. Instrumente für Operationen am Herzen). Bei hochklassifizierten Produkten muss alles zerspanend hergestellt werden, da bei anderen Verfahren Bakterien oder Verunreinigungen in den Teilen eingeschlossen werden könnten. Da die OP-Leuchten niedrig eingestuft werden, fertigen viele Hersteller das Gehäuse aus Kunststoff im Spritzgießverfahren. Bei Rema werden die Gehäuse stattdessen aus massiven Aluminium-Rohlingen aus dem Vollen gefräst, um höchsten Qualitäts- und Hygieneanforderungen gerecht zu werden.
Für die Umsetzung dieses Projekts hat Rema mehrere Werkzeughersteller kontaktiert, von denen letztendlich die ZCC Cutting Tools Europe GmbH (ZCC-CT) den Zuschlag erhielt und jetzt das komplette Projekt mit ihren Werkzeugen bedient. Das Unternehmen mit Sitz in Düsseldorf gehört zur chinesischen Zhuzhou Cermented Carbide Cutting Tools, die 2018 mit ihren rund 2000 Mitarbeitern einen Umsatz von 230 Mio. EUR erwirtschaftet hat.
Für jede Bearbeitung das richtige Werkzeug
Ausgangsmaterial für die Leuchtengehäuse sind massive Aluminium-Rohlinge (3.3547-AlMg4,5Mn). Im Gegensatz zu Stahl, erfolgt die Zerspanung von Aluminium bei höheren Schnittgeschwindigkeiten und erfordert deutlich geringere Schnittkräfte. Hierzu müssen die Werkzeuge an die besonderen Eigenschaften des Leichtmetalls angepasst sein und die Maschinen müssen die benötigten hohen Schnittgeschwindigkeiten liefern können.
Der reine konstruktive Aufbau der Leuchtengehäuses ist nicht überdurchschnittlich komplex, dennoch verursachen die hohen Anforderungen an die Qualität, die Hygiene und die Funktionalität große Herausforderungen bei deren Bearbeitung. Auch deshalb sind hier gleich mehrere Werkzeuge von ZCC-CT im Einsatz. Um die Lampen leichter zu machen, wird zunächst der Rahmen des Gehäuses ausgefräst. Hier kommt ein VHM-Schaftfräser ALG3E zum Einsatz. Die Aufnahme, mit der die Leuchte im Operationssaal befestigt werden kann, wird mithilfe dreier Werkzeuge gefertigt: einem PVD-beschichteten Wendeschneidplattenbohrer ZTD03 mit großem Spanraum für verbesserten Spanfluss, einem T-Nutenfräser TMP01 sowie zwei VHM-Schaftfräser ALP-3E für die Schruppbearbeitung von Aluminium.
Des Weiteren werden noch Führungen für ein sogenanntes ambience-light und die Sitze für die LED-Lampen in das Bauteilinnere gefräst. Bei letzterem achtet das Rema-Team besonders auf die Neigung der einzelnen Sitze, damit die LEDs später so ausgerichtet werden können, dass sich unter der Leuchte kein Schatten bilden kann – eines der Highlights der OP-Leuchten-Konstruktion. Die Oberfläche des Aluminiumgehäuses wird mit einem Torusfräser überfräst, danach folgt nur noch das finale Schleifen und zuletzt die Pulverbeschichtung.
Das fertige Gehäuse besticht mit einem völlig geschlossenen Aufbau mit abgerundeten Ecken und glatter, beschichteter Oberfläche. Dadurch lässt sich die Leuchte später einfach reinigen, bietet eine hohe Stabilität und wirkt auch optisch hochwertig.
Ein Container voller Späne
Die komplette Schruppbearbeitung des 56 kg schweren Aluminiumblocks sollte bei Projektbeginn nur eine Stunde dauern – wobei das fertige Gehäuse nur noch 10 kg auf die Waage bringt. Von daher war die Aufgabenstellung auch nicht ganz einfach. Hinzu kam noch, dass: „die eingesetzte Fräs-Maschine in ihrer Drehzahl begrenzt ist“, erklärt Uwe Demuth, Anwendungstechniker bei ZCC-CT. „Unsere Werkzeuge für die Aluminiumbearbeitung brauchen aber hohe Schnittgeschwindigkeiten, hohe Drehzahlen und möglichst große Vorschübe, damit sie ihr gesamtes Potenzial entfalten können.“ Rema fertigt die Gehäuse auf einer Chiron Mill FX 800 Baseline. Das fünfachsige Bearbeitungszentrum bietet eine maximale Leistung von 22,5 kW und eine Spindeldrehzahl von maximal 12 000 min-1.
Oftmals stoßen Anwender bei der Aluminiumbearbeitung an die Grenzen der Maschine oder an die Kapazitätsgrenzen des Spanförderers. Louis Stumpe, Produktionsleitung Drehen & Fräsen bei Rema, macht das deutlich: „Die Späne sind das größte Problem. Pro Bauteil fallen bei uns rund 600 Liter Späne an. Damit füllen wir schon einen ganzen Spänecontainer.“ Auch deshalb müssen die Späne zügig vom Spanförderer abtransportiert werden. „Das war am Anfang ein echtes Problem. Wir haben die Späne einfach nicht schnell genug wegbekommen. Die Leistung der Werkzeuge ist echt beeindruckend“, erinnert sich Demuth.
Die beschränkte Leistungsfähigkeit des Späneförderers sorgt laut Stumpe heute noch für Komplikationen. Das Bearbeitungszentrum und die Werkzeuge von ZCC-CT würden eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit zulassen, „da macht aber der Spanförderer schlapp“, erklärt der Produktionsleiter.
Projekt erfolgreich abgeschlossen
Mit den Werkzeugen und der Unterstützung von ZCC Cutting Tools hat es Rema schließlich geschafft, die Vorgabe für die Schruppbearbeitung deutlich zu unterbieten: 25 Minuten anstatt der vorgegebenen Stunde. Zudem sollte die gesamte Bearbeitung nicht länger als vier Stunden beanspruchen. Auch hier konnten die Erwartungen mit einem Endergebnis von 3:45 Stunden mehr als erfüllt werden. Sollte sich die Rema Medizintechnik dazu entschließen, in einen neuen Späneförderer zu investieren, könnte sich die Fertigung vielleicht noch dynamischer und effizienter gestalten lassen.
ZCC Cutting Tools Europe GmbH
www.zccct-europe.com
Rema Medizintechnik GmbH
www.rema-surgery.de
Neues Technologie- und Demonstrationszentrum
Im Mai 2019 eröffnete die ZCC Cutting Tools Europe am Standort Düsseldorf ihr neues Test- und Demonstrationszentrum. Das Unternehmen gliedert das Zentrum an seine bestehende Europazentrale an. Auf 500 m² sollen neue Produkte nach speziellen europäischen Marktanforderungen erprobt sowie kundenindividuelle Lösungen entwickelt und gefertigt werden. Außerdem dient es als Vorführ- und Schulungszentrum sowie zur Ausbildung neuer Mitarbeiter.
„Für ZCC Cutting Tools ist der deutsche Markt ein wichtiger Treiber der Produktentwicklung mit Blick auf Qualitätsanforderungen und neue Technologien. Dem können wir mit einem eigenen Test- und Demonstrationszentrum nun noch besser gerecht werden“, betont Quanliang Zhao, Geschäftsführer von ZCC Cutting Tools Europe.
40 Kilogramm
Aluminium zerspanen wir in 25 Minuten.“
Louis Stumpe, Produktionsleitung Drehen & Fräsen bei Rema
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