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April


Messen 2014

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Leistungssprung mit Schrumpfspannzange TER

Erfolgreicher Einsatz von TER in der Medizintechnik bei der Werkzeugbearbeitung von Wirbelsäulenstützelementen aus der extrem festen Titanlegierung Ti6Al4V



Implantate und Stützelemente in der Wirbelsäule helfen immer mehr Patienten, eines der größten Volksleiden hinter sich zu lassen: Schmerzen im Rücken. Allerdings ist die Konstruktion der Prothesen für diesen sensiblen Bereich des Körpers nicht einfach. Sie müssen höchste Belastungen aushalten und lange Zeit fehlerfrei funktionieren.  Bei dem Ulmer Unternehmen Ulrich Medical entstehen viele dieser High-Tech-Implantate. Für die Werkzeugbearbeitung eines Wirbelsäulen-Stützelementes aus der extrem festen Titanlegierung Ti6Al4V setzen die Experten für Medizintechnik dabei auf die TER-Spannzange von LMT-Allianzpartner Bilz – mit Erfolg: Die Werkzeugkosten sinken durch das Spannmittel deutlich, die Produktion wird effektiver.

Seit Mitte der 80er Jahre werden Implantate in die Wirbelsäule eingeführt. Für die Medizin war diese Entwicklung ein großer Schritt nach vorne. In vielen Fällen machen die Prothesen eine operativ vorgenommene Versteifung der Wirbelsäule im betroffenen Abschnitt überflüssig und erhalten somit die Beweglichkeit des Körpers. Bei der Konstruktion der benötigten Prothesen-Bauteile aus Metall sind Titan und Titanbasislegierungen zumeist die Materialien der Wahl – und das aus gutem Grund: Das Metall ist so fest wie Stahl, zugleich aber viel leichter und hat eine bemerkenswerte Korrosionsbeständigkeit. Für den menschlichen Körper ist Titan zudem gut verträglich. Auf der Oberfläche des Implantats bildet sich nach der Operation eine Oxidschicht, die im medizinischen Wortlaut „passivierend“ wirkt. Es werden keine Bestandteile des Titans im Körper gelöst.

Das gilt auch für die Titan-Legierung TiAl6V4. Sie hat sich im klinischen Einsatz bewährt und kommt bei unterschiedlichen Wirbelsäulen-Stützelementen von Ulrich Medical zum Einsatz. Seine Oberflächen-Bearbeitung in kürzester Produktionszeit und mit hochgenauen Ergebnissen stellt freilich besondere Anforderungen an die eingesetzten Werkzeugsysteme. Trotzdem sind auch im anspruchsvollen Produktionsumfeld der Medizintechnik enorme Leistungssteigerungen möglich. Das macht aktuell der Einsatz von zwei TER-Spannzangen von LMT-Allianzpartner Bilz deutlich.  

TER führt zu Leistungssprung

Mit dem Modell TER 1000/25 erfolgt das Schruppen auf dem angetriebenen Werkzeug einer Drehmaschine des einzelnen Bauteils in einer Bearbeitungszeit von 30 Sekunden. Die Standmenge beträgt 1500 Stück. Beim Schlichten kommt  TER 0600/25 zum Einsatz. Hier liegt die Bearbeitungszeit pro Bauteil bei 17 Sekunden, die gesamte Standmenge beträgt ebenfalls 1500 Stück. Welcher enorme Leistungssprung hinter diesen Zahlen steckt, zeigt der Vergleich: Die zuvor eingesetzte ER - Spannzange verursachte deutlich längere Bearbeitungszeiten (75 Sekunden Schruppen, 20 Sekunden Schlichten) und führte zu geringeren Standmengen (500 Stück beim Schruppen und Schlichten).

„Der Einsatz von TER führt zu einer Erhöhung der Standmenge von rund 300 Prozent. Dadurch verringern sich für jeden Anwender die Werkzeugkosten deutlich“, macht Michael Schinke von LMT-Allianzpartner Bilz deutlich. „Die Produktionsplaner bei Ulrich Medical können bei einer Losgröße von 1500 Bauteilen mit knapp 10 Prozent niedrigeren Werkzeugkosten kalkulieren. Außerdem macht die kürzere Bearbeitungszeit natürlich insgesamt deutlich höhere Ausbringungsmengen möglich“, so Schinke.

Schrumpfverfahren für Spannzangen entwickelt

Hinter diesem Erfolg steht die besondere Konstruktion der TER-Schrumpfspannzange von Bilz. Der LMT-Allianzpartner macht mit ihr die Vorteile der Schrumpftechnik erstmals auch für die ER-Spannzangenschnittstelle nach DIN6499 zugänglich. Das Grundprinzip des Schrumpfverfahrens ist das gleiche: Die Bohrung der Spannzange ist im Durchmesser etwas kleiner als der Werkzeugschaft. Durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wird sie induktiv erhitzt und ihre Bohrung aufgeweitet. Jetzt kann das Werkzeug eingesetzt werden. Beim anschließenden Kühlvorgang schrumpft die Bohrung wieder und spannt Spannzange und Werkzeug zu einem festen Monoblock zusammen, der auch höchsten Drehmomenten standhält.

„Wir zeigen auch und gerade mit der Schrumpfspannzange TER mustergültig, dass mit dem richtigen Spannmittel in jeder Fertigung enorme Kostenvorteile erschlossen werden können. Die exakte Führung des Werkzeugs minimiert Belastung und den Verschleiß. Das Beispiel bei Ulrich Medical bestätigt im Übrigen auch zahlreiche Testläufe, bei denen wir ebenfalls Standzeitverlängerungen bis zu 300 Prozent gemessen haben“, so Mira Babel, verantwortlich für die Marketingkommunikation bei Bilz.