3-2020

Produktion
HSC-Fräsen:
Hochproduktive Großserienfertigung für
chirurgische Instrumente
Das vollautomatisierte SW-Doppelspindel-Bearbeitungszentrum BA 321
produziert alle drei Minuten zwei fertig bearbeitete Pinzettenhälften.
Bild: Klaus Vollrath
Schwäbische
Werkzeugmaschinen GmbH
www.sw-machines.de
Chirurgische Instrumente sind
Hochpräzisionsprodukte, die mit größter
Sorgfalt in meist kleineren Stückzahlen
gefertigt werden. Die Strukturen
und die Ausrüstung der hierauf
spezialisierten Hersteller sind daher
vor allem auf hohe Umrüst flexibilität
ausgelegt. Für Einmal produkte in
hohen Stückzahlen musste deshalb
eine separate Prozesskette aufgebaut
werden. Kernstück ist ein Doppelspindler
der Schwäbische Werkzeugmaschinen
GmbH (SW) mit
sehr hoher Wiederholgenauigkeit.
Ein Erfahrungsbericht.
„Im Bereich der Herstellung feinmechanischer
chirurgischer Instrumente
sind die Anforderungen hoch
und der Wettbewerb hart“, weiß
Frank Pauschert, Regionaler Vertriebsleiter
der SW Schwäbische
Werkzeugmaschinen GmbH. Zu seinen
Kunden gehört auch ein Unternehmen
aus diesem Bereich, das
sich seit seiner Gründung Anfang
der 1980er Jahre aus bescheidenen
Anfängen zu einem mittelständischen
Betrieb mit rund 130 Mitarbeitern
entwickelt hat. Hergestellt
werden aktuell rund 1.000 unterschiedliche
Gerätschaften für eine
Vielzahl von Einsatzbereichen in
der Chirurgie. Alle Instrumente werden
fertig und einsatzbereit ausgeliefert.
Die aus hochwertigen biokompatiblen
Werkstoffen wie Edelstählen
bestehenden Einzelteile
werden durch spanende Bearbeitung
hergestellt. Ungeachtet des
Einsatzes moderner NC-gesteuerter
Werkzeugmaschinen ist der
Anteil manueller Tätigkeiten am Fertigungsprozess
recht hoch, denn solche
Instrumente bestehen aus bis
zu 40 unterschiedlichen Bauteilen,
die veredelt, oberflächenbehandelt
und mit größter Sorgfalt von Hand
montiert werden. Zudem werden
sie häufig in zahlreichen Varianten
hergestellt. Das bedingt kleine
Serienlosgrößen, weshalb die Fertigungsanlagen
vor allem sehr flexibel
umrüstbar sein müssen. Wegen
der außerordentlichen Vielfalt der
Varianten besteht auch keine Möglichkeit,
auf Lager zu arbeiten und
so die Kosten durch Fertigung in
größeren Losen zu senken.
Zukunftsstrategie:
Ein anspruchsvolles
Einmal-Produkt
Da der Hersteller bisher keine
eigenen Produkte herstellte, wird
er von Kunden, die häufig über
große Marktmacht verfügen, ständig
preislich mit dem zahlreich vorhandenen
Wettbewerb verglichen.
Dies begrenzt die Ertragskraft und
damit auch die künftigen Wachstumsmöglichkeiten.
Zur langfristigen
Sicherung der Zukunft wurde vor
rund zwei Jahren beschlossen, in
ein äußerst anspruchsvolles Großserienprojekt
einzusteigen: Die Herstellung
eines Einmal-Werkzeugs für
die Neurochirurgie, das so häufig
eingesetzt wird, dass davon jährlich
sechsstellige Stückzahlen benötigt
werden. Hierbei handelt es sich um
eine Art Pinzette aus Aluminium,
die es gestattet, Gewebebestandteile
zu ergreifen und dabei zugleich
kleinere Blutungen durch elektrische
Impulse zu stillen. Zudem wurden in
die beiden Arme der Pinzette winzige
Schläuche integriert, durch die
eine Spülflüssigkeit in den Operationsbereich
geleitet werden kann.
Trotz seines einfach anmutenden
Aussehens ist das Werkzeug sehr
aufwendig in der Herstellung und
erfordert zahlreiche mechanische
ebenso wie manuelle Arbeitsgänge,
wobei die üblichen strengen Qualitätsvorschriften
einzuhalten sind.
Viele der Arbeitsgänge müssen unter
dem Mikroskop durchgeführt werden.
Der Aufbau der entsprechenden
Prozesskette erfordert umfassende
Entwicklungsanstrengungen sowie
Investitionen in Maschinen und Spezialausrüstungen.
Aktuell werden
hierfür zusätzliche Mitarbeiter eingestellt
und qualifiziert.
Ein Bearbeitungszentrum
mit der Leistung eines
Sportwagens
Ausgangspunkt und Kernstück der
Prozesskette ist ein automatisiertes
Doppelspindel-Bearbeitungszentrum
BA 321 von SW. Die Anlage
verfügt über einen Arbeitsbereich
von 300 x 500 x 375 mm je Spindel.
Die mit HSK A63-Schnittstelle ausgerüsteten
Spindeln erreichen bis
zu 17.500 min -1 , die Span-zu-Span-
Zeiten liegen bei 2,5 s. Das Werkzeugwechselsystem
hat eine Kapazität
von 2 x 20 bis maximal 2 x 60
Plätzen. Mit dieser Anlage werden
die Pinzettenhälften aus hochwertigem
Aluminium gefräst. Sie verfügt
über eine maßgeschneiderte Automatisierung
für die Zuführung des
Materials sowie die Abfuhr der Frästeile.
Sie ist nur für ein begrenztes
Teilespektrum vorgesehen, erreicht
dafür jedoch eine Produktivität, welche
weit über derjenigen der anderen
Fräszentren im Hause liegt.
Die Automatisierung besteht aus einer Zuführeinheit für Strangpressprofile
und einer Schublade für die Ablage der Teile nach dem Abtrennen.
Bild: Klaus Vollrath
6 meditronic-journal 3/2020