Lebenslauf - Life Science Nord

Fertigung von bipolaren Instrumenten für die minimal
invasive Chirurgie (V)
Florian v. Scotti, Helmut-Schmidt-Universität – Universität der Bundeswehr Hamburg,
Institut für Konstruktions- und Fertigungstechnik, Laboratorium Fertigungstechnik,
Holstenhofweg 85, 22043 Hamburg, f.v.scotti@hsu-hh.de; Tel. 040 6541 3037
Ziel
Im Vergleich zum monopolaren HF-chirurgischen Verfahren, bei dem eine großflächige Passivelektrode
den zweiten Pol bildet, sind bei Operationen mit bipolaren Instrumenten die elektrischen
Auswirkungen örtlich begrenzt. Bei der Fertigung minimal invasiver Instrumente gilt es die Vorteile
der bipolaren HF-Technik auf kleinstem Raum zu realisieren. Eine besondere Herausforderung ist
hierbei die gegenseitige Isolation der Elektroden. Wird beispielsweise eine isolierende Keramik mit
den Metallbauteilen verklebt oder hart verlötet, entsteht neben einem zusätzlichen Arbeitsschritt,
der aufgrund der komplexen Bauteilgeometrie häufig von Hand ausgeführt werden muss, eine Fehlerquelle,
die zum Versagen des Instruments führen kann. Die kritischen Belastungen der Fügestelle
finden sich weniger in der chirurgischen Anwendung als in der thermischen bzw. chemischen
Instrumentenaufbereitung vor dem medizinischen Einsatz. Im Rahmen des InnoNet Projekts
„GreenTaPIM“ des VDI/VDE-IT untersucht das LaFT an der Helmut-Schmidt-Universität Möglichkeiten
der Mikrobearbeitung von bereits in der Urformung gefügten metallkeramischen Verbundbauteilen,
um den hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit und Oberflachengüte der medizinischen
Anwendung gerecht zu werden.
Methoden
Zur Untersuchung der Prozesskenngrößen werden numerische Simulationsverfahren und praktische
Belastungs- und Bearbeitungsversuchsreihen durchgeführt. Als CAD-Engine dient Catia V5
zur Konstruktion der Bauteile und Halbzeuge, die dann in die FEM-Software Abaqus übertragen
werden können. Zur Berechung der FEM-Modelle steht ein HP 9000 SuperDome Parallelrechner,
für die praktische Untersuchung stehen ein Mikrobearbeitungszentrum Microgantry XYZ-S/L der
Firma Kugler sowie verschiedene Versuchseinrichtungen zur Verfügung.
Ergebnisse
Der erste Schritt des Projekts beinhaltete neben der Ermittlung geeigneter Materialien für den metallkeramischen
Verbund (beim IKTS Frauenhofer Institut, Dresden) die Definition des Anforderungsprofils
an das zuerstellende Werkstück und der Konstruktion eines representativen Demonstrators
für die weitere Untersuchung. In enger Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Olympus
Winter & Ibe GmbH, Hamburg, wurde ein Demonstrator für den Anwendungsbereich „Medizintechnik“
entworfen. Die durch das IKTS vorgeschlagenen Materialien werden derzeit einzeln auf
Bearbeitbarkeit sowohl im grünen als auch im gesinterten Zustand untersucht.
Schlussfolgerung / weitere Vorgehensweise
In der Urformung gefügte metallkeramische Verbundbauteile bieten neue Möglichkeiten für die
Herstellung langlebiger zuverlässiger Instrumente, weil die kritische Fügestelle gemieden wird. Die
Herausforderungen liegen in der gemeinsamen Bearbeitung der gefügten Materialien in einem Arbeitsschritt.
Grundlage für die benötigten Prozessparameter sind die aus der Einzelbearbeitung
ermittelten und angepassten Daten. Von besonderer Bedeutung sind hierbei die Prozesssteuerung
bei Erreichen der Fügestelle und die damit verbundene Parameteranpassung.
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