4-2021
Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement
Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement
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November August/September/Oktober November-Dezember 4/<strong>2021</strong> 1/2008 Jg. 12<br />
Fachzeitschrift für<br />
Medizin-Technik<br />
meditronicjournal<br />
Misch- und Dosiertechnik<br />
gegen Covid-19<br />
RAMPF, Seite 10
Editorial<br />
Der Mensch im Mittelpunkt<br />
Autor:<br />
Dr. Alexander Huber,<br />
Geschäftsbereichsleiter<br />
Medizintechnik<br />
ITK Engineering GmbH<br />
www.itk-engineering.de<br />
Digitale Sprechstunde, elektronische<br />
Patientenakte oder „App auf Rezept“ – die<br />
Gesundheitsversorgung in Deutschland<br />
erlebt derzeit eine einzigartige digitale<br />
Transformation. Im Zentrum: der Patient.<br />
Heißt das, bislang stand der Patient nicht im<br />
Mittelpunkt? Nein heißt es nicht, denn schon<br />
in früheren Jahren ging es bei allen Prozessen<br />
im Gesundheitswesen darum, Betroffene<br />
möglichst schnell mit der bestmöglichen<br />
Therapie zu versorgen. Neu sind moderne<br />
Informations- und Kommunikationslösungen,<br />
die den Austausch zwischen Arzt und Patient<br />
wesentlich erleichtern. Dieser verbesserte<br />
Informationsfluss führt dazu, dass die<br />
Gesundheit des Menschen neu definiert und<br />
stärker mit „Patient Empowerment“, also der<br />
Selbstbestimmung, verknüpft wird: Persönliche<br />
Gesundheitsdaten helfen dem Patienten,<br />
seine Krankheit besser zu verstehen und<br />
ermutigen ihn dazu, aktiv Einfluss auf den<br />
weiteren Verlauf zu nehmen. Und es geht<br />
sogar noch einen Schritt weiter. Medizinische<br />
Versorgung ist dadurch nicht mehr nur reaktiv,<br />
sondern proaktiver und prädiktiver denn je. Es<br />
entstehen neue Gesundheitslösungen, die<br />
es ermöglichen, Krankheiten zu erkennen,<br />
bevor sie auftreten. Der Fokus verschiebt<br />
sich somit deutlich stärker hin zur Erhaltung<br />
der Gesundheit: Krankenhäuser werden<br />
zu „Gesundheitshäusern“, „Sickcare“<br />
wird zu Healthcare, die Rolle des Arztes<br />
ändert sich immer mehr zum „Health<br />
Guide“. Gesundheitsversorgung findet<br />
nicht mehr nur in Krankenhäusern und<br />
Arztpraxen statt, sondern vermehrt zu<br />
Hause. Hier können Patienten mithilfe von<br />
digitalen Gesundheitsanwendungen, smarten<br />
Wearables, tragbaren Diagnostikgeräten und<br />
Telemedizin selbst ihre Gesundheitsdaten<br />
einsehen und kontrollieren.<br />
Der Wandel zur präventiven, personalisierten<br />
und patientenorientierten Medizin wirkt sich<br />
auch auf die Entwicklung von Medizinprodukten<br />
aus. Der Anteil der Software nimmt weiter zu.<br />
Themen wie Konnektivität, Data Analytics,<br />
User Experience und Künstliche Intelligenz<br />
rücken in den Fokus. Sie bringen Chancen,<br />
aber auch neue Herausforderungen mit<br />
sich: Neben Aspekten der Sicherheit, wie<br />
Patientensicherheit, Cyber Security und<br />
Datensicherheit, muss in der Entwicklung<br />
von Medizinprodukten insbesondere auch die<br />
Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine<br />
zwingend von Anfang an und vom Benutzer<br />
ausgehend betrachtet werden.<br />
Dass die Anwenderfreundlichkeit von<br />
Produkten einen immer größeren Stellenwert<br />
bekommt, zeigt auch die im Mai in Kraft<br />
getretene MDR, in der die Anforderungen<br />
an die Usability deutlich gestiegen sind. Die<br />
zunehmende Relevanz deckt sich mit den<br />
Erfahrungen aus der Praxis: Usability und<br />
User Experience sorgen nicht nur für sichere<br />
Produkte, sondern fördern mit den richtigen<br />
Methoden und Prozessen auch begeisternde<br />
und innovative Lösungen zutage und leisten<br />
damit einen wesentlichen Beitrag zum<br />
Produkterfolg.<br />
Drei Aspekte sind hier besonders wichtig<br />
und sollten daher Beachtung finden: Bei einer<br />
nutzerzentrierten Schnittstellen entwicklung<br />
ist insbesondere der Fokus auf die frühen<br />
Phasen entscheidend. In der einleitenden<br />
Kontextphase werden neben der Spezifikation<br />
der Benutzer und deren Bedürfnisse auch<br />
alle Anwendungsfälle durchdacht. Nur wer<br />
die Anwender kennt und versteht, kann die<br />
Entwicklung an ihren realen Bedürfnissen<br />
ausrichten und so das Risiko kostenintensiver<br />
Änderungen in späteren Entwicklungsphasen<br />
vermeiden. Außerdem führt das nutzerzentrierte<br />
Vorgehen dazu, dass nur diejenigen Funktionen<br />
entwickelt werden, die der Anwender auch<br />
wirklich benötigt. Ein Produkt mit vielen<br />
komplizierten Funktionen ist für den Benutzer<br />
verwirrend und für den Hersteller teuer. Sind<br />
die Funktionen des Produktes definiert, steht<br />
man zudem noch vor der Herausforderung, in<br />
der Realisierung auch die Nutzererwartungen<br />
zu erfüllen. Bedienparadigmen befinden sich<br />
ständig im Wandel, Apps sehen heute anders<br />
aus als vor fünf Jahren. Die Erwartung der<br />
Nutzer kann häufig in einem spannenden<br />
Widerspruch zu Innovation stehen – wem es<br />
gelingt, sowohl ein erwartungskonformes und<br />
intuitives User Interface zu entwickeln als auch<br />
innovativ zu sein und sich vom Wettbewerb zu<br />
differenzieren, gewinnt. Für Gerätehersteller<br />
lohnt es sich also, in diesen wichtigen Phasen<br />
der Entwicklung die nötige Zeit zu investieren,<br />
denn „wenn Du es eilig hast, gehe langsam“.<br />
Dr. Alexander Huber<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
3
Inhalt/Impressum<br />
3 Editorial<br />
4 Inhalt/Impressum<br />
6 Aktuelles<br />
10 Schwerpunkt<br />
Produktion<br />
26 Messtechnik/ Qualitätssicherung<br />
31 Dienstleistung<br />
36 Design<br />
38 Software<br />
43 Komponenten<br />
50 Sensoren<br />
56 Stromversorgung<br />
63 Bedienen und Visualisieren<br />
74 Medical PC/SBC/Zubehör<br />
Fachzeitschrift für<br />
Medizin-Technik<br />
meditronicjournal<br />
■ Herausgeber und Verlag:<br />
beam-Verlag<br />
Krummbogen 14, 35039 Marburg<br />
www.beam-verlag.de<br />
Tel.: 06421/9614-0<br />
Fax: 06421/9614-23<br />
■ Redaktion:<br />
Dipl.-Ing. Christiane Erdmann<br />
redaktion@beam-verlag.de<br />
■ Anzeigen:<br />
Myrjam Weide, Tel.: 06421/9614-16<br />
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Sabine Tzschentke, Tel.: 06421/9614-11<br />
sabine.tzschentke@beam-verlag.de<br />
Tanja Meß, Tel.: 06421/9614-18<br />
tanja.mess@beam-verlag.de<br />
■ Erscheinungsweise:<br />
5 Hefte jährlich<br />
■ Satz und Reproduktionen:<br />
beam-Verlag<br />
■ Druck & Auslieferung:<br />
Bonifatius GmbH, Paderborn<br />
www.bonifatius.de<br />
Der beam-Verlag übernimmt trotz sorgsamer<br />
Prüfung der Texte durch die Redaktion<br />
keine Haftung für deren inhaltliche<br />
Richtigkeit. Alle Angaben im Einkaufsführer<br />
beruhen auf Kundenangaben!<br />
Handels- und Gebrauchsnamen, sowie<br />
Waren bezeichnungen und dergleichen<br />
werden in der Zeitschrift ohne Kennzeichnungen<br />
verwendet. Dies berechtigt nicht zu<br />
der Annahme, dass diese Namen im Sinne<br />
der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung<br />
als frei zu betrachten sind und<br />
von jedermann ohne Kennzeichnung verwendet<br />
werden dürfen.<br />
November August/September/Oktober November-Dezember 4/<strong>2021</strong> 1/2008 Jg. 12<br />
Fachzeitschrift für<br />
Medizin-Technik<br />
meditronicjournal<br />
Misch- und Dosiertechnik<br />
gegen Covid-19<br />
RAMPF, Seite 10<br />
Fachartikel in dieser Ausgabe<br />
Prototyping von<br />
vollflexiblen<br />
Sensoren<br />
Flexible Leiterplatten, komplexe<br />
Flachkabel und Sensoren<br />
sind in der Computer- und<br />
Automobilelektronik, bei<br />
Smartphone-Baugruppen, in<br />
der Medizintechnik und anderen<br />
High-Tech-Anwendungen weit<br />
verbreitet. Wir demonstrieren<br />
einen vollintegrierten<br />
Laserbearbeitungsprozess<br />
mit einem System zur Laser-<br />
Mikrobearbeitung, Schneiden<br />
und Bohren von vollflexiblen,<br />
doppelseitig kupferkaschierten<br />
Laminaten für eine umfassende<br />
Prototyping-Lösung. 20<br />
Misch- und Dosiertechnik im<br />
Kampf gegen Covid-19<br />
Im Kampf gegen das Coronavirus Covid-19 hat<br />
sich die extrakorporale Membranoxygenierung<br />
(ECMO) als lebensrettendes Verfahren bei<br />
Patienten mit akutem Lungenversagen etabliert.<br />
Bei der Herstellung des Membran-Oxygenators,<br />
einem der wichtigsten Bestandteile der hier<br />
verwendeten Herz-Lungen-Maschinen, kommt<br />
Misch- und Dosiertechnik von Rampf Production<br />
Systems zum Einsatz. 10<br />
Das Auge druckt mit:<br />
Vapour Smoothing<br />
in der additiven<br />
Fertigung<br />
Spritzgussfertigung und<br />
3D-Druck bringen zentrale<br />
Vorteile bei der Herstellung<br />
von Medizinprodukten mit sich.<br />
Durch Vapour Smoothing lassen<br />
sich nun die Vorzüge beider<br />
Verfahren kombinieren – und so<br />
Mehrwerte für Patientinnen und<br />
Patienten erreichen. 12<br />
4 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
August/September/Oktober 4/<strong>2021</strong><br />
Klassische 2/3D-<br />
Machine-Vision,<br />
Deep Learning und<br />
intelligenter Robotertechnologie<br />
Machine Vision und Robotik<br />
gibt es in der Industrie schon<br />
seit geraumer Zeit. Dennoch<br />
werden viele Erzeugnisse noch<br />
immer manuellen bzw. visuellen<br />
Qualitätsprüfungen unterzogen.<br />
Warum dies und wie geht es<br />
besser? 28<br />
Warum ist Netzqualität für Entwickler<br />
relevant?<br />
Dieser Artikel beschreibt häufig auftretende Probleme<br />
herkömmlicher Stromversorgungstechnologien und zeigt<br />
mögliche Lösungsansätze auf. Dabei wird klar: Programmierbare<br />
Stromversorgungen sind unverzichtbar, um die hohen<br />
Anforderungen an elektronische Geräte sowie die Auflagen für<br />
saubere und zuverlässige Versorgungsnetze zu erfüllen. 56<br />
Die Herausforderungen von tragbaren Geräten<br />
meistern<br />
In diesem Artikel besprechen wir die einzigartigen Eigenschaften von<br />
Wearables und die Voraussetzungen für das erfolgreiche Design von<br />
Flex- und Rigid-Flex-PCBs. 36<br />
Neue Chancen in der Medizintechnik<br />
Drei von vier Unternehmen in Deutschland nutzen bereits Cloud<br />
Services, um ihre Wettbewerbs fähigkeit zu sichern. Diesem Trend<br />
können sich auch die kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) nicht<br />
entziehen. 38<br />
Kontaktlose Bedienung<br />
Das Auslösen von Aktionen ohne Berührung ist etwas, was man sich<br />
im Alltag manchmal wünscht: Den Kofferraum des Autos mit vollen<br />
Händen öffnen, einen Anruf entgegennehmen, während man den<br />
Abwasch erledigt, oder einfach nur die wenig appetitliche Türklinke auf<br />
der öffentlichen Toilette drücken. 64<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
Gesunder Schlaf dank Drucksensoren<br />
Viele Erkrankte wissen nicht, dass sie unter dieser Krankheit leiden.<br />
Dennoch ist Schlafapnoe eine häufige Erkrankung, die zahlreiche<br />
Menschen auf der ganzen Welt betrifft. Durch moderne Medizintechnik<br />
ist eine Therapie jedoch unkompliziert auch daheim möglich. 50<br />
5
Aktuelles<br />
Start des Forschungsprojekts RaQuEl<br />
Thema ist eine völlig neue Dimension der Messtechnik, gezeigt am Beispiel des E-Autos: E-Auto-Batterien<br />
schnell und effizient laden<br />
Turck duotec GmbH<br />
www.turck-duotec.com<br />
Die Turck duotec GmbH, Quantum<br />
Technologies UG und Elmos Semiconductor<br />
SE forschen gemeinsam<br />
mit der FH Münster und der Universität<br />
Leipzig an einer quantenbasierte<br />
Sensorlösung für ein effizientes<br />
Batteriemanagement in der<br />
E-Mobilität. Das Forschungsprojekt<br />
RaQuEl, vom Bundesministerium für<br />
Bildung und Forschung (vertreten<br />
durch VDI/VDE) mit 4,4 Millionen<br />
Euro unterstützt, verfolgt die Entwicklung<br />
innovativer Stromsensoren<br />
für Elektrofahrzeuge, aber auch für<br />
die Energie- und Medizintechnik.<br />
Eine neue Dimension des<br />
Messens<br />
Die Elektromobilität erlebt einen<br />
rasanten Aufschwung. Gemäß einer<br />
Deloitte-Studie aus dem Jahr 2020<br />
werden im Jahr 2030 mehr als eine<br />
Million E-Autos über deutsche Straßen<br />
rollen. Ein präzises Batteriemanagement<br />
erleichtert den Fahrern<br />
eine Überprüfung des Ladezustands<br />
und ermöglicht die exakte<br />
Reichweitenermittlung, kontrolliert<br />
den Ladevorgang und sorgt für eine<br />
effiziente Motorsteuerung. Auf diese<br />
Weise wird die Lebensdauer des<br />
Energiespeichers verlängert. Der<br />
dazu erforderliche Messbereich<br />
reicht von 10 tausendstel Ampere<br />
bis über tausend Ampere.<br />
Innovativer Stromsensor<br />
Das RaQueEl-Projekt beschäftigt<br />
sich mit der Erforschung eines<br />
neuartigen und innovativen Stromsensors,<br />
der sich quantenphysikalischer<br />
Effekte bedient. Damit eröffnet<br />
sich eine völlig neue Dimension<br />
der Messtechnik – insbesondere hinsichtlich<br />
Genauigkeit und Geschwindigkeit<br />
bei gleichzeitig hoher Isolation.<br />
Selbst niedrige elektrische<br />
Ströme lassen sich zuverlässig und<br />
schnell messen und geben zu jeder<br />
Zeit Auskunft über den Lade- und<br />
Alterungszustand der Batterie. Entscheidend<br />
sind auch die Einfachheit<br />
des Einbaus und die galvanische<br />
Trennung des Quantensensors<br />
von den stromführenden Bauteilen.<br />
Damit ist die Messung direkt<br />
in der Batterie möglich.<br />
Klein, zuverlässig und<br />
langlebig<br />
Bisherige Lösungen im Batteriemanagement<br />
sind kompliziert, teuer<br />
im Aufbau und nicht universell für<br />
alle Bordnetzspannungen einsetzbar.<br />
Der gemeinsam von Turck duotec<br />
und Quantum Technologies zu<br />
entwickelnde Quantensensor nutzt<br />
Stickstofffehlstellen in Diamanten<br />
(High Density NV-Diamanten) zur<br />
Ermittlung von Magnetfeldern bzw.<br />
Strömen. Er misst mikrowellenfrei<br />
und lässt sich sehr kompakt aufbauen.<br />
Aufgrund der quantenmechanischen<br />
Eigenschaften ist die<br />
Technik weitgehend temperaturund<br />
druckunabhängig und weist keinerlei<br />
Alterungserscheinungen auf.<br />
Die Nutzung von Quanteneffekten<br />
im neuen Batteriesensor ermöglicht<br />
außerdem einen universellen<br />
Einsatz in Elektrofahrzeugen mit<br />
typischen Spannungen von 12 bis<br />
> 800 Volt. Die hergestellten Labormuster<br />
werden in beispielhaften<br />
Anwendungen weiter erprobt. Zudem<br />
wird die Übertragung der Anwendbarkeit<br />
in andere Industriebereiche<br />
überprüft. ◄<br />
Medizin für Ingenieure<br />
Grundwissen für Entwickler,<br />
Techniker und Wissenschaftler<br />
Gunther O. Hofmann<br />
1280 Seiten, fester Einband,<br />
E-Book inside<br />
€ 299,99<br />
€ 199,99| E-Book (PDF)<br />
ISBN 978-3-446-46423-0<br />
Medizinwissen –<br />
Kompendium für Ingenieure<br />
Naturwissenschaftler, Ingenieure<br />
und Techniker, die sich mit medizinischen<br />
Anwendungen ihrer jeweiligen<br />
Technologie befassen, erhalten<br />
in diesem Buch komprimiert, aber<br />
mit der notwendigen Tiefe die für<br />
sie spezifisch notwendigen medizinischen<br />
Grundlagen. Die Informationen<br />
in diesem Buch sind genau<br />
auf die Leserschaft zugeschnitten,<br />
sodass nicht mehr die vorhandenen<br />
Quellen zu Anatomie, Physiologie,<br />
Ätiologie, Pathogenese und Diagnostik<br />
nicht-operativer und operativer<br />
Therapie in aller Ausführlichkeit<br />
studiert werden müssen.<br />
Aufbau des Buches<br />
Die Kapitel des Werkes sind nach<br />
den menschlichen Organen aufgebaut,<br />
wobei jedes Kapitel eine einheitliche<br />
Subgliederung hat, die die<br />
Arbeit mit dem Buch enorm erleichtert.<br />
Behandelt werden immer:<br />
• Anatomie<br />
• Physiologie<br />
• Krankeitsbilder<br />
• Diagnostik<br />
• Therapie<br />
Im Buch befinden sich zahlreiche<br />
Querverweise zwischen den Kapiteln,<br />
um die komplexen Zusammenhänge<br />
abzubilden. Medizin für Ingenieure<br />
ist aus einem Konzept für Vorlesungen<br />
hervorgegangen, die der<br />
Autor über viele Jahre für Studierende<br />
aus den genannten Fächern<br />
gehalten hat. Der Erwerb medizinischen<br />
Wissens ist für die zukünftigen<br />
Ingenieure im Fach Medizintechnik<br />
eine unabdingbare Voraus-<br />
6 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Mit digitalen Daten zum individualisierten<br />
Medizinprodukt<br />
Aktuelles<br />
Neue Richtlinie VDI 5705 Blatt 1 unterstützt bei der Anwendung digitaler<br />
Prozessketten in der Medizintechnik<br />
VDI-Gesellschaft Technologies<br />
of Life Sciences<br />
medizintechnik@vdi.de<br />
www.vdi.de<br />
Die neue Richtlinie VDI 5705<br />
Blatt 1 beschreibt die digitale Prozesskette<br />
bei der Herstellung individualisierter<br />
Medizinprodukte<br />
(Quelle: Mecuris GmbH). Insbesondere<br />
durch informationstechnische<br />
Datenerfassungs- und Planungssysteme,<br />
Kollaboration-Tools<br />
und Online-Services sind auch in<br />
der Medizintechnik völlig neu artige<br />
Arbeitsprozesse entstanden, die<br />
sich von der Erfassung patientenspezifischer<br />
digitaler Daten bis hin<br />
zu deren Anwendung im Prozess<br />
der individualisierten Erstellung<br />
von Medizinprodukten auswirken.<br />
Die neue Richtlinie VDI 5705 Blatt 1<br />
greift diesen Trend auf und empfiehlt<br />
eine systematische Prozesskette<br />
für die industrielle Herstellung<br />
von patientenindividuellen Medizinprodukten<br />
(Sonderanfertigungen).<br />
Die Prozesskette wird durchgängig<br />
beschrieben und Empfehlungen<br />
zur Beherrschung der Schnittstellen<br />
unter Berücksichtigung grundlegender<br />
Normen und der Datensicherheit<br />
werden abgeleitet. Die<br />
Empfehlungen dieser Richtlinie<br />
ersetzen allerdings kein Qualitätsmanagementsystem.<br />
Durchgängig digitaler<br />
Workflow<br />
Die Richtlinie richtet sich insbesondere<br />
an Hersteller von Medizinprodukten,<br />
die ihre Sonderanfertigungen<br />
mit Hilfe eines durchgängig<br />
digitalen Workflows planen, entwickeln,<br />
herstellen und vertreiben.<br />
Die einzelnen Teilprozesse bauen<br />
aufeinander auf und sind in dieser<br />
Reihenfolge auf die innerbetriebliche<br />
Situation zu übertragen, unabhängig<br />
davon, ob die empfohlene Prozesskette<br />
ganz oder teilweise angewandt<br />
werden soll. Beispiele der Herstellung<br />
unterschiedlicher Sonderanfertigungen<br />
aus der Dentaltechnik,<br />
dem Kardiovaskulärer Bereich, der<br />
Orthetik und der Nutzung Chirurgischer<br />
Schablonen sollen bei der<br />
praktischen Umsetzbarkeit exemplarischer<br />
digitaler Prozessketten<br />
unterstützen.<br />
Herausgeber der Richtlinie VDI<br />
5705 Blatt 1 „Digitale Prozessketten<br />
in der industriellen Medizintechnik;<br />
Herstellung von Sonderanfertigungen“<br />
ist die VDI-Gesellschaft<br />
Technologies of Life Sciences (TLS).<br />
Die Richtlinie erscheint im August<br />
<strong>2021</strong> als Entwurf und kann zum<br />
Preis ab EUR 81,80 beim Beuth<br />
Verlag (Tel.: +49 30 2601- 2260)<br />
bestellt werden. Onlinebestellungen<br />
sind unter www.vdi.de/5705 oder<br />
www.beuth.de möglich.<br />
10 Prozent Preisvorteil<br />
VDI-Mitglieder erhalten 10 Prozent<br />
Preisvorteil auf alle VDI-Richtlinien.<br />
Die Möglichkeit zur Mitgestaltung<br />
der Richtlinien durch Stellungnahmen<br />
bestehen durch Nutzung<br />
des elektronischen Einspruchsportals<br />
oder durch schriftliche Mitteilung<br />
an die herausgebende Gesellschaft<br />
(tls@vdi.de ). Die Einspruchsfrist<br />
endet am 31. Oktober.<strong>2021</strong>. VDI-<br />
Richtlinien können in vielen öffentlichen<br />
Auslegestellen kostenfrei eingesehen<br />
werden. ◄<br />
setzung. Die Erarbeitung medizinischer<br />
Grundlagen aus den Gebieten<br />
Anatomie, Histologie, Physiologie,<br />
Biochemie, Diagnostik und Therapie<br />
aus den jeweils einschlägigen<br />
Lehrbüchern stellt aber für die Studierenden<br />
der Ingenieur und Naturwissenschaften<br />
aufgrund der Komplexität<br />
und Fülle einen unvertretbar<br />
hohen Aufwand dar.<br />
Die Intention dieses Buches liegt<br />
einerseits in einer möglichst umfassenden<br />
fächerübergreifenden Unterstützung<br />
der curricularen Präsenzlehre<br />
in den Ingenieurwissenschaften.<br />
Andererseits soll es für Techniker<br />
und Ingenieure in Forschung,<br />
Entwicklung und Produktion ein<br />
Nachschlagewerk bieten, welches<br />
durch stichwort bezogene Querverweise<br />
einen schnellen Überblick<br />
über die medizinisch-technischen<br />
Schnittstellen ermöglicht. Dabei<br />
bleibt der Inhalt der einzelnen Kapitel<br />
bewusst nicht an der Oberfläche<br />
des Halbwissens.<br />
Gunther O. Hofmann<br />
Prof. Dr.med. Dr.rer.nat. Gunther<br />
Olaf Hofmann, Jahrgang 1957, studierte<br />
Humanmedizin an der Ludwig-Maximilians-Universität<br />
München<br />
und Physik an der Technischen<br />
Universität München.<br />
Promotion zum Dr. med. über ein<br />
Thema aus der Transplantationschirurgie<br />
(1982) und zum Dr. rer. nat.<br />
in Technischer Physik über die Biomechanik<br />
des endoprothetischen<br />
Kniegelenkersatzes (1987). 1984<br />
bis 1995 wissenschaftlicher Assistent<br />
und später Oberarzt an der<br />
Chirurgischen Klinik der Ludwig-<br />
Maximilians-Universität München<br />
am Klinikum Großhadern. Facharzt<br />
für Chirurgie, Unfallchirurgie<br />
und Orthopädie. Kurze Auslandsaufenthalte<br />
in Leiden und Boston.<br />
Habilitation im Fach Chirurgie über<br />
Biomaterialien in der Unfallchirurgie<br />
(1992). 1995 bis 2003 Oberarzt<br />
und ab 1999 Leitender Arzt an<br />
der Berufsgenossenschaftlichen<br />
Hier geht´s zur Leseprobe: https://files.hanser.de/Files/Article/ARTK_LPR_9783446461482_0001.pdf<br />
Unfallklinik in Murnau. Langjährige<br />
Lehrtätigkeit an der Ludwig-<br />
Maximilians-Universität München<br />
und an der Fachhochschule München.<br />
Seit 2004 Ärztlicher Direktor<br />
und Direktor der Klinik für Unfallund<br />
Wiederherstellungschirurgie<br />
an den Berufsgenossenschaftlichen<br />
Kliniken „Bergmannstrost“<br />
in Halle (Saale) und Direktor der<br />
Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie<br />
und Lehrstuhlinhaber<br />
für das Fach Unfallchirurgie<br />
an der Friedrich-Schiller-<br />
Universität Jena.<br />
Hanser<br />
www.hanser-fachbuch.de<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
7
Medical Device Regulation<br />
Geltungsbeginn der MDR – Alles neu bei der<br />
Produktion von Medizinprodukten?<br />
Neue Anforderungen an<br />
die Produkte und an die<br />
Produktion?<br />
Autor:<br />
Hans-Peter Bursig,<br />
ZVEI-Fachverbandsgeschäftsführer<br />
Elektromedizinische Technik<br />
www.zvei.org/gesundheit<br />
Seit 26. Mai <strong>2021</strong> gilt sie jetzt endgültig,<br />
die EU-Verordnung 2017/742<br />
über Medizinprodukte, die Medical<br />
Device Regulation (MDR). Die MDR<br />
bringt für die Hersteller von Medizinprodukten<br />
viele Änderungen.<br />
Für viele Regelungen fehlen auch<br />
vier Jahre nach der Verabschiedung<br />
der Verordnung weiterhin Leitfäden<br />
zur Interpretation. Die Zahl der<br />
Benannten Stellen für die MDR ist<br />
immer weiterhin zu niedrig. Auch<br />
nach dem Geltungsbeginn ist die<br />
gesamte Branche deshalb immer<br />
noch mit der Umstellung auf die<br />
neuen rechtlichen Rahmenbedingungen<br />
beschäftigt.<br />
Keine Unterbrechung bei<br />
der Verfügbarkeit von<br />
Medizinprodukten<br />
Vielfach wurde befürchtet, dass<br />
mit dem Geltungsbeginn der MDR<br />
Medizinprodukte plötzlich vom<br />
Markt verschwinden würden, weil<br />
die erforderliche neue Konformitätsbewertung<br />
für die CE-Kennzeichnung<br />
nicht rechtzeitig durchgeführt<br />
werden könnte. Jetzt hat sich<br />
aber gezeigt, dass sich die Hersteller<br />
in den letzten Jahren gut auf den<br />
Geltungsbeginn der MDR vorbereitet<br />
haben. In den nächsten zwei bis<br />
drei Jahren können viele Medizinprodukte<br />
unter bestimmten Bedingungen<br />
weiter nach den Regeln der<br />
bis zum Mai 2024 gültigen Medizinprodukte-Richtlinie<br />
(MDD) der EU<br />
und deren nationalen Umsetzungen<br />
in Verkehr gebracht werden.<br />
Gleichzeitig können Hersteller<br />
sowohl für Bestandsprodukte als<br />
auch für neue Produkte eine Konformitätsbewertung<br />
auf Basis der<br />
MDR vornehmen und die CE-Kennzeichnung<br />
aufbringen. Voraussetzung<br />
dafür ist aber, dass alle Anforderungen<br />
der MDR erfüllt sind.<br />
Hierfür gelten die oben genannten<br />
Punkte, die dafür sorgen, dass die<br />
entsprechenden Prozesse viel Zeit<br />
benötigen. Aber es gibt ein kleines<br />
Licht am Ende des Tunnels: Einige<br />
Hersteller haben inzwischen von<br />
Benannten Stellen Zertifikate erhalten,<br />
dass die Systeme zum Qualitätsmanagement<br />
die Anforderungen<br />
der MDR erfüllen.<br />
Viele Lieferanten von Medizinprodukte-Herstellern<br />
haben sich<br />
in den letzten Jahren immer wieder<br />
gefragt, wie sich die MDR auf<br />
die Produktionsprozesse auswirken<br />
wird. Abschließend kann diese<br />
Frage immer noch nicht beantwortet<br />
werden. Lieferanten sollten deshalb<br />
das Gespräch mit den Herstellern<br />
von Medizinprodukten suchen,<br />
um die eigenen Aktivitäten besser<br />
planen zu können. Dabei sollten<br />
Lieferanten davon ausgehen, dass<br />
sich die Bedingungen in den nächsten<br />
zwei bis drei Jahren weiterhin<br />
ändern können.<br />
Grundsätzlich wird sich an den<br />
heute bekannten Beziehungen<br />
zwischen Lieferanten und Kunden<br />
aber nur wenig ändern. Die MDR<br />
regelt zwar, dass Hersteller von<br />
Medizinprodukten die Tätigkeit von<br />
relevanten Zulieferern genauer beobachten<br />
müssen. Diese Aufgabe<br />
regelt der Hersteller aber in seinem<br />
eigenen System für das Qualitätsmanagement.<br />
Zulieferer müssen<br />
also nicht davon ausgehen,<br />
dass sie in Zukunft eine Zertifizierung<br />
nach ISO 13485 benötigen,<br />
um an Hersteller von Medizinprodukten<br />
liefern zu können.<br />
Genauere Vorgaben<br />
Lieferanten sollten sich aber<br />
darauf vorbereiten, dass die Kunden<br />
genauere Vorgaben für Lieferungen<br />
machen, die Qualität der Lieferungen<br />
intensiver beobachten werden und<br />
mehr technische Informationen über<br />
die Art der Lieferungen verlangen<br />
werden. Auch hier kann sich in den<br />
nächsten Jahren an der Ausgestaltung<br />
etwas ändern, wenn Hersteller<br />
und Benannte Stellen die Auslegung<br />
der Anforderungen der MDR<br />
besser verstehen und umsetzen.<br />
Nach dem Geltungsbeginn<br />
– wie geht es weiter mit der<br />
Produktion?<br />
Lieferanten sollten in den nächsten<br />
Jahren vor allem die folgenden<br />
drei grundsätzlichen Fälle im Auge<br />
behalten:<br />
8 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Medical Device Regulation<br />
Bestandsprodukte nach der<br />
„alten Richtlinie“<br />
Eine Reihe von Herstellern<br />
wird in den nächsten Jahren weiter<br />
Bestandsprodukte nach den<br />
Regelungen der „alten Richtlinie“<br />
in Verkehr bringen. Hier muss die<br />
Produktion ohne Veränderungen<br />
fortgeführt werden. Eine weitreichende<br />
Änderung an dem Produkt<br />
macht eine neue Konformitätsbewertung<br />
nach der MDR notwendig.<br />
Es sollte also so schnell<br />
wie möglich geklärt werden, ob<br />
das betreffende Produkt auf die<br />
Regelungen der MDR umgestellt<br />
wird oder nur noch für begrenzte<br />
Zeit im Angebot bleiben soll. Für<br />
solche Produktgruppen könnte<br />
eine Veränderung einer zugelieferten<br />
Komponente nämlich möglicherweise<br />
eine weitreichende<br />
Änderung des Produkts darstellen<br />
und die Planung des Herstellers<br />
des Medizinprodukts massiv<br />
stören. Ungeplante Änderungen<br />
an Komponenten sollten<br />
also möglichst vermieden werden.<br />
Ein regelmäßiger Informationsaustausch<br />
zwischen Lieferanten<br />
und Kunden über Materialverfügbarkeiten<br />
und technische<br />
Entwicklungen ist deshalb<br />
im gegen seitigen Interesse.<br />
Bestandsprodukte mit<br />
erneuter Konformitätsbewertung<br />
Bestandsprodukte, die in der<br />
nächsten Zeit einer erneuten Konformitätsbewertung<br />
nach der MDR<br />
unterzogen werden, müssen unter<br />
anderem mit einer neuen Technischen<br />
Dokumentation begleitet<br />
werden. Hier werden Kunden von<br />
ihren Zulieferern eventuell zusätzliche<br />
technische Informationen über<br />
zugelieferte Komponenten abfragen.<br />
Auch hier gilt, wie zuvor, dass ein<br />
regelmäßiger Austausch über Materialverfügbarkeit<br />
und technische<br />
Entwicklung im gegenseitigen Interesse<br />
ist. Je nach Art der Veränderung<br />
einer Komponente kann eine<br />
Aktualisierung der Technischen<br />
Dokumentation notwendig werden.<br />
Diese Maßnahme sollte der Hersteller<br />
des Medizinprodukts recht zeitig<br />
planen können, weil hierfür Ressourcen<br />
benötigt werden.<br />
Neue Medizinprodukte<br />
werden von Anfang an nach den<br />
Anforderungen der MDR entwickelt<br />
und der Konformitätsbewertung<br />
unterzogen. Dennoch gilt analog,<br />
dass ein regelmäßiger Austausch<br />
zwischen Hersteller des Medizinprodukts<br />
und Lieferant im gegenseitigen<br />
Interesse ist.<br />
Bei den beiden letzten beschriebenen<br />
Fällen sollten sich Lieferanten<br />
aber auch auf einen weiteren Punkt<br />
vorbereiten: Unter der MDR hat der<br />
Hersteller zusätzliche Anforderungen<br />
bei der Nachbeobachtung des<br />
Produkts (post market surveillance –<br />
PMS) zu erfüllen. Dazu gehört auch<br />
die Aufgabe, Informationen aus der<br />
PMS für die regelmäßige Überprüfung<br />
und, wenn angebracht, Aktualisierung<br />
der Risikobetrachtung<br />
des Medizinprodukts einzusetzen.<br />
Es könnte in Zukunft also auch vorkommen,<br />
dass der Hersteller einen<br />
Lieferanten gezielt wegen der Änderung<br />
einer Komponente anspricht,<br />
wenn die Bewertung der Informationen<br />
aus der PMS das nahelegt.<br />
Geltungsbeginn der MDR:<br />
die Veränderungen sind<br />
noch nicht am Ende<br />
Insgesamt gilt für Hersteller von<br />
Medizinprodukten aber auch für<br />
ihre Lieferanten, dass die Veränderungen<br />
in der Branche Medizintechnik<br />
mit dem Geltungsbeginn<br />
der MDR nicht einfach abgeschlossen<br />
sind. In den nächsten Jahren<br />
müssen viele neue Anforderungen<br />
genau verstanden und nachhaltig<br />
umgesetzt werden. Dabei<br />
wird auch der Austausch zwischen<br />
Lieferanten und Kunden bei<br />
der Produktion intensiver werden.<br />
Davon können aber beide Seiten<br />
profitieren. Die nächsten zwei bis<br />
drei Jahre werden für alle Beteiligten<br />
Herausforderungen bereithalten.<br />
◄<br />
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meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
9
Produktion<br />
Misch- und Dosiertechnik im Kampf<br />
gegen Covid-19<br />
Getinge setzt bei der Herstellung von Membran-Oxygenatoren auf vollautomatisierte Vergussprozesse von<br />
Rampf aus Zimmern ob Rottweil<br />
Für die Herstellung medizintechnischer Geräte und Produkte bietet<br />
Rampf Production Systems eine gesamtheitliche Lösung bestehend aus<br />
Dosiertechnik und Automatisierungskonzepten.<br />
© RAMPF Production Systems GmbH & Co. KG<br />
RAMPF Production Systems<br />
GmbH & Co. KG<br />
production.systems@<br />
rampf-group.com<br />
www.rampf-group.com<br />
Im Kampf gegen das Coronavirus<br />
Covid-19 hat sich die extrakorporale<br />
Membranoxygenierung<br />
(ECMO) als lebensrettendes Verfahren<br />
bei Patienten mit akutem<br />
Lungenversagen etabliert. Bei der<br />
Herstellung des Membran-Oxygenators,<br />
einem der wichtigsten Bestandteile<br />
der hier verwendeten Herz-Lungen-Maschinen,<br />
kommt Misch- und<br />
Dosiertechnik von Rampf Production<br />
Systems zum Einsatz.<br />
Schwere Verläufe von Covid-19<br />
führen häufig zu einer Lungenentzündung,<br />
infolgedessen es auch<br />
zu einem akuten Lungenversagen<br />
kommen kann. Die Lunge ist nicht<br />
mehr in der Lage, den Körper mit<br />
ausreichend Sauerstoff zu versorgen.<br />
In dieser medizinischen Notfallsituation<br />
kommt die extrakorporale<br />
Membranoxygenierung, das sogenannte<br />
ECMO-Verfahren zum Einsatz,<br />
mit dem das Blut außerhalb des<br />
Körpers durch eine Herz-Lungen-<br />
Maschine mit Sauerstoff versorgt<br />
und von Kohlendioxid befreit wird.<br />
Hierfür wird Blut mittels eines<br />
Katheters aus dem Körper des<br />
Patienten herausgelassen. Dieser<br />
ist an einen Oxygenator angeschlossen,<br />
der dem Blut Sauerstoff<br />
zuführt und Kohlendioxid herausfiltert.<br />
Anschließend wird das Blut<br />
erwärmt und wieder zurück in das<br />
venöse oder arterielle System des<br />
Patienten geführt.<br />
Hochpräzise und<br />
schnelle Dispensierung<br />
von Polyurethanharz im<br />
Reinraum<br />
Die Oxygenatoren werden im<br />
Reinraum produziert. Um die Filtermatten,<br />
über die das Blut geleitet<br />
wird, sicher mit dem Gehäuse<br />
zu verbinden, werden diese mit<br />
einem Zweikomponenten-Polyurethangießharz<br />
vergossen. Hierbei<br />
setzt Getinge auf Misch- und Dosiertechnik<br />
von RAMPF Production Systems.<br />
Getinge hat ein breites Produktportfolio<br />
für die kurzfristige oder<br />
längere Extrakorporale Membranoxygenierung<br />
und ist weltmarktführend<br />
auf diesem Gebiet. Es umfasst<br />
eine Auswahl an Geräten und Verbrauchsmaterialien<br />
für die extrakorporale<br />
Herz- und/oder Lungenunterstützung.<br />
Dazu gehören Zentrifugalpumpen,<br />
Oxygenatoren, Heizungen,<br />
Schlauchsets, Katheter und Kanülen.<br />
Anspruchsvoller<br />
Vergussprozess<br />
Daniel Braunstein, Sales Manager<br />
bei Rampf Production Systems:<br />
„Für diesen anspruchsvollen Vergussprozess<br />
wird unser Kompaktdosiersystem<br />
C-DS eingesetzt. Die<br />
Anlage gewährleistet sowohl die<br />
präzise und schnelle Materialaufbereitung<br />
und Dosierung als auch<br />
die platzsparende Integration in die<br />
Gesamtfertigungslinie. Die permanente<br />
Überwachung von Drücken,<br />
Temperaturen und Füllständen mit<br />
grafisch unterstützten Prozessübersichten<br />
sorgt für das erforderliche<br />
Höchstmaß an Sicherheit. Da rüber<br />
hinaus sind gemäß den Bestimmungen<br />
der Reinraumproduktion<br />
sämtliche Oberflächen des Dosiersystems<br />
aus Edelstahl.“<br />
Mischsystem MS-C<br />
Das C-DS ist mit dem von Rampf<br />
Production Systems entwickelten<br />
dynamischen Mischsystem MS-C<br />
ausgestattet. Mit der servogesteuerten<br />
Ceramic-Ventiltechnik werden<br />
Bestwerte sowohl in Bezug Präzision,<br />
Reproduzierbarkeit als auch<br />
Zuverlässigkeit erzielt. Durch die<br />
geringen äußeren Abmessungen<br />
bietet das MS-C maximalen Freiraum<br />
bei der Applikation komplexer<br />
Bauteilkonturen. Der einfache,<br />
modulare Aufbau und die konstruktive<br />
Trennung von Ventil- und Mischkammerebene<br />
machen das Mischsystem<br />
zudem besonders wartungsfreundlich.<br />
Bedarf an ECMO-Geräten<br />
gestiegen<br />
Michael Mankopf, Director Technical<br />
Product Marketing ECLS &<br />
Perfusion bei Getinge: „Der Ausbruch<br />
des Coronavirus hat zu einem<br />
noch höheren Bedarf an ECMO<br />
geführt. Unsere ECMO-Geräte<br />
dienen als lebenserhaltende Maßnahme<br />
bei kritisch kranken Patienten<br />
und geben der Lunge die<br />
erforderliche Zeit, um sich wieder<br />
zu erholen. Die Produktion unserer<br />
Oxygenatoren erfolgt unter Einhaltung<br />
höchster Sicherheits- und<br />
Qualitätsstandards. Dabei wird<br />
das Dosiersystem von Rampf der<br />
hohen Prozesskomplexität gerecht<br />
und erfüllt sämtliche Reinraumanforderungen.“<br />
◄<br />
HLS Oxygenator von Getinge,<br />
© Getinge<br />
10 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Produktion<br />
TECHNOLOGY<br />
MACHINES<br />
SYSTEMS<br />
Optimal für das Verkleben<br />
von Nadeln und Spritzen<br />
Medizinische UV-Klebstoffe von Dymax: Zuverlässige und<br />
kosteneffiziente Herstellung von Spritzen mit Dymax MD 1406-M<br />
von LED-Licht klebfrei aus, um eine rasche Verklebung<br />
von Substraten zu gewährleisten, die<br />
typischerweise bei der Nadel- und Spritzenmontage<br />
sowie der Montage anderer medizinischer<br />
Produkte verwendet werden.<br />
Aushärtung mit LED-Systemen<br />
Dymax MD 1406-M ist für die Aushärtung<br />
mit LED-Systemen bei 385 nm und 405 nm<br />
optimiert, doch unabhängig, ob man sich für<br />
UV/Breitband- oder LED-Technologie entscheidet:<br />
Hersteller profitieren immer von den Vorteilen<br />
der lichthärtenden Klebstofftechnologie<br />
mit hohen Durchsatzraten und geringen Verarbeitungskosten<br />
bei gleichzeitig reduzierter<br />
Fehleranfälligkeit trotz der geringen Größe der<br />
Nadelbaugruppen. Natürlich ist der UV-Klebstoff<br />
von Dymax vergilbungs- und wasserbeständig<br />
und erfüllt vollständig die Anforderungen<br />
der ISO 10993-5 zur Zytotoxizität.<br />
Dymax MD 1406-M fluoresziert Blau zur<br />
einfacheren Qualitätskontrolle<br />
Medizinische Nadelbaugruppen werden in<br />
der Regel in großen Stückzahlen und mit hoher<br />
Geschwindigkeit maschinell produziert. Einer<br />
der anspruchsvollsten Aspekte bei der Herstellung<br />
von medizinischen Einwegspritzen, Venenverweilkanülen,<br />
Insulinpens etc. ist die dauerhafte<br />
und sichere Verbindung zwischen Edelstahlkanülen<br />
und Kunststoffkörper. Die immer<br />
kleiner werdenden Klebeflächen und die innovativen,<br />
oft schwer verklebbaren Kunststoffe<br />
erhöhen das Anforderungsprofil<br />
der verwendeten Klebstoffe<br />
kontinuierlich.<br />
MD 1406-M<br />
Fluoreszierende Eigenschaften<br />
Ein weiterer Vorteil liegt in den fluoreszierenden<br />
Eigenschaften des Nadelklebstoffs.<br />
Dymax MD 1406-M fluoresziert unter Einfluss<br />
von Schwarzlicht blau. Damit wird die Qualitätskontrolle<br />
stark vereinfacht und Hersteller<br />
können sicher sein, dass der Klebstoffauftrag<br />
korrekt erfolgt ist.<br />
Dymax Europe GmbH<br />
www.dymax.de<br />
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PRODUKTIVITÄT AUF EINER WESENTLICH KLEINEREN<br />
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MEHRSPINDLLER VON SW IN DER MEDIZINTECHNIK.<br />
DIE INTELLIGENTE ART ZU PRODUZIEREN.<br />
Dymax hat mit dem<br />
Nadelklebstoff Dymax<br />
MD 1406-M einen medizinischen,<br />
lichthärtenden<br />
Klebstoff auf den Markt<br />
gebracht, der speziell für<br />
diese Art von Anwendungen<br />
konzipiert wurde. Der UV-<br />
Klebstoff hat eine sehr niedrige<br />
Viskosität für eine ausgezeichnete<br />
Benetzung der<br />
Bauteile und härtet sekundenschnell<br />
unter Einwirkung<br />
MD 1406-M von Dymax für die optimale Nadelverklebung von<br />
medizinischen Spritzen<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong> 11<br />
be productive. be SW<br />
WWW.SW-MACHINES.COM
Produktion<br />
Das Auge druckt mit: Vapour<br />
Smoothing in der additiven Fertigung<br />
Spritzgussfertigung und 3D-Druck bringen zentrale Vorteile bei der Herstellung von Medizinprodukten mit sich.<br />
Durch Vapour Smoothing lassen sich nun die Vorzüge beider Verfahren kombinieren – und so Mehrwerte für<br />
Patientinnen und Patienten erreichen.<br />
Ästhetik und Perfektion sind zentrale<br />
Bestandteile des mensch lichen<br />
Lebens – aber auch von Produktion<br />
und Prototypenfertigung. Ungeordnete<br />
Strukturen und Schemata<br />
fallen dem menschlichen Auge<br />
ebenso schnell auf wie durchbrochene<br />
Muster und desolates Design.<br />
Dabei haben Menschen nicht nur<br />
im Alltag eine genaue Vorstellung<br />
davon, was ästhetisch ist und was<br />
nicht. Auch bei der Prototypenherstellung<br />
und Kleinserienfertigung ist<br />
die Ansehnlichkeit der Bauteile und<br />
Werkstücke ein zentraler Aspekt,<br />
den Unternehmen im Blick behalten<br />
müssen. Dies gilt insbesondere für<br />
Produkte, die schlussendlich in der<br />
Autor:<br />
Andrea Landoni,<br />
EMEA 3DP-Produktmanager<br />
Protolabs<br />
www.protolabs.de<br />
Medizinbranche Anwendung finden<br />
sollen. Hier unterliegen einzelne und<br />
individuell auf den Patienten zugeschnittene<br />
Teile höchsten medizinischen<br />
Ansprüchen und müssen<br />
zugleich hohen gesetzlichen Normen<br />
und Standards entsprechen.<br />
Dabei kommen bei der Fertigung<br />
dieser Teile vor allem das Spritzgussverfahren<br />
und die additive Fertigung<br />
zum Einsatz.<br />
Optik und Haptik<br />
Bei der Herstellung von Teilen<br />
durch den 3D-Druck besteht<br />
zudem naturgemäß ein hoher<br />
Anspruch an die Optik und Haptik<br />
der fertigen Produkte. Insbesondere<br />
wenn die Produkte in der<br />
Medizinbranche zum Einsatz kommen<br />
sollen, ist eine einfach zu reinigende<br />
Oberfläche entscheidend.<br />
Da bei den meisten Verfahren der<br />
additiven Fertigung prozessbedingt<br />
Bauteile zunächst eine raue Oberfläche<br />
aufweisen, ist deren Nachbearbeitung<br />
üblicherweise fester<br />
Bestandteil jeder einzelnen Produktion.<br />
Mithilfe von Vapour Smoothing<br />
wird der abschließenden Veredelung<br />
von additiv gefertigten Teilen<br />
aber ein entscheidender Prozessschritt<br />
hinzugefügt, der nicht nur die<br />
Ästhetik von Bauteilen maßgeblich<br />
optimiert, sondern auch noch wichtige<br />
Vorteile für die physikalischen<br />
und mechanischen Eigenschaften<br />
mit sich bringt.<br />
Letzter Feinschliff<br />
für ein glänzendes<br />
Erscheinungsbild<br />
Zum Einsatz kommt das Vapour<br />
Smoothing-Verfahren bei Thermoplasten<br />
und Elastomeren, die mittels<br />
additiver Fertigung verarbeitet<br />
werden können. Hierzu zählen<br />
verschiedene TPU- und PA-Werkstoffe<br />
wie etwa PA11 oder PA12 aus<br />
dem Pulverbettverfahren. Nach der<br />
Fertigung weisen Bauteile, die aus<br />
diesen Materialien gedruckt wurden,<br />
häufig eine matte und vergleichsweise<br />
raue, pulverförmige<br />
und poröse Oberfläche auf. Durch<br />
übliche Nachbearbeitungsverfahren,<br />
wie etwa durch Sandstrahlen,<br />
erreicht man bereits eine hochwertige<br />
Oberflächenstruktur, allerdings<br />
reicht diese qualitativ nicht an die<br />
Resultate von Vapour Smoothing<br />
heran. So zeichnen sich durch<br />
dieses Verfahren geglättete Oberflächen<br />
durch einen bis zu 1.000<br />
Prozent geringeren Wert hinsichtlich<br />
der Oberflächenrauheit aus. Bei<br />
Ultrasint TPU01 AM kann so beispielsweise<br />
der Mittenrauwert von<br />
20 µm auf 2 µm reduziert werden.<br />
Idealer Schutz<br />
Die so veredelte Oberflächenstruktur<br />
des Bauteils kann als versiegelt<br />
bezeichnet werden und bietet<br />
daher auch einen idealen Schutz<br />
vor Nässe, Schmutz und Bakterien.<br />
Darüber hinaus gewährleistet<br />
sie auch eine verbesserte Dichtheit<br />
der Bauteile. Dies hat insbesondere<br />
dann Auswirkungen auf<br />
die tatsächliche Nutzung der Produkte,<br />
wenn diese im Alltag gereinigt<br />
oder desinfiziert werden sollen<br />
– eine perfekte Voraussetzung für<br />
den Einsatz in der Medizinbranche.<br />
Konkrete Vorteile sind so etwa die<br />
dadurch erreichte Schweißundurchlässigkeit<br />
bei Prothesen und Orthesen<br />
sowie der geringere Abrieb bei<br />
belasteten Teilen, wie zum Beispiel<br />
bei Sohlen. Zudem wird vonseiten<br />
hoher Hygienestandards auch eine<br />
einfachere Desinfektion und Reinigung<br />
von Teilen erreicht, die mittels<br />
Vapour Smoothing nachbearbeitet<br />
wurden.<br />
Geglättete Bauteile überzeugen<br />
zudem durch eine glänzende<br />
Oberfläche und verbesserte Haptik,<br />
die sie ideal für den Einsatz im<br />
Umfeld der Prototypenproduktion<br />
und in manchen Anwendungsfällen<br />
auch bei der Herstellung von Endprodukten<br />
macht. Elastomere und<br />
Thermoplasten, die mittels Vapour<br />
Smoothing nachbearbeitet wurden,<br />
zeichnen sich außerdem durch<br />
einen erhöhten Wert hinsichtlich der<br />
Bruchdehnung ohne gleichzeitigen<br />
Verlust der Zugfestigkeit aus. Die<br />
Möglichkeit, auf diese Weise bearbeitete<br />
Teile einfacher lackieren zu<br />
können, rundet die Palette an Vorteilen<br />
durch diese Form der Nachbearbeitung<br />
zusätzlich ab.<br />
Effizient, sicher und<br />
automatisiert: Der Prozess<br />
hinter Vapour Smoothing<br />
Betrachtet man herkömmliche<br />
Verfahren zur Oberflächenveredelung<br />
additiv gefertigter Teile, sind<br />
oftmals manuelle Arbeitsschritte<br />
von Nöten, um die gewünschten<br />
Ergebnisse zu erzielen. Auch hier<br />
sticht das Vapour Smoothing positiv<br />
hervor. Da sich die Bauteile lediglich<br />
etwa zwei Stunden innerhalb<br />
einer Glättungsmaschine befinden<br />
müssen, wird hier kein weiteres händisches<br />
Eingreifen nötig. Vielmehr<br />
werden Bauteile im bis zu 90 Liter<br />
fassenden Innenraum automatisiert<br />
mit nicht brennbaren oder explosiven<br />
Lösungsmitteln behandelt und veredelt.<br />
Dabei spielen sich im Inneren<br />
der Glättungskammer nacheinander<br />
verschiedene Prozesse ab. So wird<br />
im ersten Schritt die Oberfläche<br />
geglättet, danach kann das Bauteil<br />
weiter aushärten und schlussendlich<br />
findet eine Trocknung statt. All<br />
12 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Produktion<br />
Mögliche Typen von Orthesen:<br />
unbearbeitet, poliert und in leichter<br />
Bauweise.<br />
Diese Orthese wurde individuell<br />
gefertigt und ist noch nicht final<br />
bearbeitet.<br />
Der letzte Feinschliff bei Vapour<br />
Smoothing sorgt für eine glatte und<br />
glänzende Oberfläche.<br />
Die Orthese ist aufgrund ihrer<br />
Struktur leichter und trotzdem<br />
stabil. Diese Form ist nur mit dem<br />
3D-Druck möglich.<br />
dies wird erreicht durch die Erhitzung<br />
des Lösungsmittels auf seine<br />
spezifische Verdampfungstemperatur<br />
und bedarf keinerlei weiterer<br />
Interaktion während des Vorgangs.<br />
Zwei Voraussetzungen<br />
Beachtet werden müssen im Rahmen<br />
dieses Verfahrens lediglich<br />
zwei Aspekte: Zum einen sollten<br />
die Wandstärken der Bauteile nicht<br />
zu dünn sein. Bei Wandstärken, die<br />
unter einem Wert von 1,5 Millimeter<br />
liegen, können im Zuge des Verfahrens<br />
strukturelle Verformungen aufgrund<br />
der erhöhten Oberflächenspannung<br />
auftreten. Zudem fällt bei<br />
dermaßen geringen Wandstärken<br />
der Glättungseffekt bei den Bauteilen<br />
geringer aus. Um den maximalen<br />
Nutzen innerhalb dieses Nachbearbeitungsverfahrens<br />
zu erhalten,<br />
sollte auch berücksichtigt werden,<br />
dass während des Vorgangs lediglich<br />
Bauteile aus den gleichen Materialien<br />
verarbeitet werden können.<br />
Schnelle Nachbearbeitung<br />
Werden diese Voraussetzungen<br />
beachtet, entfaltet sich die Fülle der<br />
Vorzüge von Vapour Smoothing.<br />
So lassen sich durch den automatisierten<br />
Nachbearbeitungsprozess<br />
innerhalb kürzester Zeit eine Vielzahl<br />
von Teilen optimieren. Diese<br />
schnelle Form der Nachbearbeitung<br />
überzeugt zudem dadurch,<br />
dass aufgrund der Glättung durch<br />
Dämpfe diese Oberflächenbehandlung<br />
auch innenliegende Bereiche<br />
der Bauteile glättet und veredelt. Mittels<br />
herkömmlicher Methoden lässt<br />
sich dies nicht umsetzen. Zudem<br />
ist diese Form der Nachbearbeitung<br />
– insbesondere im Vergleich<br />
zu einer herkömmlichen Herstellung<br />
von etwaigen Designiterationen im<br />
Umfeld der Spritzgussproduktion –<br />
kostengünstiger. Statt für einzelne<br />
Bauteile, die die genannten Vorzüge<br />
und Oberflächengüte erfüllen,<br />
jeweils ein kostenintensives Spritzgusswerkzeug<br />
herzustellen, können<br />
einfach Bauteile aus der additiven<br />
Fertigung verwendet werden.<br />
Fazit<br />
Die additive Fertigung ist aus der<br />
Prototypenproduktion nicht mehr<br />
wegzudenken. Auch in der Medizinbranche<br />
spielen die unterschiedlichen<br />
3D-Druck-Verfahren eine<br />
herausragende Rolle und haben<br />
bereits vielen Patienten eine bessere<br />
Behandlung ermöglicht. Durch<br />
Vapour Smoothing kann die Versorgung<br />
von Patienten noch besser<br />
abgedeckt werden. Die Technologie<br />
stellt ein Schlüsselelement dar,<br />
wenn auf die Vorzüge der Designfreiheit<br />
zurückgegriffen werden<br />
soll und zugleich eine hohe Oberflächengüte<br />
erreicht werden muss,<br />
die sonst bislang nur bei Produkten<br />
aus der Spritzgussfertigung verwirklicht<br />
werden konnte.<br />
Während sich mittels Vapour<br />
Smoothing auch einzelne, individuelle<br />
Teile für den Einsatz in<br />
der Medizin umsetzen lassen, die<br />
auf diese Weise die Vorzüge des<br />
Spritzgusses mit denen der additiven<br />
Fertigung vereinen, sind vor<br />
allem die so erreichbaren physikalischen<br />
und mechanischen<br />
Eigenschaften entscheidend für<br />
Medizinerinnen und Mediziner. So<br />
erlauben die versiegelten Oberflächen<br />
eine einfachere Desinfektion<br />
von Prothesen und Orthesen<br />
aus dem 3D-Drucker und führen<br />
somit zu weiteren Einsatzgebieten<br />
für dieses moderne Fertigungsverfahren.<br />
Dabei sind diese inneren Werte<br />
selbstverständlich nicht der erste<br />
Eindruck, der dem Betrachter ins<br />
Auge fällt. Im Vergleich zu herkömmlichen<br />
Medizinprodukten aus<br />
der additiven Fertigung ist es vor<br />
allem die umfassende und beeindruckende<br />
Ästhetik, die schlussendlich<br />
einen bleibenden ersten<br />
Eindruck hinterlässt. ◄<br />
PA-Werkstoffe wie PA11 und PA12, die im Pulverbettverfahren mit<br />
Selektivem Lasersintern gedruckt werden, eignen sich besonders für Vapour<br />
Smoothing.<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
Bauteile, die mittels additiver Fertigung hergestellt werden, bedürfen nach<br />
dem Druck einer Nachbearbeitung.<br />
13
Produktion<br />
Einsatzbeispiele von Handling-Lösungen<br />
in der Medizin- und Pharmaindustrie<br />
Bild 1: Die Greifer und die Schwenkeinheiten der Zimmer Group verbaut in<br />
der Reinigungsmaschine für Vials<br />
Die Zimmer Group zählt zu den<br />
weltweit führenden Herstellern von<br />
Automatisierungs-, Maschinenund<br />
Möbeldämpfungskomponenten<br />
sowie der Verfahrenstechnik.<br />
Darüber hinaus sind sie aber auch<br />
wichtiger Partner zahlreicher namhafter<br />
Unternehmen u. a. aus den<br />
Bereichen Medizin und Pharma.<br />
In diesem Bericht zeigt die Zimmer<br />
Group aktuelle Anwendungsbeispiele<br />
aus diesen Branchen.<br />
Greifer in der<br />
Labordiagnostik<br />
So verwendet z. B. ein Schweizer<br />
Pharmaunternehmen die elektrischen<br />
GEP2000-Greifer. Diese<br />
unterstützen bei der Analyse von<br />
Corona-Proben in einem vollautomatischen<br />
System für die Labordiagnostik.<br />
In Corona-Testzentren<br />
in China kommen derzeit Greifer<br />
desselben Typs zum Einsatz. Die<br />
elektrisch angetriebenen Kleinteilegreifer,<br />
die sehr einfach anzusteuern<br />
sind, übernehmen dort u. a. das<br />
Proben-Handling – z. B. den zuverlässigen<br />
Transport und das sichere<br />
Öffnen der Deckel der hochinfektiösen<br />
Probenröhrchen. Für diese<br />
Zimmer Group<br />
www.zimmer-group.com<br />
spezielle Aufgaben bieten die<br />
Greifer einstellbare Greifkräfte via<br />
IO-Link zwischen 40 N und 500 N<br />
und Backenhübe zwischen sechs<br />
und sechzehn Millimetern.<br />
Darüber hinaus sind die elektrischen<br />
Greifer frei positionierbar<br />
und mit einer mechanischen<br />
Selbsthemmung ausgestattet, die<br />
den Verlust bzw. das Herunterfallen<br />
der hochinfektiösen Proberöhrchen<br />
z. B. bei einem Stromausfall<br />
verhindern. So halten die Greifer<br />
die Probe fest - auch ohne Stromversorgung.<br />
Robust und zuverlässig<br />
Ein weiterer Grund, der die Chinesen<br />
überzeugte, war deren Maximum<br />
an Robustheit und Zuverlässigkeit.<br />
Denn das Gehäuse dieser<br />
Greifer besteht aus hartanodisiertem<br />
Aluminium, und für die Führung<br />
haben die Entwickler der Zimmer<br />
Group auf eine seit Jahrzehnten<br />
bewährte Flachführung gesetzt.<br />
Damit können 10 Millionen Zyklen<br />
ohne Wartung bewältigt werden.<br />
Einsatz in der Abfüllung<br />
Für einen deutschen Medizintechnikhersteller<br />
werden die Handhabungslösungen<br />
der Zimmer Group<br />
in Anlagen zur Abfüllung von sterilen<br />
Lösungen (Dialyse, Beutelabfüllung<br />
mit Zuckerlösung) verwendet. Als<br />
weiteres Beispiel zählt auch noch<br />
ein Kunde aus dem Healthcare-<br />
Bereich. Hier sind die Radialgreifer<br />
bei der Bestückung- und Handhabung<br />
der sogenannten EasyBags -<br />
Flüssignahrung u. a. für beatmete<br />
Corona-Patienten im Gebrauch.<br />
Cobot mit Greifer von der<br />
Zimmer Group<br />
Neben Flüssignahrung sind auch<br />
die Überwachungssysteme für<br />
Corona-Patienten überlebensnotwendig,<br />
doch wer soll diese Apparaturen<br />
in Pandemie-Zeiten, wo<br />
es doch besonders um Abstand<br />
voneinander halten geht, bedienen?<br />
Das Unternehmen Cobot<br />
Team aus Portland, Oregon, hat<br />
sich dazu entsprechende Gedanken<br />
gemacht. Das Ergebnis ist ein<br />
kollaborativer Roboter (Cobot) mit<br />
einem speziellen MRK-Greifer der<br />
Zimmer Group. Er unterstützt jetzt<br />
das Krankenhauspersonal u. a. bei<br />
der Anpassung der Sauerstoffmenge<br />
für COVID-19 Patienten.<br />
Greifer für Reinräume und<br />
feuchter Umgebung<br />
Ein weiteres Anwendungsbeispiel<br />
– diesmal ohne Corona-Bezug -<br />
kommt aus Tunesien. Hier automatisieren<br />
Greifer und Schwenkeinheiten<br />
der Zimmer Group für die<br />
Firma SEA electronics eine Reinigungsmaschine<br />
für sterile Glasfläschchen.<br />
Die verwendeten Greifer<br />
der GPP5000-Baureihe mit ihrer<br />
robusten, hart beschichteten Stahlin-Stahl-Profilnutenführung<br />
wurden<br />
dabei für den echten Universaleinsatz<br />
konzipiert. Sie haben je nach<br />
Variante unterschiedliche Merkmale<br />
(Schnelligkeit, hohe Greifkräfte,<br />
große Greifbackenlängen) und bieten<br />
somit für jede Anwendung die<br />
passende Lösung. Die Greifer warten<br />
bei Verwendung eines Protektors<br />
mit einer Dichtheitsklasse von<br />
IP67 auf – ideal für den Einsatz in<br />
Reinräumen bzw. in den feuchten<br />
Umgebungsbedingungen der Reinigungsmaschine.<br />
Greifer-Lösung zum<br />
Handling im aseptischen<br />
Abfüllprozess<br />
Ein anderes Beispiel, das ebenfalls<br />
den medizinischen bzw. pharmazeutischen<br />
Einsatz der Handhabungslösungen<br />
der Zimmer Group<br />
zeigt, stammt von der Firma Bausch<br />
& Ströbel Maschinenfabrik Ilshofen<br />
(B+S). Abfüll- und Verpackungsprozesse<br />
sind ihr Spezialgebiet. Auf<br />
B+S Abfüll- und Verpackungsanlagen<br />
werden weltweit hochwertige<br />
flüssige und pulverförmige<br />
Arzneimittel, Spritzen, Vials, Karpulen<br />
oder Ampullen verarbeitet<br />
– angefangen mit der Objektreinigung<br />
und Sterilisierung bis hin zum<br />
Etikettieren oder der Spritzenmontage.<br />
Das VarioSys-System von B+S<br />
ist ein flexibles Produktionssystem<br />
für biotechnologische Produkte und<br />
Pharmazeutika. Vor kurzem wurde<br />
Bild 2: Ein GEH6000IL Greifer der Zimmer Group im Einsatz bei<br />
Bausch+Ströbels Reinraum-Applikation<br />
14 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Produktion<br />
Bild 3: Ein Cobotgreifer der Zimmer Group in der Klinik unterstützt beim Kampf gegen<br />
das Corona-Virus<br />
dies erweitert und erlaubt nun ein<br />
vollautomatisches Öffnen von Tubs<br />
und ermöglicht RTU-(„Ready to<br />
use“) Vials im Nest (Verpackungseinheit)<br />
vollautomatisch zu öffnen,<br />
denesten, füllen und zu magazinieren.<br />
Die Deckfolie der Tubs wird mit<br />
Hilfe eines thermischen Verfahrens<br />
gelöst, hierfür werden sie von einem<br />
Reinraumroboter bzw. Greifer in die<br />
entsprechenden Positionen transportiert.<br />
Nach dem Öffnen entnimmt<br />
ein zweiter Greifer die RTU-<br />
Vials aus dem Nest und gibt diese<br />
an das nächste Modul zur Weiterverarbeitung<br />
im Bulk.<br />
Zimmer Greifer für das<br />
Nest-Handling<br />
Für das Nest- und Tub-Handling<br />
dieser speziellen Anwendung entschied<br />
sich B+S für eine Zusammenarbeit<br />
mit der Zimmer Group.<br />
Neben einem perfekten Zusammenspiel<br />
mit dem Roboter bestand<br />
eine große Herausforderung für den<br />
Greiferspezialisten darin, dass die<br />
Greifer in einer Reinraum-Anlage<br />
eingesetzt werden. Dies schloss<br />
von vorneherein den Einsatz von<br />
pneumatischen Greifern - allein aus<br />
Platzgründen wegen der Kabel und<br />
der Abluft - aus. Daher entschloss<br />
man sich relativ schnell für eine rein<br />
mechatronische Greifer-Lösung.<br />
Aufgrund der erwähnten Reinraumproblematik<br />
mussten die Greifer,<br />
da sie mit Spritzen und Vials<br />
bzw. mit dem Nest direkt in Berührung<br />
kommen können, auf die Vorgaben<br />
der technischen Sauberkeit<br />
besonders Rücksicht nehmen.<br />
Handelsübliche Greifer sind<br />
vor einer Partikelübertragung und<br />
unliebsamer Partikelverschleppung<br />
nicht gefeit. Auch durch einen Kontaktabrieb<br />
beim Greifer selbst können<br />
unerwünschte Fremdkörper<br />
entstehen. Für Konstrukteure sauberkeitssensibler<br />
Anlagen stellen<br />
sie daher eine besondere Herausforderung<br />
dar. Als eine der ersten<br />
Konstruktionsmaßnahmen von B+S<br />
wurden deshalb zur Vermeidung von<br />
Partikeleintrag in den Prozess gut<br />
abnehmbare und abgedichtete Einhausungen<br />
bzw. Ummantelungen<br />
mit geschlossener Oberfläche für<br />
die Greifer gewählt.<br />
Flexibilität der Greifer<br />
Von entscheidender Bedeutung<br />
war für B+S auch die Flexibilität der<br />
Greifer, da die Anlage selbst auch<br />
sehr adaptiv bzw. modular aufgebaut<br />
ist und die Verpackungsgrößen<br />
jederzeit variieren können. So wurden<br />
mit dem GEH6180IL und dem<br />
GEH6040IL die zwei am besten<br />
passenden Greifer für die jeweilige<br />
Tätigkeit aus dem umfangreichen<br />
Portfolio der Zimmer Group ausgewählt:<br />
Beide elektrischen Greifer<br />
verfügen neben einem großen Hub<br />
über einen Servoantrieb mit integriertem<br />
Controller. Die bürstenlose<br />
Antriebstechnik garantiert neben<br />
einer individuellen Krafteinstellung<br />
noch zusätzlich eine Positions- und<br />
Geschwindigkeitsregelung. Auch die<br />
Sicherheit der Anlage sollte kein zu<br />
vernachlässigender Aspekt sein,<br />
da meist mit zerbrechlichem Glas<br />
und Kunststoff gearbeitet wird. So<br />
haben die Greifer auch<br />
eine mechanische<br />
Selbsthemmung, die<br />
das Herunterfallen<br />
eines Vials selbst bei<br />
einem Stromausfall<br />
verhindert.<br />
Kundenspezifische<br />
Anpassungen<br />
Dass die Zimmer<br />
Group in der Lage<br />
war auch auf notwendige<br />
Modifikationen<br />
(z. B. einen seitlichen<br />
Anschluss mittels<br />
Einbausteckverbinder<br />
beim GEH6180IL)<br />
innerhalb kürzester<br />
Zeit zu reagieren, kam<br />
B+S sehr entgegen.<br />
Ebenso die Tatsache,<br />
dass die Greifer nur über einen einzigen<br />
Kabelabgang verfügen – das<br />
stellte bei den sehr beengten Platzverhältnissen<br />
im Reinraum einen<br />
sehr großen Vorteil dar. Die Ausrüstung<br />
mit IO-Link erleichterte darüber<br />
hinaus das Auslesen von spezifischen<br />
Daten, z. B. Temperaturmessung,<br />
Position oder die Zyklusanzahl.<br />
Manuelle Handhabung<br />
Noch bis vor wenigen Jahren<br />
wurden das Öffnen und Denesten<br />
von Tubs manuell gehandhabt. So<br />
wurde früher eigens ein Bediener<br />
für den Reinraum abgestellt, der<br />
das Nest- und Tub-Handling<br />
über zwei Handschuheingriffe<br />
im Modul durchführte.<br />
Heute kann dieser Fertigungsschritt<br />
mit Hilfe der<br />
zwei Roboter und deren<br />
Greifer mit 100 % In-Prozess-Kontrolle<br />
(IPC) bei<br />
voller Maschinenausbringung<br />
(bis zu 60 Tubs pro<br />
Stunde) gehandhabt werden.<br />
Durch die Vollautomatisierung<br />
kann nun neben<br />
einer Kosteneinsparung<br />
durch geringeren Personalaufwand,<br />
vor allem die Prozesssicherheit<br />
erhöht werden.<br />
„Besonders die einfache<br />
Parametrisierung und<br />
die vielen Zusatzfeatures<br />
der GEH-Greifer konnten<br />
uns sehr überzeugen“, so<br />
Philip Messerschmidt und<br />
Andreas Höppel, Entwickler<br />
bei Bausch + Ströbel.<br />
„Der rege und offene Austausch<br />
zwischen den Experten der Zimmer<br />
Group und unserem Team prägte<br />
die sehr gute Zusammenarbeit und<br />
bestätigte die Entscheidung für den<br />
Einsatz der Zimmer Greifer“ fügt<br />
Lukas Bindewald, Produkt manager<br />
bei B+S, hinzu.<br />
Anwendungsbeispiele<br />
aus anderen Technologiebereichen<br />
Die Zimmer Group stellt auch<br />
Dämpfungstechnik für Prothesen<br />
her, beispielsweise den PowerStop-<br />
Dämpfer für das Medizintechnik-<br />
Unternehmen Ottobock.<br />
Außerdem stehen Produkte aus<br />
eigener Herstellung im Fokus, die<br />
das Risiko einer Ansteckung mit<br />
Corona minimieren. So hat die Zimmer<br />
Kunststofftechnik GmbH – ein<br />
Tochterunternehmen der Zimmer<br />
Group – vor kurzem einen hygienischen<br />
und antibakteriellen Aufsatz<br />
für Türöffner vorgestellt. Der<br />
Hygiene-Türöffner Hand-Held<br />
erlaubt das Öffnen und Schließen<br />
von Türen mit dem Ellenbogen oder<br />
dem Unterarm. Dies reduziert die<br />
Verbreitung von Mikroorganismen<br />
und minimiert die Infektionsgefahr.<br />
Der Hand-Held ist mit den meisten<br />
Türklinken kompatibel , leicht<br />
zu montieren, schnell zu reinigen<br />
und eignet sich für den Einsatz in<br />
Unternehmen, Behörden, öffentlichen<br />
Gebäuden, Kliniken oder im<br />
privaten Umfeld. ◄<br />
Bild 4: GEP2000-B-E-Greifer für<br />
Kleinteile-Handling beispielsweise in der<br />
Laborautomation: Die Modelle verfügen<br />
dabei u. a. über eine freie Positionierbarkeit<br />
und Werkstückverlustkontrolle<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
15
Produktion<br />
Automatisierung und kollaborierende Roboter<br />
für die Lasermarkierung<br />
Direkte Teilemarkierung in der Medizintechnik<br />
Lasermarkierzelle FOBA M2000 mit Industrieroboter von fruitcore robotics © fruitcore robotics<br />
Eine Automatisierung der Lasermarkierung<br />
kann helfen, steigende<br />
Kennzeichnungserfordernisse zu<br />
bewältigen und dabei Kosten zu<br />
sparen. Vor allem im Zusammenhang<br />
mit den strengeren Regularien<br />
zur UDI-Kennzeichnung nimmt<br />
die direkte Beschriftung medizinischer<br />
Produkte zu. Daher bieten<br />
viele Anbieter von Lasersystemen<br />
in Zusammenarbeit mit Automatisierungsexperten<br />
technische<br />
Lösungen, die den Markierprozess<br />
effizienter machen.<br />
Der Trend zur Automatisierung<br />
entspricht einer steigenden Notwendigkeit,<br />
immer mehr Medizinprodukte<br />
mit einer Kombination aus<br />
(alpha-)numerischem und 2D-Code<br />
zwecks eindeutiger Produktkennung<br />
(Unique Device Identification) nach<br />
gesetzlichen Anforderungen zu markieren.<br />
Eine solche Kennzeichnung<br />
ist durch die seit 26.05.<strong>2021</strong> geltende<br />
europäischen MDR sowie<br />
die bereits 2014 in Kraft getretenen<br />
FDA-Regularien für die USA gesetzlich<br />
vorgeschrieben.<br />
UDI-Beschriftung<br />
Bezogen auf die UDI-Beschriftung<br />
bedeutet dies, dass zumindest<br />
alle wiederverwendbaren und<br />
zur mehrfachen Aufbereitung vorgesehenen<br />
Medizinprodukte, wie<br />
chirurgische Instrumente aber auch<br />
manche Implantate, direkt auf ihrer<br />
Produktoberfläche dauerhaft haltbar<br />
markiert werden müssen. So kann<br />
eine Lasermarkierung die Rückverfolgbarkeit<br />
über den gesamten<br />
Produktlebenszyklus sichern und<br />
die Patientensicherheit steigern.<br />
Automatisierungsvorgänge im<br />
Zusammenhang mit der Lasermarkierung<br />
betreffen die Be- und Entladung<br />
einer Markierstation von<br />
außen, Pick- und Place-Vorgänge<br />
innerhalb einer geschlossenen Markiereinheit,<br />
das Stapeln, Sortieren<br />
oder auch das anschließende Verpacken<br />
oder Reinigen. Man unterscheidet<br />
halb- und vollautomatische<br />
Anlagen, die sich durch den Grad<br />
der notwendigen menschlichen Interaktion<br />
unterscheiden. Eine wichtige<br />
Rolle spielt auch die Automatisierung<br />
des Markiervorgangs selbst in<br />
Form einer automatisierten Steuerung<br />
des Lasers.<br />
FOBA Laser Marking + Engraving<br />
kooperiert mit mehreren Anbietern<br />
von Automatisierungslösungen<br />
und kollaborierenden Robotern,<br />
die FOBAs Markiersysteme in ihre<br />
halb- oder vollautomatisierten Systeme<br />
einbinden. Darüber hinaus bietet<br />
das Unternehmen eigene autonome<br />
Beladesysteme an, die speziell<br />
für die Massenfertigung unter<br />
Einsatz von stapelbaren Teileträgern<br />
entwickelt wurden.<br />
Integrierte Kamera<br />
erleichtert die<br />
Automatisierung<br />
„Als Spezialist auf dem Gebiet der<br />
UDI-Markierung hat FOBA schon<br />
seit vielen Jahren durch eine permanente<br />
Weiterentwicklung der<br />
Kamera-Funktionalität einen gewissen<br />
Grad an Automation im Markier-<br />
Prozess ermöglicht“, sagte Markus<br />
Vetter, Produktmanager bei FOBA.<br />
Dies betrifft die optische Markierausrichtung,<br />
also die genaue Platzierung<br />
der Beschriftung in Relation<br />
zum Bauteil, sowie vor und nachgelagerte<br />
visuelle Kontrollen. „Mit<br />
der Erweiterung des Portfolios um<br />
semi-automatisierte Be- und Entladungsprozesse<br />
kommt FOBA den<br />
aktuellen Kundenbedürfnissen entgegen“,<br />
so Vetter weiter.<br />
Integrierte<br />
Softwaresteuerung<br />
Voraussetzung für das Zusammenspiel<br />
von Lasermarkiersystem<br />
und Roboter- bzw. Automationsanlage<br />
ist eine technisch reibungslose<br />
Anbindung beider Systeme<br />
über eine integrierte Softwaresteuerung.<br />
Gleichzeitig bewirkt die integrierte<br />
Kamera eine durchgängige<br />
automatisierte Kontrolle des Markierprozesses.<br />
Dabei sorgt FOBAs<br />
direkt in den Markierkopf integrierte<br />
Kamera für die visuelle Prüfung des<br />
Werkstücks vor der Markierung, um<br />
Falschmarkierungen zu verhindern.<br />
Passgenaue Markierung<br />
Der Laser richtet sich dann mithilfe<br />
der Kamera automatisiert so<br />
aus, dass die Markierung exakt an<br />
der vorgesehenen Stelle auf dem<br />
Produkt platziert wird. Anschließend<br />
sorgt die Kamera für eine Auslesung<br />
der markierten Inhalte und<br />
eine Qualitätskontrolle (Verifikation).<br />
Bestimmte Kamerafunktionen<br />
wie FOBA Mosaic sind sogar in der<br />
Lasermarkierzelle FOBA M2000 mit Industrieroboter von fruitcore robotics<br />
© fruitcore robotics<br />
16 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Produktion<br />
Lage, ein Produkt, das an beliebiger<br />
Stelle im Markierfeld liegt, passgenau<br />
zu markieren. Somit spart man<br />
Arbeitszeit für den Aufwand einer<br />
manuellen Markierausrichtung, aber<br />
vor allem die erheblichen Kosten für<br />
Produkthalterungen.<br />
In der Medizinprodukte-Herstellung<br />
gibt es eine große Vielfalt,<br />
sowohl was die Art und Form der<br />
Produkte, ihr Material oder auch<br />
die Losgröße angeht. Somit variieren<br />
auch die Anforderungen an die<br />
Markierung und an das Maß einer<br />
Automation des Markiervorgangs.<br />
Die folgenden Beispiele aus der<br />
industriellen Praxis zeigen, dass<br />
es Lösungen für die unterschiedlichsten<br />
Markieranforderungen gibt.<br />
„Die genannten Kooperationspartner,<br />
die gemeinsam mit FOBA Automatisierungslösungen<br />
entwickeln,<br />
stehen stellvertretend für eine Vielzahl<br />
von weiteren globalen Partnerschaften“,<br />
erklärte Produktmanager<br />
Markus Vetter.<br />
Praxisbeispiele für halbund<br />
vollautomatische<br />
Markiersysteme<br />
Gerade bei Markierdienstleistern,<br />
die Medizinprodukte im Auftrag<br />
laserbeschriften, ist die Varianz<br />
der Teile sowie der Auftragsvolumina<br />
eine besondere Herausforderung.<br />
Wie eine halbautomatische<br />
Markierlösung in so einem<br />
Fall aussehen kann, zeigt FOBA in<br />
einer Case Study: Ein Industrieroboter<br />
der Firma fruitcore robotics entnimmt<br />
ein Tablett mit mehreren zu<br />
markierenden Teilen von einem Trägerwagen<br />
und platziert es in einer<br />
FOBA M2000-P Markierstation.<br />
Das großzügig dimensionierte Markierfeld<br />
sowie die kameragestützte<br />
Markierausrichtung ermöglichen die<br />
anschließende Markierung mehrerer<br />
Teile in einem Durchgang.<br />
Automatisierte Prüfung<br />
Im Laser übernimmt die Kamera<br />
die automatisierte Prüfung aller Teile,<br />
die Ausrichtung der Position der Markierung<br />
und die exakte Markierung.<br />
FOBA bezeichnet diesen Vorgang<br />
als IMP (Intelligente Markierpositionierung),<br />
bei der die Markiersoftware<br />
die Form, die Größe, mögliche<br />
Defekte oder falsche Zuordnungen<br />
identifiziert und ggfs. einzelne Teile<br />
von der Markierung ausschließt.<br />
Nach der Markierung öffnet sich die<br />
Markierstation, der Roboter nimmt<br />
das Tablett wieder heraus und ordnet<br />
es am ursprünglichen Einschubplatz<br />
im Service wagen wieder ein.<br />
Rund um die Uhr<br />
produzieren<br />
Markierdienstleister add’n solutions<br />
sieht den Vorteil dieser Automatisierungslösung<br />
in der Möglichkeit,<br />
bei Bedarf rund um die Uhr produzieren<br />
zu können, und das mit<br />
hoher Genauigkeit und Fehlerfreiheit.<br />
Außerdem muss die Arbeitszeit<br />
der Mitarbeiter nicht für einfache<br />
Beladetätigkeiten gebunden<br />
werden, sondern sie können sich<br />
mehr auf qualifizierte Umrüstarbeiten<br />
konzentrieren.<br />
Hohe Markierqualität<br />
Eine ähnliche halbautomatische<br />
Markierlösung funktioniert im<br />
Zusammenspiel von FOBAs kompaktem<br />
Markierarbeitsplatz M-1000<br />
und dem „X-Load cobot“ der Firma<br />
Zeltwanger, der die Markierstation<br />
mittels seines Greifarms be- und<br />
entlädt. Auch hier werden die Werkstücke<br />
zur Bearbeitung in mehreren<br />
mit Trays bestückten Wagen<br />
bereitgestellt und der Vorgang läuft<br />
ansonsten bedienerfrei. Die hohe<br />
Markierqualität wird auch bei der<br />
Einzelteilmarkierung automatisiert<br />
gesichert mittels visueller Teileinspektion,<br />
Markierausrichtung und<br />
anschließender Verifizierung der<br />
markierten Inhalte (Klartext oder<br />
2D-Codes).<br />
Lasermarkierstation mit Andockmodul © Wenger Automation<br />
Greifroboter, Andock-Modul,<br />
Stapelbeladung:<br />
Flexible Lösungen<br />
Weitere, besonders flexible und<br />
vollautomatisierte Markierlösungen<br />
basieren auf einem Andock-Modul,<br />
das an die Markierarbeitsplätze der<br />
FOBA M-Serie (M2000 oder M3000)<br />
direkt angeschlossen wird. Die angedockte<br />
Automationszelle ist in Format<br />
und Optik den FOBA-Markierarbeitsplätzen<br />
angepasst und kann mit bis zu<br />
20 Paletten bestückt werden, die über<br />
eine lineare Kine matik einzeln in die<br />
Markiereinheit eingezogen werden.<br />
„Vorteile dieser Einzugs-Systeme<br />
sind ihr relativ geringer Platzbedarf<br />
und die einfache Bedienbarkeit durch<br />
den Wegfall von zusätzlichem Programmieraufwand<br />
für einen Roboter-Greifarm.<br />
Dieser ist hier voll in<br />
die Beladeeinheit integriert“, erklärt<br />
Markus Vetter. Darüber hinaus<br />
könnten diese „WeStore“-Modulsysteme<br />
des Schweizer Automationsspezialisten<br />
Wenger auch auf<br />
klassische Weise manuell über die<br />
Fronttür der M-Serie-Markierstation<br />
bedient werden, wenn eine seitliche<br />
Beladung über den Paletteneinzug<br />
nicht erwünscht ist.<br />
Einzelteilmarkierung<br />
Für geometrisch komplexe Werkstücke<br />
ist jedoch in der Praxis häufig<br />
auch eine Einzelteilmarkierung<br />
erforderlich. Für solche Fälle rüstet<br />
Wenger das Belademodul mit einem<br />
6-Achs-Roboter und optional mit<br />
einem automatischen Greiferwechsel<br />
aus, der zur Beschriftung verschiedener<br />
Werkstücke direkt hintereinander<br />
dient. Zusätzlich bestehe<br />
die Möglichkeit der Kombination<br />
mit FOBAs Dreheinheit, so dass<br />
eine sehr individuelle Bearbeitung<br />
möglich werde, so der FOBA-Produktmanager.<br />
„Die zugehörige Software<br />
wurde speziell für den Medical-Bereich<br />
entwickelt, macht die<br />
Anbindung an vorhandene SAPoder<br />
ERP-Systeme problemlos möglich<br />
und somit auch den gesamten<br />
Markierprozess validierungsfähig.“<br />
Komplexe Anlagen<br />
Auch in umfangreiche Produktionsstraßen<br />
können integrierbare<br />
Markiersystems wie FOBAS Faserlaser<br />
der Y-Serie mit Einzugs- oder<br />
Roboterbeladungslösungen kombiniert<br />
werden. Insbesondere unter<br />
Einsatz großformatiger Trägerpaletten<br />
oder Rotationsanlagen<br />
kann über mehrere Stunden ohne<br />
menschlichen Einsatz autonom<br />
gefertigt werden. Besonders komplexe<br />
Anlagen baut die Firma IMS.<br />
Für die Fertigung von Kleinteilen,<br />
die zuvor in größeren Mengen auf<br />
stapelbaren Trägertabletts bereitgestellt<br />
werden, entwickelte FOBA mit<br />
seinen internen Spezialisten autonom<br />
arbeitende Greif- und Beladesysteme.<br />
Damit ist für die Markierung<br />
keine zusätzliche Teilehalterung<br />
erforderlich. Große Volumina<br />
werden stapelweise unter Verwendung<br />
von automatischen Ladevorrichtungen<br />
in das Markiersystem<br />
eingeladen, was nur wenig menschliche<br />
Interaktion erfordert.<br />
Das passende System<br />
auswählen<br />
Die Auswahl des passenden Markiersystems<br />
für die jeweilige Automatisierungslösung<br />
ist laut FOBA<br />
abhängig von der erforderlichen<br />
Größe des Markierfelds und der<br />
gewünschten visuellen Inspektion<br />
vor, während und nach der Markierung.<br />
Besonders geeignet für vielseitige<br />
Anwendungen in der Medizintechnik<br />
seien Faserlaser-Markiersysteme<br />
wie der sog. „Universallaser“<br />
für die UDI-Markierung<br />
FOBA Y.0201. So gut wie alle Arten<br />
von Metall, Kunststoffen oder anderen<br />
Materialien könnten mit FOBAs<br />
Kurzpuls-Faserlasern beschriftet<br />
werden. Deren hohe Markierqualität<br />
und die problemlos integrierbare<br />
visuelle Prozesskontrolle mache<br />
die UDI-Kennzeichnung zu einem<br />
sicheren Prozess, der auch einer<br />
Dokumentation und Validierung im<br />
Rahmen der Medizinproduktequalifizierung<br />
standhalte.<br />
FOBA<br />
Laser Marking + Engraving<br />
www.fobalaser.com/<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
17
Produktion<br />
Polyamid-basierte Schmelzklebstoffe für<br />
High Quality<br />
Herausragende Leistungen für langfristige Anwendungen in der IoT-Industrieelektronik sind durch das<br />
Niederdruck-Spritzgussverfahren von Henkel möglich.<br />
Niederdruckvergussvorgang: Offenliegende Elektronikteile werden in<br />
eine vorgefertigte Form eingesetzt. Mit Technomelt wird die Elektronik<br />
bei niedrigem Druck verkapselt. Nach der Verkapselung werden die<br />
Teile getestet und zur Endmontage transportiert<br />
Das Niederdruck-Spritzgussverfahren<br />
(Low Pressure Molding, LPM)<br />
von Henkel, das hauptsächlich<br />
auf Polyamid-Schmelzklebstoffen<br />
basiert, wird zunehmend für den<br />
Schutz von elektronischen Komponenten<br />
in den Bereichen Medizintechnik,<br />
Energieerzeugung und<br />
Industrieautomation, Heizung-,<br />
Lüftungs- und Klimatechnik sowie<br />
Beleuchtungstechnik eingesetzt.<br />
Dabei bietet die Technologie zahlreiche<br />
wirtschaftliche, prozessgesteuerte,<br />
konstruktive und ökologische<br />
Vorteile gegenüber traditionell<br />
eingesetzten Methoden, wie dem<br />
Verguss von elektronischen Komponenten<br />
mit Zweikomponenten-<br />
Gießharzen oder dem Hochdruckspritzguss.<br />
Vorteile bei der Verarbeitung<br />
LPM wurde von Henkel vor über<br />
30 Jahren erfunden (damals unter<br />
dem Namen Macromelt Molding).<br />
Dabei wird die schnelle Umspritzung<br />
empfindlicher Bauteile mit<br />
hauptsächlich Polyamid-basierten<br />
Schmelzklebstoffen in Kombination<br />
mit entsprechenden Verarbeitungsanlagen<br />
und kostengünstigen<br />
Spritzwerkzeugen ermöglicht.<br />
Da die Technomelt Produkte nicht<br />
abrasiv sind und es im Vergleich<br />
zu herkömmlichem Spritzguss mit<br />
deutlich geringerem Druck eingespritzt<br />
wird, sinkt das Risiko der<br />
Beschädigung von empfindlichen<br />
Bauteilen während des LPM Prozesses<br />
erheblich.<br />
Die Technologie eignet sich insbesondere<br />
für den Schutz von empfindlichen<br />
Bauteilen, wie z.B. Leiterplatten<br />
oder Stecker-Kabel-Verbindungen.<br />
Technomelt Schmelzklebstoffe<br />
sind dabei besonders widerstandsfähig,<br />
jedoch gleichzeitig flexibel,<br />
was sie besonders geeignet für<br />
diese Anwendungen macht.<br />
Matthew Hayward, Global Key<br />
Account bei Henkel für Power &<br />
Industrial Automation betont: „Für<br />
mich stellen die Schmelzklebstoffe<br />
von Technomelt einen spannenden<br />
Teil unseres Portfolios im Bereich<br />
des Leiterplattenschutzes dar. Es<br />
hat zahlreiche einzigartige Vorteile,<br />
die herkömmliche Verguss- oder<br />
Beschichtungsverfahren nicht bieten<br />
können. Die Möglichkeit, dieses<br />
Material nur dort aufzutragen,<br />
wo es tatsächlich benötigt wird, ist<br />
ein großer Vorteil. Das ermöglicht<br />
es, eine Anwendung zu ‚skylinen‘<br />
(nur die empfindlichen Komponenten<br />
zu schützen) und durch einen<br />
wesentlich geringeren Materialeinsatz<br />
das Gewicht deutlich zu reduzieren.“<br />
Das Material bietet eine<br />
hohe elektrische Isolierung, ist<br />
gleichzeitig gegenüber einer großen<br />
Bandbreite von chemischen<br />
Stoffen, Temperatur zyklen und<br />
gegen Vibrationen resistent. Die<br />
Bauteile sind somit vollständig<br />
gegen Einwirkungen von außen<br />
wie eindringendes Wasser oder<br />
Staub sowie UV-Langzeiteinwirkung<br />
geschützt.<br />
Michael Otto, Key Account Manager<br />
im Bereich Engineering Adhesives<br />
für Niederdruck-Spritzgussverfahren<br />
bei Henkel erklärt: „Im<br />
Gegensatz zu herkömmlichen Zweikomponenten-Gießharzen<br />
sind die<br />
beim LPM Verfahren eingesetzten<br />
Polyamide Thermoplaste. Die<br />
Zykluszeiten sind deutlich kürzer<br />
und es werden keine flüchtigen<br />
Bestandteile freigesetzt. Während<br />
es bei einem herkömmlichem Vergussverfahren<br />
von mehreren Stunden<br />
bis Tagen bis zur vollständigen<br />
Aushärtung dauern kann, wird mit<br />
dem Technomelt-Low-Pressure-<br />
Molding-Verfahren eine Zykluszeit<br />
von wenigen Sekunden erreicht.“<br />
Hohe Nachhaltigkeit<br />
Technomelt-Schmelzklebstoffe<br />
von Henkel erfüllen die europäische<br />
RoHS (Restriction of Hazardous<br />
Substances)-Direktive sowie<br />
die REACH (Registration, Evaluation,<br />
Authorisation and Restriction<br />
of Chemicals)-Vorschriften. „Ein<br />
weiterer wichtiger Umweltaspekt<br />
dieser Polyamide, der zunehmend<br />
an Bedeutung gewinnt, ist die Tatsache,<br />
dass sie großenteils biobasiert<br />
sind, das heißt bis zu 80 % ihrer<br />
Inhaltsstoffe stammen aus erneuerbaren<br />
pflanzlichen Quellen“, fügt<br />
Michael Otto hinzu.<br />
Henkel bietet eine große Bandbreite<br />
an Technomelt Produkten für<br />
das LPM Verfahren, deren Rezeptur<br />
für spezifische Anwendungen<br />
entwickelt wurde. So haben einige<br />
eine besonders gute Wärmebeständigkeit,<br />
während andere eine<br />
erhöhte Zähigkeit aufweisen oder<br />
auf bestimmten Substraten besonders<br />
gut haften.<br />
Effizienter Materialeinsatz<br />
Ein Vorteil des LPM Verfahrens<br />
gegenüber herkömmlichen Vergusssystemen<br />
ist die wesentlich<br />
größere Wirtschaftlichkeit beim<br />
Materialverbrauch. Bei herkömmlichen<br />
Vergussverfahren wird normalerweise<br />
das zu schützende Bauteil<br />
in ein Gehäuse platziert, und so<br />
lange gefüllt, bis alle Komponenten<br />
abgedeckt sind. Beim Technomelt<br />
LPM Verfahren wird das Bauteil in<br />
ein genau definiertes Werkzeug eingelegt<br />
und dieses dann mit Technomelt<br />
gefüllt. Dadurch werden die<br />
Platine für einen Batteriesensor vor und nach dem Niederdruckverguss.<br />
Elektronikbauteile werden gegen Feuchtigkeit, chemische Substanzen<br />
und hohe Temperaturen geschützt<br />
18 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Produktion<br />
Mit herstellerneutraler Beratung zum optimalen Klebstoff<br />
Ruderer Klebetechnik GmbH eine<br />
herstellerunabhängige Beratung<br />
einher. Dem hochqualifizierten<br />
Beraterteam bei Ruderer steht<br />
dafür – neben der eigenen Klebstoffmarke<br />
technicoll – ein breites<br />
und tiefes Produktsortiment aller<br />
führenden Marken-Premium-Klebstoffe<br />
zur Verfügung.<br />
Die beste Klebstofflösung für<br />
die Experten ist die, die alle technologischen,<br />
ökonomischen und<br />
ökologischen Aspekte erfüllt. Eine<br />
Herausforderung, die viel Expertenwissen<br />
voraussetzt. Dank der<br />
neutralen und unabhängigen Produktempfehlung<br />
der Experten ist<br />
Ruderer-Kunden eines sicher: Für<br />
jedes Klebeprojekt und jede noch<br />
so komplexe Anwendung erhalten<br />
sie den richtigen Klebstoff.<br />
Klebstoffe in Industrie und<br />
Handwerk sind unsichtbare Hightech-Verbindungen<br />
mit unterschiedlichen<br />
Eigenschaften.<br />
Aus der Vielzahl an Klebstoffen<br />
den passenden herauszufiltern,<br />
ist für den Nichtfachmann aufwendig<br />
und zeitintensiv. Mit dem<br />
Ziel, stets die „beste Klebstofflösung<br />
für anspruchsvolle, industrielle<br />
und handwerkliche Anforderungen“<br />
zu finden, geht für die<br />
Ruderer Klebetechnik<br />
GmbH<br />
www.ruderer.de<br />
Komponenten mit möglichst geringem<br />
Masseeinsatz geschützt. Das<br />
bedeutet, dass man dabei beispielsweise<br />
der Topologie einer Leiterplatte<br />
folgt. Auch sind hier Mehrkavitätenwerkzeuge<br />
möglich, um<br />
gleichzeitig mehrere Bauteile zu<br />
umspritzen. Die Formen werden<br />
in der Regel aus Aluminium gefertigt,<br />
deshalb ist die Herstellung<br />
deutlich günstiger als bei Stahlwerkzeugen<br />
für den „klassischen“<br />
Kunststoffspritzguss. In den letzten<br />
Jahren wurden noch effizientere<br />
Methoden aus dem Bereich<br />
der Additiven Fertigung für die Formenherstellung<br />
entwickelt (auch als<br />
3D-Druck bekannt).<br />
Wertschöpfung für die<br />
unterschiedlichsten Märkte<br />
Noch nie war der Bedarf an einem<br />
effizienten Schutz von Elektronikteilen<br />
durch das LPM Verfahren<br />
so groß wie heute. Das Internet<br />
of Things (IoT) und das Industrial<br />
Internet of Things (IIoT) beruhen auf<br />
Sensoren und den damit notwendigen<br />
elektronischen Anschlüssen<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
und Komponenten, die alle Arten<br />
von Geräten zuhause, im Büro und<br />
unterwegs miteinander verbinden.<br />
Dieser Trend hat zudem zu erhöhten<br />
Anforderungen an die Netzwerkkonnektivität<br />
für Daten- und Stromkabel<br />
sowie an die Anschlüsse<br />
geführt, die auch in sehr rauen<br />
Umgebungen funktionieren müssen.<br />
Im Bereich der medizinischen<br />
Versorgung werden durch die Patientendiagnostik<br />
und Echtzeit-Messungen<br />
neue elektronische Geräte<br />
wie Wearables benötigt, die innerhalb<br />
und außerhalb von medizinischen<br />
Einrichtungen arbeiten können.<br />
Das Technomelt LPM-Verfahren<br />
bietet eine Antwort auf all<br />
diese Trends.<br />
Jason Spencer, Manager im<br />
Bereich Medical Market Segment<br />
bei Henkel, sagt: „Patientendiagnosen<br />
und Echtzeit-Messungen erfordern<br />
neue elektronische Geräte<br />
wie Wearables, die innerhalb und<br />
außerhalb von medizinischen Einrichtungen<br />
funktionieren. Wearables<br />
für die Überwachung von<br />
Vitalparametern werden im Alltag<br />
eines Patienten immer wichtiger,<br />
da auch der Gesundheitsbereich<br />
immer digitaler wird.“<br />
Für gewisse medizinische Anwendungen<br />
kann Technomelt auch in<br />
Bereichen eingesetzt werden, die<br />
über den Schutz von elektronischen<br />
Komponenten hinausgehen.<br />
So eignet es sich z.B. für die<br />
Befestigung von flexiblen Schläuchen<br />
zur Versorgung mit Flüssigkeiten,<br />
da es die Schläuche nicht<br />
verdreht und einen dauerhaft dichten,<br />
Anschluss bietet. Speziell für<br />
diesen Zweck hat Henkel Loctite<br />
PA 6951 entwickelt.<br />
Das Produkt wurde gemäß der<br />
Henkel Richtlinien getestet, die<br />
auf der ISO 10993, der Normenreihe<br />
zur Biokompatibilität, beruhen.<br />
Auf Nachfrage können die Zertifikate<br />
eingesehen werden. Es ist geplant,<br />
hier weitere Technomelt Produkte<br />
zu qualifizieren.<br />
Partnerschaften mit<br />
Anbietern für Geräte und<br />
Ausstattung<br />
In Zusammenarbeit mit Partnern,<br />
die weltweit Prozessanlagen herstellen,<br />
bietet Henkel eine Gesamtlösung<br />
für das Technomelt LPM Verfahren<br />
an. „Diese Partner sind für<br />
unseren Erfolg eminent wichtig“,<br />
sagt Michael Otto. „Technomelt Low<br />
Pressure Molding ist ein Gesamtsystem,<br />
in dem Materialien, Maschinen,<br />
Formen und technische Dienstleistungen<br />
sowie Engineering gebündelt<br />
sind. Unsere Partner haben<br />
ihren eigenen Außendienst, was<br />
unseren weltweiten Marktzugang<br />
unterstützt.“<br />
Zusätzlich hebt Michael Otto hervor:<br />
„Es gibt viele Weiterentwicklungen,<br />
die die Anforderungen an<br />
einen qualitativ hochwertigen und<br />
kostengünstigen Schutz von Komponenten<br />
erhöhen. Wir bei Henkel<br />
sind davon überzeugt, dass die<br />
Technomelt Low Pressure Molding<br />
Technologie einen wichtigen<br />
Teil zur Erfüllung dieser Anforderungen<br />
beiträgt.“<br />
Henkel<br />
www.henkel.de<br />
19
Produktion<br />
Prototyping von vollflexiblen Sensoren<br />
Lösung für Sensoren auf ein- und doppelseitig kupferkaschierten Laminaten<br />
a) b) a)<br />
b)<br />
Bild 1: Laserbearbeitete Sensoren auf der Basis von Flex-Materialien.<br />
a) Demonstration der Sensorflexibilität mit lasermodifizierten<br />
Schnittstelleneigenschaften. b) Aktuelle Forschungsfortschritte bei<br />
dehnbaren elektronischen Detektionssystemen, die auf der menschlichen<br />
Haut zum Einsatz kommen. Bilder mit freundlicher Genehmigung von<br />
Prof. Xiangjiang Liu, Zhejiang University, China.<br />
Bild 2: a) Via mit 200 µm Durchmesser, das die Kontaktflächen der oberen<br />
und unteren Layer verbindet und b) Leiterbahnen und Kontaktflächen in der<br />
Kupferschicht. Die Fotos zeigen eine hohe Kantenglätte und präzise Formen,<br />
Ecken, Größen sowie eine präzise Via-Positionierung.<br />
Autor:<br />
Jaka Mur, PhD, ist Postdoktorand<br />
und Assistenzprofessor an der<br />
Fakultät für Maschinenbau der<br />
Universität Ljubljana, Slowenien<br />
LPKF Laser & Electronics AG<br />
www.lpkf.com<br />
Flexible Leiterplatten, komplexe<br />
Flachkabel und Sensoren sind in<br />
der Computer- und Automobilelektronik,<br />
bei Smartphone-Baugruppen,<br />
in der Medizintechnik und<br />
anderen High-Tech-Anwendungen<br />
weit verbreitet. Wir demonstrieren<br />
einen vollintegrierten Laserbearbeitungsprozess<br />
mit einem System<br />
zur Laser-Mikrobearbeitung,<br />
Schneiden und Bohren von vollflexiblen,<br />
doppelseitig kupferkaschierten<br />
Laminaten für eine umfassende<br />
Proto typing-Lösung. Die fertigen<br />
Muster zeigen unveränderte Flexibilität,<br />
Haftung der Kupferstruktur<br />
und ein nur geringfügig verdünntes<br />
Substratmaterial ohne erkennbare<br />
hitzebedingte Degradation.<br />
Einführung<br />
Leiterplatten (PCBs) wurden seit<br />
dem Beginn des 20. Jahrhunderts<br />
entwickelt und haben heute einen<br />
Marktumsatz von vielen Milliarden<br />
Euro. Mit der Revolution der mobilen<br />
Technologien, selbstfahrenden Autos<br />
und fortschrittlicher medizinischer<br />
Geräte werden flexible Leiter platten<br />
weit verbreitet eingesetzt. Ihre Vorteile<br />
gegenüber herkömmlichen starren<br />
und starr-flexiblen Leiter platten<br />
liegen in der Größen- und Gewichtsreduzierung,<br />
den nahezu unbegrenzten<br />
Form- und Größenoptionen, der<br />
hohen Temperaturstabilität durch<br />
verbesserte Wärmeableitung, der<br />
Unempfindlichkeit von Polyimid sowie<br />
in einer genau kontrollierten Impedanz<br />
und Abschirmung. Die Flexibilität<br />
ist wichtig für Anwendungen in<br />
Handheld-Geräten und Sensoren, wo<br />
Formfaktor und Design von Bedeutung<br />
sind, vor allem in der Unterhaltungselektronik,<br />
aber ebenso für Sensoren<br />
und - in der Medizintechnik -<br />
für die patientennahe Diagnostik bei<br />
sogenannten Point-of-Care-Geräten.<br />
Flexible Substrate erhöhren<br />
den Tragekomfort<br />
Auch der weitestgehende Tragekomfort<br />
moderner Wearables, der<br />
eine für den Patienten angenehme<br />
Langzeitüberwachung durch elek-<br />
Bild 3: Mikrostrukturierte Kupferschichten auf beiden Seiten des Flex-<br />
Materials DuPont CG 185018R. Die horizontalen Leiterbahnen befinden<br />
sich oben, die vertikalen, gebogenen Leiterbahnen sind unten. Die<br />
Anordnung wurde durch eine Kombination aus transmissiver und<br />
reflektierender Beleuchtung sichtbar gemacht. Zu beobachten ist eine<br />
hohe Ausrichtungspräzision, da die unteren Bahnen hinter der Biegung alle<br />
parallel nach rechts weiter verlaufen. Maßstabsleiste: 100 µm.<br />
20 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Produktion<br />
Bild 4: Bei dieser doppelseitigen Struktur sind der präzise Abtrag der<br />
Kupferschicht sowie die nahezu unbeschädigte dielektrische Schicht deutlich<br />
zu erkennen. Die Größe des Musters beträgt 25 x 25 mm 2 .<br />
Für die Laserbearbeitung von<br />
doppelseitigen Materialien in mehreren<br />
aufeinanderfolgenden Schritten<br />
gibt es zwei Grundvoraussetzungen:<br />
die absolute Positioniergenauigkeit<br />
und die sichere Befestigung<br />
auf dem Arbeitstisch. Beide<br />
Voraussetzungen werden mit dem<br />
Design des Lasergerätes erfüllt:<br />
erstere durch die Kombination<br />
von Passermarkenerstellung und<br />
-lesung, letztere durch den Vakuumtisch,<br />
der das Muster stabil in<br />
Position hält. Der erste Schritt der<br />
Laserbearbeitung ist daher das<br />
Bohren von Passermarken. Damit<br />
wird sichergestellt, dass die Strukturen<br />
beider Layer korrekt ausgerichtet<br />
sind und eine feste Basis für<br />
alle weiteren Bearbeitungsschritte<br />
bieten. Bild 2a zeigt die aufeinander<br />
ausgerichteten Strukturen, die<br />
durch die Materialschichten hindurch<br />
sichtbar sind.<br />
Anforderungen dünner<br />
Substrate<br />
Das laserbasierte PCB-Prototyping<br />
ist bereits eine etablierte Tech-<br />
nik, bei der in der Regel Nanosekunden-Laserpulse<br />
eingesetzt werden.<br />
Diese Technik erzielt eine hohe<br />
Effizienz beim Materialabtrag, setzt<br />
relativ widerstandsfähige Substrate<br />
ein und erfordert nur eine durchschnittliche<br />
Bearbeitungsqualität.<br />
Für das Bohren der Passermarken<br />
ist in der Regel keine besondere<br />
Präzision bzw. der Einsatz<br />
ultrakurzer Pulse erforderlich. Das<br />
Gegenteil gilt jedoch für die Laser-<br />
Mikromaterialbearbeitung der auf<br />
dem dünnen und flexiblen dielektrischen<br />
Substrat aufgebrachten Kupferschicht.<br />
Denn bei der Arbeit auf<br />
dünnen Substraten ändern sich die<br />
Regeln dramatisch, da das Substrat<br />
für Wärmebelastungen und – wegen<br />
der geringen Dicke – auch für die<br />
direkte Schädigung durch den Laser<br />
anfälliger ist.<br />
„Grüne“ Wellenlänge<br />
Eine Allround-Lösung für solche<br />
Aufgaben ist der Einsatz ultra-kurzer<br />
Laserpulse mit „grüner“ Wellenlänge.<br />
Wenn die Bearbeitungseffizienz<br />
durch entsprechende Para-<br />
tronische Sensoren bedeutet, wird<br />
erst durch den Einsatz flexibler Substrate<br />
möglich. Das wachsende Interesse<br />
in den letzten Jahren und die<br />
Möglichkeiten zur Herstellung flexibler<br />
Sensoren, wie in Bild 1 gezeigt,<br />
führt zu einem steigenden Bedarf<br />
an einer umfassenden, universell<br />
einsetzbaren Prototyping-Lösung<br />
zur vollständigen Bearbeitung von<br />
flexiblen Leiterplatten. Ziel war es,<br />
ein solches Verfahren auf Grundlage<br />
des Lasersystems zu entwickeln.<br />
Dieses Verfahren sollte alle<br />
Schritte von der Handhabung des<br />
Schaltungsdesigns, der Laser-Mikromaterialbearbeitung<br />
der leiten den<br />
Kupferschicht, dem Bohren der<br />
Durchkontaktierungen (Vias) sowie<br />
dem abschließenden Schritt des<br />
Schneidens der gewünschten Kontur<br />
umfassen.<br />
Das Lasergerät<br />
ist mit einer ultrakurz gepulsten<br />
Laserquelle ausgerüstet, die sich für<br />
die Bearbeitung flexibler Leiterplatten<br />
als entscheidend herausstellte.<br />
Zusätzlich zu den charakteristischen<br />
Eigenschaften aller laserbasierten<br />
Bearbeitungsverfahren – berührungslos<br />
und chemiefrei – ermöglichten<br />
ultrakurze Laserpulse mit<br />
Wellenlängen im grünen Bereich<br />
qualitativ hochwertige Strukturen<br />
in der Kupferschicht. Gleichzeitig<br />
wurde die Wärmebelastung und die<br />
direkte laserinduzierte Schädigung<br />
der dielektrischen Schicht minimiert.<br />
Neuartiger laserbasierter<br />
Ansatz<br />
Die meisten flexiblen Leiterplatten<br />
werden mit herkömmlichen Techniken<br />
(z. B. durch chemisches Ätzen)<br />
hergestellt. Unser Ziel für den neuartigen<br />
laserbasierten Ansatz war<br />
es daher, die Gesamtqualität der<br />
Leiter platten und die Bearbeitungstoleranzen<br />
traditioneller Methoden zu<br />
erreichen und gleichzeitig die Vorteile<br />
der hohen Flexibilität und der<br />
kurzen Umschlagzeiten für individuelle<br />
Prototypen oder Kleinserien<br />
zu erhalten.<br />
Schritte der<br />
Laserbearbeitung<br />
Die typischen ein- und doppelseitigen<br />
flexiblen kupferkaschierten<br />
Laminate bestehen aus einem<br />
dielektrischen Substrat bzw. Kernmaterial<br />
auf Polyimidbasis mit einer<br />
Dicke von 25 µm bis 150 µm und<br />
Kupferlagen mit einer Dicke von bis<br />
zu 35 µm.<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
21
Produktion<br />
meterauswahl optimiert wird, führt<br />
die Verwendung ultrakurzer Pulse<br />
nur zu einem minimalen Wärmeeintrag<br />
auf das umgebende Material.<br />
Es wird also im Bereich der<br />
sogenannten „kalten Ablation“<br />
gearbeitet. Andererseits wird das<br />
grüne Licht in der Kupferschicht<br />
gut absorbiert, in den polymerbasierten<br />
Trägermaterialien hingegen<br />
deutlich weniger. Dies ermöglicht<br />
einen hochpräzisen Abtrag der Kupferschicht<br />
bei gleichzeitig geringer<br />
thermischer Belastung des Substrats.<br />
Bei einer üblichen Kupferschichtdicke<br />
von über 5 µm trägt<br />
ein einzelner Laserpuls aufgrund der<br />
relativ milden Lasereinstellungen<br />
nicht die gesamte Schicht ab. Die<br />
Materialoberfläche wird in mehreren<br />
Durchgängen bearbeitet. Hierbei<br />
spielt die Wellenlänge im „grünen“<br />
Bereich eine wichtige Rolle,<br />
wenn die Kupferschicht bereits so<br />
weit abgetragen ist, dass ein Teil der<br />
Laserenergie das Substrat erreicht<br />
und es beschädigen könnte. Durch<br />
den optimierten Energieeintrag und<br />
die richtige Wahl der Wellenlänge<br />
entstehen genau definierte Strukturen<br />
und eine gleichmäßig abgetragene<br />
Kupferschicht, wie in Bild<br />
2b gezeigt.<br />
Ultrakurze Laserpulse<br />
Ultrakurze Laserpulse sind durch<br />
ihre Dauer charakterisiert, die kürzer<br />
ist als bei fast allen physikalischen<br />
Nichtgleichgewichtsprozessen.<br />
Dieser Vergleich spielt eine<br />
wichtige Rolle für das Verständnis<br />
des Laser-Abtragsverhaltens.<br />
Es wurde festgestellt, dass für die<br />
bestmögliche Abtragseffizienz ein<br />
optimaler Wert der Laserpulsfluenz<br />
existiert. An diesem Punkt erfolgt<br />
der geringste Energieeintrag an<br />
das umgebende Material. Um nahe<br />
an diesem Punkt zu arbeiten, ohne<br />
die durchschnittliche Leistung des<br />
Lasers zu verringern, habt LPKF<br />
für den Arbeitsschritt der Mikromaterialbearbeitung<br />
an der Kupferschicht<br />
einen vergrößerten Laserstrahl<br />
verwendet. Unter Berücksichtigung<br />
der Materialeigenschaften<br />
des Substrats und der erreichten<br />
Bearbeitungszeiten erwies sich ein<br />
solcher Kompromiss nicht nur als<br />
notwendig, sondern auch als entscheidend<br />
für die Wiederholbarkeit<br />
des Prozesses. In Bild 3 sind feine<br />
Leiterbahnen dargestellt.<br />
Bearbeitungsschritte<br />
Alle Schritte der Laserbearbeitung<br />
erfolgen unmittelbar nacheinander,<br />
ohne dass der Benutzer<br />
eingreifen muss (außer beim<br />
Umdrehen des Materials). Die<br />
Schritte zum Mikromaterialbearbeitung<br />
und Bohren folgen dem<br />
vorhergehenden Bohren der Passermarken<br />
und werden ggf. auf der<br />
unteren Materialseite wiederholt.<br />
Das Schneiden der Leiterplattenkontur<br />
ist der letzte Schritt, damit<br />
der Schnitt nur durch das Substratmaterial<br />
erfolgen muss. Während<br />
der Laser-Bearbeitung wird die<br />
gesamte vorgesehene Fläche der<br />
oberen Kupferschicht mit den korrekten<br />
Laserparametern entfernt.<br />
Hohe Bearbeitungsstabilität<br />
Die Konstruktionsmerkmale des<br />
Lasersystems ermöglichen eine<br />
hohe Bearbeitungsstabilität, die für<br />
eine garantierte Wiederholbarkeit<br />
und gleichmäßige Umsetzbarkeit<br />
erforderlich ist. Dies wird möglich<br />
durch eine anwendungsspezifische<br />
stabile Laserquelle und die proprietären<br />
Algorithmen für Scanfeldplatzierung,<br />
Rotation und Stitching.<br />
All dies ermöglicht die gleichmäßige<br />
Bearbeitung großer Flächen<br />
mit kontrollierten Kanten und Größen,<br />
auf Biegungen und geraden<br />
Linien, mit minimalen Schäden<br />
am Substrat und sauberem,<br />
rückstandsfreiem Materialabtrag.<br />
Letzteres ist auf die Luftstromkammer<br />
des Lasersystems, die ultrakurz<br />
gepulste Ablation, die eine<br />
Materialverdampfung und -zerstäubung<br />
bewirkt, und die Optimierung<br />
der Prozessparameter<br />
zurückzuführen.<br />
Das fertige Erprobungsmuster<br />
ist in Bild 4 dargestellt und besteht<br />
aus identischen, jedoch gespiegelten<br />
Designs auf der oberen und<br />
unteren Kupferschicht. Für die<br />
Demonstration wurde das Muster<br />
über vier Scanfelder gestitcht, die<br />
am Ende kaum noch zu sehen sind.<br />
Dies zeigt, dass die Abmessungen<br />
bei Bedarf skaliert werden können.<br />
Zusammenfassung<br />
Bild 5: Der LPKF ProtoLaser R4 mit Pikosekunden-Laserpulsen ermöglicht die<br />
hochpräzise Strukturierung empfindlicher Substrate und das Schneiden von<br />
gehärteten oder gebrannten technischen Substraten.<br />
Das Lasersystem wurde für den<br />
Machbarkeitsbeweis und die komplette<br />
Prozessoptimierung eines<br />
einstufigen Herstellungsverfahrens<br />
von vollflexiblen Leiterplatten<br />
auf ein- und doppelseitig kupferkaschierten<br />
Laminaten eingesetzt.<br />
Die optimierte Implementierung<br />
der Ultrakurzpuls-Laserbearbeitung<br />
im ProtoLaser R4 ermöglicht<br />
ein kontrolliertes, nahezu digital<br />
ausgeführtes Laser-Prozessieren<br />
der leitenden Kupferschichten.<br />
Der Prozess war sauber, präzise,<br />
und das Dielektrikum des Substrats<br />
blieb dabei intakt. Nach unserem<br />
Kenntnisstand ist dieses Verfahren<br />
eine Pionierabeit, die vollständiges<br />
Laserprototyping auf flexiblen Elektronikmaterialien<br />
ermöglicht und<br />
über die Bearbeitung speziell entwickelter<br />
Laminate, wie z. B. die<br />
TK-Serie von DuPont, hinausgeht.<br />
Die Anwendung ist nur eine<br />
der möglichen, wenn auch speziellen,<br />
Anwendungsmöglichkeiten<br />
der Maschine, die ebenso für das<br />
Schneiden, Bohren und Strukturieren<br />
von typischen Materialien für<br />
HF-Elektronik, GaN-Keramikmaterialien,<br />
PTFE, dünnen Metallschichten<br />
auf Glas, usw. geeignet ist.<br />
Weiterführende<br />
Informationen<br />
Weitere Informationen über Wearable-Sensortechnologie<br />
und Möglichkeiten<br />
zur Bereitstellung von universellen,<br />
empfindlichen biomolekularen<br />
Sensoren zur medizinischen<br />
Untersuchung stehen im Artikel<br />
„Wearable plasmonic-metasurface<br />
sensor for noninvasive and universal<br />
molecular fingerprint detection<br />
on biointerfaces“ (Plasmonischer<br />
Metaoberflächen-Sensor für Wearables<br />
zur nicht-invasiven und universellen<br />
molekularen Detektion<br />
an Bio-Schnittstellen), der in „Science<br />
Advances“ online veröffentlicht<br />
wurde: https://advances.sciencemag.org/content/7/4/eabe4553<br />
zur Verfügung. ◄<br />
22 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Produktion<br />
Effiziente Verbindungslösungen<br />
Automatisierungslösungen für das Laserschweißen von Kunststoffen<br />
Autoren<br />
Dipl.-Ing. Frank Brunnecker,<br />
Geschäftsführer & Gesellschafter<br />
und Dipl.-Ing. Christian Ebenhöh,<br />
Key Account Manager<br />
Evosys Laser GmbH<br />
www.evosys-laser.de<br />
Wie andere Fügeverfahren müssen<br />
auch Systeme zum Laserschweißen<br />
von Kunststoffen intuitiv<br />
und leicht in vollautomatische<br />
Produktionslinien integrierbar sein.<br />
Insbesondere mechanische und<br />
steuerungstechnische Schnittstellen<br />
der Schweißstationen müssen<br />
dafür ausgelegt sein.<br />
Das Laserschweißen von Kunststoffen<br />
ist in vielen Bereichen der<br />
industriellen Produktion weit verbreitet,<br />
insbesondere wegen der<br />
typischen Vorteile des Verfahrens<br />
und seines enormen Potenzials.<br />
Heute werden weltweit Tausende<br />
von Produkten mit dieser Technologie<br />
in Millionenstückzahlen hergestellt.<br />
Von Mikro bis Makro sind<br />
beliebig große Baugruppen vertreten,<br />
von Linsenpaketen für Smartphone-Kameras<br />
bis hin zu 3D-Strukturbauteilen<br />
für Elektrofahrzeuge.<br />
Ein typisches Anwendungsbeispiel<br />
für eine lasergeschweißte Komponente<br />
in der Medizintechnik ist in<br />
Bild 1 dargestellt. Mikrofluidikbauteile<br />
für die Point-of-Care Diagnose<br />
können so schnell und zuverlässig<br />
in verschiedenen Varianten durch<br />
Laserschweißen hergestellt werden.<br />
Laserschweißen als<br />
kostengünstige Alternative<br />
Überall dort, wo Fügetechnologien<br />
wie Kleben, Vibrations- oder Ultraschallschweißen<br />
an ihre Grenzen<br />
hinsichtlich Festigkeit, Geschwindigkeit<br />
und insbesondere Sauberkeit<br />
und Zuverlässigkeit stoßen, bietet<br />
das Laserschweißen eine kostengünstige<br />
Alternative mit enormen<br />
Prozessreserven. Das berührungslose<br />
Verfahren zeichnet sich nicht<br />
nur durch eine hohe Wirtschaftlichkeit<br />
aus, sondern auch durch<br />
einen sehr gut kontrollierbaren, lokal<br />
begrenzten Energieeintrag bei sehr<br />
geringer mechanischer Beanspruchung<br />
der Fügepartner.<br />
Neben den sich ständig weiterentwickelnden<br />
thermoplastischen<br />
Werkstoffen, die immer besser an<br />
die Anforderungen dieses Verfahrens<br />
angepasst werden können,<br />
wird der breite industrielle Einsatz<br />
insbesondere durch die Fortschritte<br />
auf dem Gebiet der Systemtechnik<br />
vorangetrieben.<br />
Der Schlüssel ist der<br />
modulare Aufbau<br />
Bild 1: Typische lasergeschweißte Automotive Baugruppe<br />
Ein hoher Anteil der heute eingesetzten<br />
Kunststoffschweißsysteme<br />
ist nicht als manuell bedienbare<br />
Arbeitsplätze konzipiert, sondern<br />
wird in der Regel in vollautomatische<br />
Anlagen integriert. Daraus ergeben<br />
sich vielfältige Anforderungen hinsichtlich<br />
Bauteilhandling, Prozesssteuerung<br />
und Datenaustausch<br />
mit übergeordneten Steuerungssystemen.<br />
Darüber hinaus muss<br />
die mechanische Konstruktion für<br />
die Integration in Fertigungslinien<br />
geeignet sein. Es reicht heute nicht<br />
mehr aus, nur kompakte Schweißmaschinen<br />
anzubieten. Vielmehr<br />
sollten sich die Systeme in eine<br />
Fertigungslinie integrieren lassen,<br />
ohne durch eigenständiges Aussehen<br />
aufzufallen.<br />
Die Evosys Laser GmbH ist als<br />
Innovationsführer bei integrierten<br />
Laserschweißanlagen mit Out-Of-<br />
The-Box-Modulen (OOTB) ein Spezialist<br />
für verkettete Lösungen und<br />
kann auf eine langjährige Erfahrung<br />
in diesem Bereich zurückgreifen.<br />
Das Unternehmen bietet<br />
für jede Prozessvariante geeignete<br />
Arbeitsplätze an.<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
23
Produktion<br />
Bild 2: EVO 0800 Prozessmodul zur Integration in Montagelinien<br />
Quasi-simultanes und<br />
Konturlaser-Schweißen<br />
Bild 2 zeigt ein Prozessmodul, das<br />
sowohl für das quasi-simultane als<br />
auch für das Konturlaserschweißen<br />
eingesetzt werden kann. Das Modul<br />
ist mit einem kompakten Standardschaltschrank<br />
ausgestattet, der alle<br />
wesentlichen Komponenten enthält.<br />
Die Laserquelle ist über Lichtwellenleiter<br />
mit dem Galvanometer-Scanner<br />
verbunden. Die Einheit enthält<br />
auch die erforderliche Spannvorrichtung,<br />
die unterhalb der Strahlführung<br />
montiert ist, und ist mit allen<br />
erforderlichen Laserschutzeinrichtungen<br />
ausgestattet.<br />
Das EVO 0800 Modul lässt sich<br />
leicht in ein konventionelles Werkstückträgersystem<br />
und aufgrund<br />
seiner Kompaktheit und des innovativen<br />
Spannkonzepts auch in<br />
einen Rundschalttisch integrieren.<br />
Da das System in Kombination mit<br />
dem Werkstückträger der Laserklasse<br />
1 entspricht, muss lediglich<br />
im Bereich der Schweißstation ein<br />
entsprechender Quetschschutz realisiert<br />
werden.<br />
Kundenspezifische<br />
Komplettlösung<br />
In Bild 3 wird das Prozessmodul<br />
an einem 6-Stationen-Rundschalttisch<br />
betrieben. Diese kundenspezifische<br />
Komplettlösung,<br />
besteht zunächst aus einem Montage-<br />
und Prüfarbeitsplatz inklusive<br />
Code-Scanner zur Sicherstellung<br />
der Rückverfolgbarkeit und einer<br />
Bauteilerkennung. Danach erfolgt<br />
das Einpressen von Elektronikbauteilen<br />
inklusive Prozessüberwachung<br />
und Datenspeicherung.<br />
In der Folgestation wird dann der<br />
Deckel des Gehäuses aufgelegt.<br />
Der Weitertransport bringt die Baugruppe<br />
in die Schweißstation. Das<br />
Laserschweißen erfolgt fügeweggesteuert<br />
und die Prozessdaten<br />
sowie das Ergebnis werden über<br />
eine Datenschnittstelle an einen<br />
Zentralrechner übertragen. Mögliche<br />
Schlechtteile werden in der<br />
letzten Station automatisch von<br />
den Gutteilen getrennt und zuverlässig<br />
aussortiert.<br />
Die OOTB Prozessmodule sind<br />
weltweit im Einsatz und wurden<br />
mit zahlreichen Automatisierungsfirmen<br />
und Integratoren optimiert.<br />
Sowohl die mechanischen als auch<br />
die elektrischen Schnittstellen sind<br />
durch geschickte Standardisierung<br />
optimal integrierbar. Die Systeme<br />
sind so konzipiert, dass durch kleinere<br />
Modifikationen auch die strengen<br />
Kriterien in Sauber- und Reinräumen<br />
eingehalten werden können.<br />
Aufgrund des durchdachten<br />
Designs lassen sich die Module<br />
schnell und einfach an nahezu jede<br />
Anwendung anpassen - ohne langfristige<br />
Service- und Wartungsprobleme<br />
zu verursachen.<br />
Bild 3: EVO 0800 Modul mit Laserschutz auf einem Rundschalttisch integriert<br />
Hohe Verfügbarkeit in der<br />
Serienfertigung<br />
Nach erfolgreicher Integration<br />
in eine Produktionslinie entscheidet<br />
allein der Produktionsalltag<br />
über die Wirtschaftlichkeit eines<br />
Massenproduktionssystems. Wichtig<br />
für einen störungsfreien Serienbetrieb<br />
- und damit für eine hohe<br />
Verfügbarkeit - ist eine robuste Ausführung<br />
der Schweißanlage. Dabei<br />
bezieht sich „robust“ nicht nur auf<br />
die mechanische Konstruktion der<br />
Maschine, sondern auch auf die<br />
Strahlformung und die Laserquelle.<br />
Calibrated Quality Concept<br />
Für die optischen Einheiten der<br />
OOTB-Prozessmodule kommen<br />
Lasermodule wie das im Bild 4<br />
gezeigte Module mit dem bewährten<br />
Calibrated Quality Concept (CQC)<br />
zum Einsatz. Alle optischen Komponenten<br />
einschließlich der Galvanometer-Scanner<br />
werden vor dem<br />
Einsatz Laserlabor vermessen und<br />
kalibriert. Der mechanische Aufbau<br />
der Strahlformung folgt dem Prinzip<br />
„einfach und robust bei maximaler<br />
Wirkung“. Dies gewährleistet<br />
minimale Ausfallzeiten und<br />
extrem schnelle Austauschzeiten.<br />
Ein weiterer Aspekt für die Verfügbarkeit<br />
des Gesamtsystems ist<br />
die häufig diskutierte Auswahl der<br />
Strahlquelle. Für das Laserschweißen<br />
von Kunststoffen stehen dem<br />
Anwender zwei Lasertypen zur<br />
Verfügung, Faser- oder Diodenlaser.<br />
Beide Typen werden heute<br />
mit hervorragenden Standzeiten<br />
produziert. Darüber hinaus wird die<br />
Laserausgangsleistung kontinuierlich<br />
überwacht und bei einem Abfall<br />
kann ohne Stillstandszeit recht zeitig<br />
reagiert werden.<br />
Die allgemeinen elektrischen und<br />
pneumatischen Komponenten spielen<br />
bei der Betrachtung der Verfügbarkeit<br />
eine meist untergeordnete<br />
Rolle. Hier ist es besonders wichtig,<br />
dass regelmäßige Wartungsund<br />
Instandhaltungsarbeiten nicht<br />
zeitaufwendig sind, da dies einen<br />
erheblichen Einfluss auf die Verfügbarkeit<br />
hat. Insofern sind die OOTB-<br />
Module für einen nahezu wartungsfreien<br />
Betrieb optimiert.<br />
Benutzerfreundlichkeit und<br />
Standardschnittstellen<br />
Neben der hohen Verfügbarkeit<br />
eines Systems ist in der Serienfertigung<br />
eine zuverlässige Steu-<br />
24 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Produktion<br />
Bild 4: Lasermodul EVO 0750<br />
erung mit intuitiver Bedienung von<br />
entscheidender Bedeutung. Sie<br />
gewährleistet eine kontinuierliche<br />
Über wachung des Schweißprozesses<br />
und der Anlagenkomponenten,<br />
archiviert die Prozessdaten<br />
und bietet die Möglichkeit der Prozessanpassung<br />
bei sich ändernden<br />
Randbedingungen.<br />
Bei den Anlagensteuerungen für<br />
die OOTB-Prozessmodule wird SPS-<br />
Technologie der Marktführer eingesetzt.<br />
Ein speziell entwickeltes HMI<br />
sorgt für eine einheitliche Bedienoberfläche,<br />
unabhängig vom SPS-<br />
Hersteller.<br />
Auf zwei zentralen Cockpits erhält<br />
der Bediener die für seinen Tätigkeitsbereich<br />
relevanten Informationen.<br />
Hier werden aktuelle Prozessdaten<br />
visualisiert und ausgewertet.<br />
Neben dem Laserschweißprozess<br />
können auch andere Prozesse dargestellt<br />
werden. Die menügesteuerte<br />
Benutzeroberfläche mit Passwortschutz<br />
für sensible Bereiche<br />
ermöglicht eine einfache Handhabung<br />
der Steuerung. Aufgrund<br />
der leicht anpassbaren Grundfunktionen<br />
der Steuerung ist von<br />
der Verwaltung mehrerer Parametersätze<br />
für ein Bauteil bis hin zur<br />
vollautomatischen, chaotischen Produktion<br />
von unterschiedlichen Baugruppen<br />
alles möglich. Die hauseigene<br />
Prozesssoftware EvoLaP<br />
ist ebenfalls in das HMI integriert.<br />
Damit sind Anpassungen an bestehende<br />
oder die Einrichtung neuer<br />
Prozesse schnell möglich. Durch<br />
den Einsatz hochwertiger Industrie-<br />
PCs ist die Datenarchivierung bzw.<br />
Datenverarbeitung an der Schweißstation<br />
problemlos möglich.<br />
Vollständige<br />
Rückverfolgbarkeit<br />
Eine weitere Kontrollfunktion, die<br />
heute obligatorisch ist, ist die vollständige<br />
Rückverfolgbarkeit jeder<br />
hergestellten Einheit. Um dies zu<br />
gewährleisten, müssen die während<br />
des Schweißvorgangs gesammelten<br />
Informationen archiviert und dem<br />
Werkstück zugeordnet werden. Zur<br />
Lösung dieser Aufgabe bieten die<br />
OOTB-Prozessmodule verschiedene<br />
Möglichkeiten. Angefangen<br />
von der einfachsten Variante - der<br />
fortlaufend nummerierten Archivierung<br />
der Daten auf dem Industrie-<br />
PC an der Schweißstation - über die<br />
Anbindung der Steuerung an einen<br />
Leitrechner bis hin zum komplexen<br />
Datenaustausch mit der zentralen<br />
Datenbank dieses übergeordneten<br />
Systems ist alles realisierbar. Dazu<br />
werden die in der industriellen Produktion<br />
gängigsten Schnittstellen<br />
verwendet.<br />
Fazit<br />
Aufgrund der kompakten Bauweise<br />
lassen sich Laser-Kunststoffschweißmaschinen<br />
heute sehr einfach<br />
in vollautomatische Produktionslinien<br />
integrieren. Die Verfügbarkeit<br />
der Anlagen wird durch die<br />
robuste Komponententechnik, die<br />
hohe Zuverlässigkeit moderner Laser<br />
und industrieller Steuerungskonzepte<br />
sowie den geringen Wartungsaufwand<br />
gewährleistet. Durch die Entwicklung<br />
neuer, leistungs fähiger und<br />
prozesssicherer System lösungen,<br />
speziell angepasster Werkstoffe und<br />
tausender bisher erfolgreich realisierter<br />
industrieller Anwendungen<br />
positioniert sich das Laser-Kunststoffschweißen<br />
gegenüber den herkömmlichen<br />
Fügeverfahren. Zusammen<br />
mit den bewährten Verfahrensvorteilen<br />
bietet es auch unter dem<br />
Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit<br />
durch geringere Gesamtproduktionskosten<br />
eine wettbewerbsfähige<br />
Alternative. ◄<br />
5-achsiges Mikrobearbeitungszentrum - Stabile Temperaturen, hohe Qualität<br />
Ein massives Fundament und eine Wasserkühlung<br />
sichern enge Toleranzen in der<br />
Längen ausdehnung von Achsen und Spindeln<br />
des Bearbeitungszentrums. Voraussetzungen<br />
für die hohe Prozessgenauigkeit. Präzision<br />
braucht Stabilität. Das gilt besonders für die<br />
Mikrobearbeitung, denn je kleiner das Werkstück,<br />
desto größer ist der Anspruch an die<br />
Fertigungsgenauigkeit. Bei seinem Mikrobearbeitungszentrum<br />
microone hat Zorn Maschinenbau<br />
deshalb eine halbe Tonne Granit verbaut.<br />
Ein massiver Block, der Garant ist für die<br />
Eigenschaften, die Voraussetzungen für bestmögliche<br />
Prozessgenauigkeit sind: höchste<br />
Eigensteifigkeit sowie besonders hohe mechanische<br />
und thermische Stabilität in Kombination<br />
mit einem präzise geschliffenen Fundament.<br />
All diese physikalischen Eigenschaften<br />
sichern die maximale Wiederholgenauigkeit der<br />
einzelnen Bearbeitungsschritte. Weil die Längenausdehnung<br />
der Maschinenkomponenten<br />
direkt die Präzision des Bearbeitungszentrums<br />
beeinflusst, arbeitet es wassergekühlt. Dabei<br />
hält eine ausgeklügelte Physik den Temperaturwert<br />
aller Achsen und Spindeln mit einer<br />
Toleranz von ± 0,1° C. Denn erst die konstante<br />
Temperatur der Bauteile sichert die Reproduzierbarkeit<br />
der Ergebnisse beim Einmessen<br />
und Bearbeiten der zu fertigenden Werkstücke.<br />
ZORN Maschinenbau GmbH<br />
www.zorn-maschinenbau.com<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
25
Messtechnik/Qualitätssicherung<br />
Eine Ode an die Qualität der<br />
Pulverbeschichtung<br />
- auch dank des Schichtdickenprüfsystems von OptiSense<br />
Qualitätssicherung als<br />
A und O<br />
Die typischen Aufträge des bayrischen<br />
Unternehmens sind breit<br />
gefächert. Sie kommen aus Autozulieferindustrie,<br />
Medizintechnik,<br />
Elektroindustrie und Maschinenbau.<br />
„Unsere Stärke ist die hohe<br />
Qualität der Beschichtung“, ordnet<br />
GSO-Geschäftsführer Horst<br />
Schuller sein Unternehmen im<br />
Markt ein. Um bei den drei verschiedenen<br />
Beschichtungsanlagen<br />
flexibel messen zu können, suchte<br />
die GSO ein mobiles, berührungsloses<br />
und damit zerstörungsfreies<br />
System, das je nach Auftragsvolumen<br />
in der großen, automatischen<br />
Durchlaufanlage oder einer der beiden<br />
kleineren Kabinen eingesetzt<br />
werden konnte.<br />
Alle Mitbewerber<br />
ausgestochen<br />
Über ein Jahr prüfte das Mitarbeiterteam<br />
um Horst Schuller verschiedene<br />
Schichtdickenmessgeräte<br />
auf Herz und Nieren und entschied<br />
sich für den PaintChecker von Opti-<br />
Sense. „Wir hatten auch ein Gerät<br />
von einem Schweizer Hersteller im<br />
Haus. Es war mehr als doppelt so<br />
teuer und das ständige Blitzen der<br />
Xenon-Lampe störte uns empfindlich.<br />
Zudem benötigte das Gerät<br />
eine permanente Verbindung zum<br />
Internet“, benennt Schuller die Nachteile<br />
der Wettbewerber-Technologie.<br />
Frühzeitige Auswertung der<br />
Beschichtungsvorgänge<br />
„Wir haben die Schichtdicke bei<br />
verschiedensten Objekten gemessen<br />
- von Armaturen über Lampenschirme<br />
bis zu Motorradteilen.<br />
Der PaintChecker mobile machte<br />
wirklich einen hervorragenden<br />
Job.“ Aufgrund seiner Schnelligkeit,<br />
Genauig keit und Flexibilität ist das<br />
mobile, berührungslose Schichtdickenmesssystem<br />
nahezu universell<br />
einsetzbar. Das zeigt sich bei der<br />
GSO schon früh im Prozess: Nach<br />
der Beschichtung fahren die Teile<br />
via Förderkette an einem Warenträger<br />
hängend aus der Kabine.<br />
Die noch weiche und empfindliche<br />
Beschichtung wird direkt am<br />
Kabinenausgang mit dem flexiblen<br />
Handgerät geprüft und die Anlage<br />
kann bei Bedarf sofort nachjustiert<br />
und die Beschichtung optimiert<br />
werden.<br />
Beschichtungsanlage bei GSO<br />
OptiSense GmbH & Co. KG<br />
www.optisense.com<br />
Höchste Qualität ohne Wenn und<br />
Aber, daran wird die GSO Oberflächentechnik<br />
von ihren Kunden<br />
gemessen. Das ist bei über 1.000<br />
verschiedenen Lacken, die jedes<br />
Jahr bei dem bayrischen Unternehmen<br />
eingesetzt werden, eine<br />
durchaus anspruchsvolle Aufgabe.<br />
Ziel ist es, die Anlagenverfügbarkeit<br />
und Produktivität weiter zu steigern<br />
– bei gleichbleibend hohem Qualitätsniveau.<br />
Maßgeblich daran beteiligt ist,<br />
neben einem konstanten Prozessablauf<br />
durch Automatisierung, die<br />
frühzeitige Schichtdickenmessung<br />
von OptiSense. Die Redaktion<br />
sprach mit GSO-Geschäftsführer<br />
Horst Schuller über den Einsatz<br />
des berührungslosen Prüfsystems<br />
PaintChecker mobile.<br />
Geschäftsführer Horst Schuller prüft die Schichtdicke mit dem PaintChecker<br />
von OptiSense<br />
26 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Messtechnik/Qualitätssicherung<br />
Charakterisierung und Validierung von<br />
UVC-Desinfektionslampen und -systemen<br />
Der Einsatz von UV-C-Lampen<br />
zur Oberflächenentkeimung ist ein<br />
wirksames Werkzeug im Kampf<br />
gegen die Ansteckungsverbreitung<br />
mit SARS-CoV-2 und anderer Tröpfcheninfektionen,<br />
welche auf Oberflächen<br />
über einen längeren Zeitraum<br />
bestehen bleiben. Um die Infektionsketten<br />
zu brechen, gibt es dringenden<br />
Bedarf an Geräten, die zur<br />
Inaktivierung der SARS-CoV-2-Viren<br />
auf den kontaminierten Oberflächen<br />
mit einer Expositionsdauer von<br />
nur wenigen Sekunden zum Einsatz<br />
kommen können. Die Coronavirus-<br />
Pandemie hat einen größeren allgemeinen<br />
Bedarf an UV-Lampen und<br />
UV-Systemen zur Dekontaminierung<br />
von gesamten Räumen kreiert, die<br />
bisher ausschließlich zur Sterilisierung<br />
von medizinischen Geräten<br />
verwendet wurden. GL Optic bietet<br />
das Know-How und die entsprechenden<br />
UV-Radiometer um eine<br />
solche Desinfizierung wirksam und<br />
unschädlich für den Menschen vorzunehmen.<br />
Wirkungsgrad quantifizieren<br />
Die Anwendung von UV-Lampen<br />
und -Systemen erfordert jedoch die<br />
Durchführung von Präzisionsmessungen,<br />
um deren Wirkungsgrad<br />
zu quantifizieren und zu validieren.<br />
Dadurch wird es möglich,<br />
Produkte und Lösungen<br />
gezielt für Büroräume,<br />
Hörsäle, Schulklassenräume,<br />
Restaurants, Fitnesscenter<br />
und andere<br />
Räumlichkeiten zu entwickeln,<br />
wo sich viele<br />
Menschen versammeln<br />
und aufhalten. GL Optic<br />
kann darstellen, wie die<br />
Eigenschaften der UV-<br />
Desinfektionslampen<br />
verifiziert werden müssen,<br />
und was man bei<br />
der UV-Systemauswahl<br />
beachten sollte, um entsprechende<br />
Bedingungen zur wirksamen<br />
Desinfektion sicherzustellen.<br />
Bestrahlungsstärke messen<br />
Eine der Validierungsmethoden<br />
von UVC-Strahlern ist die Messung<br />
der Bestrahlungsstärke. Das<br />
einfachste Gerät für solche Messungen<br />
kann ein UV-Radiometer mit<br />
einem an den Wellenbereich von 200<br />
bis 280 nm angepassten Messkopf<br />
sein. Besondere Aufmerksamkeit<br />
bedarf der Empfindlichkeitsbereich<br />
des Messgerätes, dieser muss auch<br />
in entsprechenden Grenzen liegen.<br />
Um die Anwendung von Desinfektionslampen<br />
in komplexen Installationen<br />
und nicht ausschließlich als<br />
Standplatzstrahler zu ermöglichen,<br />
wird die goniometrische Vermessung<br />
des energetischen Stroms aus der<br />
Leuchte, die in verschiedene Richtungen<br />
ausstrahlt, unabdinglich.<br />
Wirksame Desinfektion<br />
bedarf einer<br />
entsprechenden Dosis<br />
Die entsprechende Dosis bedeutet<br />
die Leistung der UV-Bestrahlung in<br />
[W], die auf eine bestimmte Fläche<br />
[m 2 ] fällt und hängt von der Dauer der<br />
Exposition in [S] des Virus ab, um<br />
seine RNA zu deaktivieren. Diese<br />
Dosis wird als unbedingt notwendige<br />
Bestrahlungsstärke [W/m 2 ] in<br />
einer Zeiteinheit [s] berechnet und<br />
wird in J/m 2 (mJ/cm 2 ) angegeben.<br />
GL Optic bietet Lösungen und<br />
Ansätze für die Mess- und Berechnunsgverfahren,<br />
die Darstellung der<br />
radiometrischen Daten und Werte<br />
und die entsprechenden Messgeräte<br />
wie Radiometer mit einem<br />
Simulationsprogramm der Strahlstärkeverteilung<br />
in der gewählten<br />
Raumoberfläche.<br />
GL Optic<br />
Just Normlicht GmbH<br />
www.gloptic.com<br />
Zeitnahe Messung<br />
Der Beschichter ruft dazu den<br />
Auftrag am PC-Bildschirm auf, um<br />
die Prüfanforderungen einzusehen.<br />
Die Messpunkte zur Schichtdickenprüfung<br />
werden im Vorfeld festgelegt.<br />
Das können durchaus 8 oder<br />
auch 10 Kontrollpunkte sein, die allesamt<br />
auf einer Zeichnung vermerkt<br />
und im hinterlegten Programm abgespeichert<br />
sind. Auch die maximalen<br />
Toleranzen werden vorab bestimmt.<br />
Zur Dokumentation können die Messergebnisse<br />
dauerhaft im Prüfprotokoll<br />
erfasst werden. Mit der frühzeitigen<br />
Prüfung lassen sich aufwändige<br />
Nacharbeiten sparen, beispielsweise<br />
bei zu geringer Schichtdicke.<br />
Kalibrierung<br />
Durch die speziell zur Messung<br />
von Pulverlacken entwickelten<br />
Kalibrierungen ist der<br />
Paint Checker mobile LED-B<br />
sofort startklar – ohne aufwendige<br />
Einarbeitungszeit. „Durch<br />
die mitgelieferten Kalibrierungen<br />
decken wir unsere 1.000<br />
verschiedenen Lacke komplett<br />
ab. Es spielt auch keine Rolle,<br />
ob es dunkle oder helle Farben<br />
sind – mit dem PaintChecker<br />
mobile messen wir die Schichtdicke<br />
präzise und reproduzierbar,<br />
auch auf komplex geformten<br />
Teilen mit Kanten, Ecken<br />
oder gekrümmten Innenseiten“,<br />
erläutert der Beschichtungsexperte.<br />
Schullers Fazit: „Der<br />
Paint Checher mobile garantiert<br />
eine optimale Qualitätskontrolle,<br />
reduziert den Pulververbrauch<br />
und steigert die<br />
Effizienz.“ ◄<br />
Lösungsportfolio der Handmessgeräte PaintChecker Mobile von OptiSense<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
27
Messtechnik/Qualitätssicherung<br />
Klassische 2/3D-Machine-Vision, Deep<br />
Learning und intelligenter Robotertechnologie<br />
Machine Vision und Robotik gibt es in der Industrie schon seit geraumer Zeit. Dennoch werden viele Erzeugnisse<br />
noch immer manuellen bzw. visuellen Qualitätsprüfungen unterzogen. Warum dies und wie geht es besser?<br />
unbeweglichen Kamera systemen<br />
in vielen Fällen nicht automatisch<br />
zu inspizieren. Mehrfachaufnahmen<br />
von bestimmten Prüfmerkmalen aus<br />
verschiedenen Winkeln und mit verschiedenen<br />
Beleuchtungsszenarien<br />
waren damit ohnehin nicht möglich.<br />
Kosten mangelhafter<br />
Qualität<br />
Ein Nachteil von manuellen bzw.<br />
visuellen Qualitätskontrollen durch<br />
Mitarbeiter besteht darin, dass sie<br />
fehlerbehaftet und inkonsistent<br />
sein können. Mögliche Gründe<br />
dafür sind Ermüdung durch die<br />
ein tönige Tätigkeit, Routinefehler<br />
und Betriebsblindheit. Außerdem<br />
können verschiedene Mitarbeiter<br />
aufgrund unterschiedlicher Erfahrungen,<br />
Fähigkeiten und Konstitutionen<br />
zu unterschiedlichen Bewertungen<br />
und damit zu unterschiedlichen<br />
Prüfergebnissen kommen.<br />
Dies kann sogar dazu führen, dass<br />
Fehler übersehen und mangelhafte<br />
Produkte an den Kunden ausgeliefert<br />
werden.<br />
In solchen Fällen können hohe<br />
Kosten auf den Hersteller zukommen.<br />
Die Kosten mangelhafter Qualität<br />
(engl. Costs of Poor Quality,<br />
QOPQ) beinhalten die Kosten für<br />
zurückgegebene oder zurückgewiesene<br />
Waren, Verschrottungen,<br />
Nacharbeit und in vielen Fällen auch<br />
die monetär messbaren negativen<br />
Auswirkungen auf die Reputation<br />
des Unternehmens sowie auf die<br />
Kundenzufriedenheit. In einigen<br />
Lieferanten-Kunden-Beziehungen<br />
kann sogar schon ein einzelnes<br />
fehlerhaftes Produkt zur Ablehnung<br />
einer gesamten Lieferung und<br />
zu möglichen finanziellen Sanktionen<br />
führen.<br />
Die Tabelle aus dem Magazin<br />
Quality Digest listet typische Werte<br />
für die Kosten mangelhafter Qualität<br />
(COPQ) in der Fertigungsindustrie<br />
auf. In einer kürzlich durchgeführten<br />
Umfrage von Tata Con-<br />
Kitov Systems Ltd.<br />
www.kitov.ai<br />
Ansprechpartner für den<br />
deutschsprachigen Raum:<br />
ATEcare Service<br />
www.atecare.de<br />
Herkömmliche Prüfungen konnten<br />
sich behaupten, da die bisher<br />
verfügbaren technischen Lösungen<br />
nicht flexibel genug wa ren, um verschiedene<br />
Produkte und Baugruppen<br />
ohne aufwendiges Umrüsten<br />
vollständig von allen Seiten auf Fehler<br />
überprüfen zu können.<br />
Für solche Zwecke mussten<br />
Vision-Systeme bisher speziell auf<br />
das zu inspizierende Produkt zugeschnitten<br />
werden, indem mehrere<br />
um das Produkt herum positionierte<br />
Kameras fest montiert wurden. Bei<br />
Chargenwechseln mussten diese<br />
Kameras dann jeweils manuell<br />
umpositioniert werden, um die neuen<br />
Prüfmerkmale erfassen zu können.<br />
Ein Variantenmix war mit diesen<br />
Industrielles Erzeugnis<br />
Flugzeugtriebwerke/Triebwerksteile 5,4 bis 6,3<br />
Flugzeugteile 4,5 bis 8,6<br />
Aluminium-Gussteile 5,3 bis 7,1<br />
extrudierte Aluminiumteile 4,4 bis 7<br />
Automobil-Pressteile 5,3 bis 7<br />
Motorteile 5 bis 7,1<br />
Verbindungselemente 6,2 bis 7,1<br />
Schmiedeteile 5,9 bis 6,9<br />
Wohnmobile 4,8 bis 5,3<br />
Wohnmobil-/Autokarosserien 4,3 bis 5,4<br />
Autoteile und Autozubehör 6,1 bis 8<br />
Motorrad-/Fahrradteile 6,1 bis 6,8<br />
Motoren/Generatoren 5,2 bis 6,1<br />
Batterien/Akkumulatoren 5,1 bis 5,4<br />
Reifen und Schläuche 6,9 bis 8<br />
Wohnwagen/Wohnmobile 4,9 bis 5,9<br />
Lkw-/Bus-Karosserien 4,3 bis 5,4<br />
COPQ in % vom Umsatz<br />
Diese Tabelle aus dem Magazin “Quality Digest” listet typische Werte für die<br />
Kosten mangelhafter Qualität (COPQ) in der Fertigungsindustrie auf<br />
28 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Messtechnik/Qualitätssicherung<br />
Oberflächenfehler an einer Aluminium-Felge für Pkw werden mit dem entsprechenden Bereich eines „goldenen“<br />
(fehlerfreien) Produkts (jeweils grün umrandet) verglichen. Die linke (rot umrandete) Aufnahme zeigt Kratzer an<br />
der Seitenwand des Rades, und auf der rechten Seite sieht man eine Einkerbung an der Radkante<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
sultancy Services wurden die Produktqualität<br />
und die Nachverfolgung<br />
von Fehlern als Hauptvorteile der<br />
Verwendung von Big Data in der<br />
Fertigung aufgeführt.<br />
Fachkräftemangel und ständig<br />
steigende Lohnnebenkosten stellen<br />
viele Unternehmen vor große<br />
Herausforderungen. Dies betrifft<br />
auch und vor allem die Qualitätssicherung.<br />
Sollte es hier dauerhaft<br />
zu Engpässen kommen, kann<br />
dies zu einer nachlassenden Qualität<br />
und damit zu einer Erhöhung<br />
der QOPQ führen, was im Endeffekt<br />
negative Auswirkungen auf die<br />
Rentabilität des Unternehmens zur<br />
Folge haben kann.<br />
Zukunftsweisende Technologien<br />
wie Robotik, Künstliche Intelligenz<br />
(KI), Internet der Dinge (IoT) und Big<br />
Data, die im Zuge der Einführung<br />
von Industrie 4.0 ständig wachsende<br />
Bedeutung erlangen, können Unternehmen<br />
helfen, den oben genannten<br />
Herausforderungen in der Fertigung<br />
zu begegnen.<br />
Automatisierte optische Inspektionssysteme<br />
liefern Daten, mit<br />
denen die Ursachen von Produktionsfehlern<br />
identifiziert werden können.<br />
Diese Informationen fließen in<br />
umfangreiche Datenbanken ein und<br />
können zu Korrekturen und zur Effizienzsteigerung<br />
genutzt werden.<br />
Durch die Erfassung und Analyse<br />
der gewonnenen Produktionsdaten<br />
können Unternehmen die Entwicklung<br />
der Qualität ihrer Produkte, häufig<br />
auftretende Mängel sowie sich<br />
entwickelnde Qualitätsprobleme<br />
rechtzeitig erkennen und nachverfolgen.<br />
Auf der Basis dieser Informationen<br />
können sie gezielt Verbesserungen<br />
im Produktionsprozess,<br />
im Produkt-Design und im<br />
Lieferketten-Management einführen.<br />
Regelbasiert ist zu<br />
unflexibel<br />
Während viele OEM-Hersteller<br />
bereits automatisierte Vision-<br />
Systeme in der Qualitätssicherung<br />
einsetzen, tun sich andere<br />
schwer damit, weil ihre Produkte<br />
einen sehr hohen Anteil an kundenspezifischen<br />
Varianten aufweisen.<br />
Herkömmliche regelbasierte<br />
Bildverarbeitungsprozesse<br />
sind oft nicht flexibel genug, um<br />
diese Herausforderung zu meistern.<br />
Die Erstellung eines verlässlichen<br />
Inspektionsplans, der<br />
keinen Schlupf und dabei nur<br />
eine geringe Pseudofehlerrate<br />
zulässt, kann je nach Produkt und<br />
den Fähigkeiten des Programmierers<br />
viele Stunden oder Tage in<br />
Anspruch nehmen. Bei einer Vielzahl<br />
von Produktvarianten multipliziert<br />
sich dieser Programmieraufwand<br />
entsprechend. Zudem sind<br />
viele herkömmliche Bildverarbeitungssysteme<br />
generell sehr anfällig<br />
bezüglich Pseudofehlern, was<br />
ein ständiges Nachtunen der eingestellten<br />
Parametertoleranzen<br />
erfordert. Dies ist für viele Unternehmen<br />
nicht akzeptabel.<br />
Mehr Flexibilität dank Deep<br />
Learning<br />
Mittels Deep Learning kann die<br />
Kitov-Software anhand von Referenzbildern<br />
qualitativ einwandfreier<br />
sowie mit Mängeln behafteter<br />
Teile trainiert werden, damit<br />
sie flexibler auf verschiedene Situationen<br />
und unterschiedliche Fehlerbilder<br />
reagieren kann. Die Auswahl<br />
und Bewertung dieser Aufnahmen<br />
sollte von qualifiziertem Fachpersonal<br />
vorgenommen werden, das<br />
mit dem Produktionsprozess und<br />
mit den dabei auftretenden Fehlern<br />
vertraut ist.<br />
Die Deep-Learning-Algorithmen<br />
analysieren die Bilder statistisch auf<br />
Merkmale und Beziehungen zwischen<br />
Merkmalen. Anschließend<br />
wird eine gewichtete Tabelle bzw.<br />
ein neuronales Netzwerk erstellt,<br />
das definiert, was ein gutes oder<br />
ein schlechtes Teil ausmacht.<br />
Das klingt einfacher als es tatsächlich<br />
ist. Der beschriebene Prozess<br />
beinhaltet jedoch tatsächlich<br />
eine sehr rechenintensive Analyse<br />
– etwa für eine Lösung an einer<br />
automatisierten Fertigungslinie.<br />
Während der Inferenz – also während<br />
der Anwendung des in der<br />
Trainingsphase Gelernten – benötigt<br />
das System erheblich weniger<br />
Rechenleistung. Daher wird keine<br />
Anbindung an eine performante IT-<br />
Infrastruktur wie ein Hochleistungs-<br />
Rechenzentrum oder eine Serverfarm<br />
benötigt, wodurch auch an<br />
Standorten ohne entsprechende<br />
Voraussetzungen ein Betrieb des<br />
Systems möglich ist.<br />
Um den Anwendern das Trainieren<br />
ihrer Systeme abzunehmen, liefern<br />
viele Anbieter von KI-Lösungen<br />
vorab trainierte neuronale Netze<br />
bereits mit, die für bestimmte Zwecke<br />
entwickelt wurden – z.B. zur<br />
Schriftlesung (OCR), für das Lesen<br />
beschädigter oder verzerrter Barcodes,<br />
für die Erkennung von Kratzern<br />
auf Smartphone-Gehäusen<br />
oder zur Überprüfung von Komponenten<br />
auf Leiterplatten.<br />
Kitov One, das roboterbasierte<br />
smarte Inspektionssystem von Kitov<br />
Systems, ist standardmäßig mit mehreren<br />
vorab angelernten neuronalen<br />
Netzen zum Überprüfen von Merkmalen<br />
wie Verschraubungen, Oberflächen,<br />
Etiketten, Beschriftungen<br />
29
Messtechnik/Qualitätssicherung<br />
oder Netzwerkanschlüssen ausgestattet.<br />
Kitov Systems fügt dem Software-Paket<br />
ständig neue vorgefertigte<br />
neuronale Netze (semantische<br />
Detektoren) hinzu, um immer mehr<br />
Kunden in verschiedensten Branchen<br />
Instrumente an die Hand zu<br />
geben, mit denen sie vielfältigste<br />
und anspruchsvollste Inspektionsaufgaben<br />
lösen können.<br />
Hybride Herangehensweise<br />
und Lösung<br />
Die Inspektion hochvariabler<br />
Mehrkomponenten-Produkte und<br />
-Baugruppen wie elektronische<br />
Geräte, Medizingeräte und Autoteile<br />
stellt eine große Herausforderung<br />
für viele herkömmliche Vision-<br />
Systeme dar. Regelbasierte Systeme<br />
erzeugen dabei oft zu viele<br />
Pseudofehler.<br />
Beispiel: Einer der weltweit größten<br />
Hersteller von End-to-End-Kommunikationslösungen,<br />
Speichern und<br />
hyperkonvergenter Infrastruktur sah<br />
sich plötzlich mit einem Problem im<br />
Zusammenhang mit der Herstellung<br />
von High-Mix-Produkten konfrontiert.<br />
Das Unternehmen produziert<br />
Hunderte von verschiedenen Produkten,<br />
einige mit Hunderten von<br />
Variationen, einschließlich eines<br />
Portfolios von High-Mix-Produkten,<br />
die von verschiedenen globalen Vertragsherstellern<br />
produziert werden.<br />
Eine Herausforderung für eine konsequente<br />
Qualitäts sicherung.<br />
Eines Tages kam es bei der Fertigung<br />
von Netzwerk-Switches zu elementaren<br />
Mängeln, die unbemerkt<br />
blieben, sodass eine nicht unerhebliche<br />
Menge an defekten Geräten<br />
an Kunden ausgeliefert wurde. Das<br />
Unternehmen setzte damals noch auf<br />
manuelle bzw. visuelle Produktkontrolle<br />
durch Mitarbeiter. Bei einem<br />
Großteil der ausgelieferten Switches<br />
stellte sich erst nach der Installation<br />
heraus, dass sie defekt sind. Dies<br />
zog mehrere hunderttausend US-<br />
Dollar an Kosten für das Umpacken,<br />
Reparieren, für Logistik, die Anpassung<br />
der Bestände im ERP-System<br />
sowie für den Schaden am Ruf des<br />
Herstellers nach sich. Um ein solches<br />
Vorkommnis in Zukunft zu vermeiden,<br />
versuchte das Unternehmen,<br />
die personenabhängige Inspektion<br />
durch eine automatisierte Lösung<br />
mit einer weitaus höheren Verlässlichkeit<br />
zu ersetzen.<br />
Nach einer sechsmonatigen Testphase<br />
stellte sich heraus, dass eine<br />
herkömmliche Bildverarbeitungslösung<br />
aufgrund der hohen Produktvarianz<br />
nicht in Frage kommt.<br />
Dadurch öffnete sich die Tür zum<br />
Kitov-One-System. Dieses ist mit<br />
einer CMOS-Kamera und fünf LED-<br />
Beleuchtungsmodulen ausgestattet<br />
und erstellt 2D-Aufnahmen, die<br />
softwaremäßig zu einem 3D-Modell<br />
des zu inspizierenden Teiles kombiniert<br />
werden können. So können<br />
auch Einrichter ohne Bildverarbeitungskenntnisse<br />
Inspektionspläne<br />
erstellen, indem sie im 3D-Modell<br />
einfach Merkmale wie Schrauben,<br />
LAN-Anschlüsse, Etiketten, Barcodes<br />
oder Oberflächen markieren.<br />
Zum Anlernen des Systems sind<br />
keine Robotik-Kenntnisse erforderlich.<br />
Eine intelligente Software<br />
manövriert den Roboter mit seinem<br />
Kamerakopf automatisch an die zu<br />
inspizierenden Stellen, die vom Einrichter<br />
über eine grafische Bedienoberfläche<br />
per Mausklick in einem<br />
3D-Modell des zu inspizierenden<br />
Teiles ausgewählt werden.<br />
Die Algorithmen entscheiden<br />
automatisch, wohin sich die Kamera<br />
bewegen soll, wählen aus, welche<br />
Beleuchtungsmodule wann und mit<br />
welcher Belichtungszeit eingeschaltet<br />
werden und legen fest, wie viele<br />
Bilder für jedes Prüfmerkmal aufgenommen<br />
werden sollen. Außerdem<br />
berechnet die Software automatisch<br />
die optimalen Verfahrwege<br />
des Kamerakopfes.<br />
Die Einführung des Kitov-Systems<br />
hat sich für das Unternehmen ausgezahlt.<br />
Mangelhafte Produkte werden<br />
nun rechtzeitig erkannt und ausgeschleust,<br />
Produktionsprozesse konnten<br />
optimiert, Fehlerquellen gefunden<br />
und ausgeschlossen werden.<br />
Alle Prüfergebnisse werden durchgängig<br />
dokumentiert und abgespeichert,<br />
sodass das System eine nachverfolgbare,<br />
konsistente und personenunabhängige<br />
Qualitätskontrolle<br />
ermöglicht. Die Kosten für mangelhafte<br />
Qualität (QOPQ) konnten deutlich<br />
und nachhaltig gesenkt werden,<br />
sodass sich die Investition in das<br />
Kitov-System innerhalb von wenigen<br />
Monaten amortisiert hat. Das<br />
Unternehmen genießt nun wieder<br />
eine hohe Reputation für die ausgezeichnete<br />
Qualität seiner Produkte,<br />
und die Kundenzufriedenheit ist seitdem<br />
stetig gewachsen.<br />
Fazit<br />
Die smarten Inspektionslösungen<br />
von Kitov Systems werden bereits<br />
in verschiedensten Fertigungsbereichen<br />
weltweit eingesetzt. Sie können<br />
als Standalone-System betrieben<br />
oder in bestehende Linien integriert<br />
werden. Dazu sind verschiedene<br />
Varianten mit Handling-Systemen,<br />
integrierten Hub-/Drehtischen,<br />
zusätzlichen Robotern sowie Cobots<br />
zum Be- und Entladen verfügbar. Die<br />
Software ist über eine vom Hersteller<br />
eingerichtete Schnittstelle auch für<br />
Integratoren interessant – sie können<br />
dann die beschriebenen Möglichkeiten<br />
mit diversen Robot/Cobot-<br />
Geräten verknüpfen und individualisiert<br />
anbieten. ◄<br />
Verbogene Pins an Netzwerkanschlüssen gehören zu den häufigsten<br />
Reklamationsgründen bei hochwertigen elektronischen Geräten. Die<br />
zuverlässige automatische Überprüfung dieser dünnen Stifte am Boden der<br />
Anschlussöffnungen erfordert ein smartes Inspektionssystem wie Kitov One<br />
mit schwenkbarer Kamera, flexibler Beleuchtung und Unterstützung durch<br />
KI. Die Erstellung von Prüfplänen erfolgt durch intuitives Markieren der<br />
Prüfmerkmale im 3D-Modell des zu inspizierenden Produktes (s. Screenshot).<br />
Die intelligente Software des Systems bewertet, ob die Parameter der<br />
Prüfkriterien innerhalb der vorgegebenen Toleranzbereiche liegen und zieht<br />
Erfahrungswerte heran, die zuvor mittels Deep Learning antrainiert wurden<br />
30 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Dienstleistung<br />
Katek-Tochter beflex electronic holt in Hamburg<br />
erstes EMS-Team an Bord<br />
Nordisch, fachlich klug: Das erste Team der beflex Hamburg, bereit, die Produktion in Gang<br />
zu setzen, von links: Andreas Klinger, Dirk Ruhstein, Martin Lipp, Viola Böttcher und Brigitte<br />
Friedrichs<br />
Die beflex electronic GmbH, eine Tochter der<br />
Katek-Gruppe, hat für ihr Prototyping-Center am<br />
neuen Standort Hamburg ihr erstes operatives<br />
Team am Start. Seit Herbst des vergangenen<br />
Jahres waren Geschäftsführer Jens Arnold und<br />
seine Unterstützung im Business Development<br />
Management (BDM), Andreas Klinger, zunächst<br />
damit betraut, das neugegründete Unternehmen<br />
räumlich und technisch auf höchstem Niveau<br />
aus der Taufe zu heben. Gefertigt werden, den<br />
Kunden der Luft- und Raumfahrt und der Medizintechnik<br />
entsprechend, vornehmlich Elektronikbaugruppen<br />
unter Reinraum-Bedingungen<br />
für hochwertige Industrieprodukte.<br />
Ein Team, auf komplexe Fertigung<br />
eingestimmt<br />
„Es ist die Spezialisierung auf effizientes,<br />
schnelles Prototyping, das notwendige Wissen<br />
um begleitende Baugruppenentwicklung und<br />
-fertigung, die unsere Suche nach qualifiziertem<br />
Personal bestimmte“, meint beflex-Geschäftsführer<br />
Jens Arnold. Ihm sei es wichtig, von Anbeginn<br />
eine fachlich sattelfeste Gruppe von Fachleuten<br />
an Bord zu haben, die dank ihrer langjährigen<br />
Erfahrung ein breites Verständnis für<br />
den Produktionsprozess im Gepäck hat. Nach<br />
seinen Erfahrungen gerät in nahezu jeder Endphase<br />
der Produktentwicklung das Protoyping<br />
gehörig unter Druck: „Es gilt oft, kostbare Zeit<br />
aufzuholen, der Wettbewerb schläft nicht. Hier<br />
dem Kunden das sichere Gefühl zu geben, mit<br />
ihm dennoch Herr der Lage zu sein, schafft<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
nur, wer zu den besseren der lokalen EMS-<br />
Matadore zählt.“<br />
Nun steht am Hamburger Standort, im Industriegebiet<br />
„Neuer Höltigbaum“, dem Geschäftsführer<br />
Arnold ein fünfköpfiger Kreis an Fachleuten<br />
zur Verfügung. Er legt insgesamt mehr als<br />
150 Berufsjahre aus verschiedenen, teils interdisziplinären<br />
Arbeitsbereichen der Hightech-<br />
Elektronik in die Waagschale: Andreas Klinger<br />
(BDM), Viola Böttcher, Mitarbeiterin im SMD-<br />
Bereich, Dirk Ruhstein, Produktionsleiter SMD<br />
sowie Brigitte Friedrichs, Mitarbeiterin THT und<br />
Martin Lipp, der als Teamleiter für den THT-<br />
Bereich verantwortlich ist.<br />
So sei man in der Lage, davon ist der langjährige<br />
beflex-Geschäftsführer überzeugt, insbesondere<br />
das kundenseitig geforderte Verständnis<br />
für ein effizientes Time-to-Market-Management<br />
als erfahrenes Team an den Start zu gehen. Mit<br />
guter Beratung und schneller Erreichbarkeit sei<br />
man gut aufgestellt für den anspruchsvollen, eiligen<br />
Prototypenbau und für die Kleinserienfertigung<br />
im Norden. Sein Resümee: „Soll es dann<br />
später in die große Serie gehen, bieten wir dem<br />
Kunden nochmals einen Zeitvorsprung im Markt,<br />
durch rasches Überführen hin zu einem Großserienfertiger<br />
in unserer Katek-Gruppe.“<br />
beflex electronic GmbH<br />
www.beflex.de<br />
www.katek-group.com<br />
ES GIBT<br />
IMMER<br />
EINE<br />
LÖSUNG<br />
... für Elektronikentwicklung<br />
... für Elektronikfertigung<br />
... für High Level Assembly<br />
... mit dem besten EMS-Konzept<br />
Anger 20, OT Ermsleben<br />
06463 Falkenstein/Harz<br />
Telefon: +49 34743 50-0<br />
E-Mail: info@tonfunk.de<br />
www.tonfunk.de<br />
31
Dienstleistung<br />
Positive Entwicklung und deutlich<br />
gesteigerter Auftragseingang<br />
über einen längeren Zeitraum abzusichern<br />
und Risiken zu reduzieren.<br />
Endgerätemontage<br />
Einen besonderen Zuwachs im<br />
Auftragseingang gelang Profectus<br />
mit der Einführung der Endgerätemontage<br />
für Power Module, zu<br />
Beginn des Jahres. Durch den neu<br />
erschlossenen Geschäftszweig kann<br />
das Unternehmen neben der SMDund<br />
THT-Bestückung sowie der<br />
Oberflächenversiegelung von Leiterplatten<br />
jetzt die komplette Gerätemontage<br />
zum Endgerät inkl. End-of-<br />
Line-Prüfungen für diese spezielle<br />
Technologie anbieten. Seine spezialisierten<br />
Mitarbeiter programmieren,<br />
PROFECTUS GmbH Electronic<br />
Solutions<br />
info@profectus-solutions.de<br />
www.profectus-solutions.de<br />
Profectus verbucht seit März <strong>2021</strong><br />
die stärksten Auftragseingänge in<br />
der Firmengeschichte. Nicht nur im<br />
Vergleich mit den Vorjahresmonaten,<br />
die Pandemiebelastet waren, sondern<br />
auch im Vergleich mit dem bisher<br />
stärksten Geschäftsjahr 2019.<br />
Der Wermutstropfen dieser positiven<br />
Entwicklung ist die derzeit<br />
problematische Materialversorgung<br />
am Markt für elektronische<br />
Bauelemente. Dieser Ausnahmezustand<br />
ist die aktuelle Herausforderung<br />
für die gesamte Belegschaft.<br />
Einkauf und Materialwirtschaft<br />
werden in dieser Situation<br />
stark gefordert, Lieferzeiten und<br />
Preise sind nicht mehr zuverlässig<br />
und erfordern überproportionalen<br />
Einsatz und eine veränderte Prozesslandschaft.<br />
Gelingt es fehlende<br />
Material positionen zu beschaffen,<br />
ist die Fertigung hochflexibel und<br />
jederzeit bereit Baugruppen, Geräte<br />
und Systeme, auch in Teilmengen,<br />
in kurzer Zeit stets mit der geforderten<br />
Qualität herzustellen.<br />
Lagererweiterung schafft<br />
Sicherheit<br />
Gemäß dem Motto „Nur Ware,<br />
die im eigenen Lager liegt, ist sicher<br />
verfügbar“, hat Profectus ein neues<br />
Zahlungsmodell mit Anzahlung entwickelt,<br />
dem schon einige Kunden<br />
gefolgt sind. So baut das Unternehmen<br />
beispielsweise seine Lager aus,<br />
kritische Bauelemente werden identifiziert<br />
und können bevorratet werden,<br />
wenn diese verfügbar sind, um<br />
das bestmögliche für unsere Kunden<br />
zu erreichen. Das Hoch an Auftragsbeständen<br />
ist zum Teil auf eine<br />
zunehmende Nachfrage der bestehenden<br />
Kunden zurückzuführen,<br />
aber auch auf die enge Kommunikation<br />
mit ihnen, um Lieferungen<br />
konfektionieren, montieren und verdrahten<br />
die einzelnen Komponenten<br />
zu Modulen oder Endprodukten nach<br />
kundenindividuellen Vorgaben und<br />
Qualitätsrichtlinien. Gut organisierte<br />
Fertigungsinseln ermöglichen eine<br />
hochflexible, schnelle und qualitativ<br />
optimale Montage der Produkte.<br />
Full-Service-Auftragsfertiger<br />
Die neue Spezialisierung von einfacher<br />
bis hin zu komplexer Teil-,<br />
Vor- und Endmontage von Baugruppen,<br />
Geräten und Systemen komplettiert<br />
das umfassende Dienstleistungsangebot<br />
und positioniert Profectus<br />
im Marktsegment der Full-<br />
Service-Auftragsfertiger. Maßstab<br />
ihrer Arbeit sind hier die Kundenzufriedenheit<br />
und der nachhaltige<br />
Unternehmenserfolg. Zusätzliche<br />
Investitionen in Digitalisierungsprozesse<br />
wie die Integration von Traceability<br />
und Industrie 4.0 in die Unternehmensprozesse<br />
halten da Unternehmen<br />
auf Wachstumskurs. ◄<br />
32 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Dienstleistung<br />
Continuous Engineering in der<br />
Schlauchextrusion<br />
In Waldachtal entwickelt und produziert<br />
Röchling maßgeschneiderte<br />
Lösungen für medizinische Anwendungen.<br />
Das Unternehmen unterstützt<br />
dabei viele Kunden in der gesamten<br />
Wertschöpfungskette von der Ideengenerierung<br />
über die Produktenwicklung,<br />
bis hin zur fertig montierten und<br />
steril verpackten Baugruppe. Der komplexe<br />
Prozessaufbau inklusive Werkzeugbau<br />
und Automatisierung kann<br />
dabei hausintern genauso bei Röchling<br />
durchgeführt werden, wie die notwendigen<br />
Produktvalidierungen und<br />
der dazugehörige Regulatory Support.<br />
Gesamtlösungen aus einer<br />
Hand:<br />
Insbesondere bei der Herstellung<br />
von hochspezialisierten<br />
Schlauchsystemen, müssen die<br />
benötigten Produkteigenschaften<br />
genau gekannt und entsprechend<br />
der jeweiligen Anwendung eingestellt<br />
werden, um die hohen technischen,<br />
medizinischen und regulatorischen<br />
Anforderungen erfüllen<br />
zu können. Hierzu hat Röchling<br />
seinen Entwicklungsprozess mit<br />
tiefem Verständnis für die Anwendungen<br />
und Märkte im Medizinbereich<br />
optimiert.<br />
Individuelle Schläuche auf<br />
Kundenwunsch<br />
Um bei den sehr individuellen<br />
Kundenanforderungen dennoch<br />
kurze Entwicklungszyklen realisieren<br />
zu können, wurde ein modulares<br />
Prototypenwerkzeugkonzept implementiert.<br />
Zusätzlich benötigte Komponenten<br />
können im hauseigenen<br />
Werkzeugbau, in der Regel innerhalb<br />
weniger Tage, hergestellt werden.<br />
Dadurch ist es möglich, auch<br />
entwicklungsintensivere Produkte,<br />
bei denen verschiedene Produkteigenschaften<br />
kombiniert werden<br />
müssen, in kürzester Zeit umzusetzen,<br />
insbesondere wenn spezifische<br />
Eigenschaften im Vorfeld<br />
nicht ausreichend berechnet werden<br />
können. Durch den beispielsweise<br />
mehrschichtigen Aufbau von<br />
gewebeverstärkten Schläuchen lassen<br />
sich die vorteilhaften Eigenschaften<br />
der einzelnen Schichten,<br />
zum Beispiel in Bezug auf Flexibilität,<br />
Gleitreibung, Torsionssteifigkeit<br />
und Druckfestigkeit aufeinander<br />
abstimmen und im mehrstufigen<br />
Produktionsprozess intelligent kombinieren.<br />
So kann das Gesamtsystem<br />
optimal an die anwendungsspezifischen<br />
Anforderungen angepasst<br />
werden. Dabei kommt es insbesondere<br />
auf die richtige Auswahl<br />
der Materialien und der Kombination<br />
der einzelnen Einflussgrößen<br />
an. So kann eine Änderung eines<br />
einzelnen Parameters zahlreiche<br />
Wechselwirkungen nach sich ziehen.<br />
Um diese Komplexität beherrschen<br />
zu können, hat Röchling in<br />
diesem Bereich eine umfassende<br />
Datenbank aufgebaut.<br />
Durch Innovation in die<br />
Zukunft der Medizintechnik<br />
Auf Basis innovativer Produktentwicklung,<br />
einer hohe Kundenorientierung<br />
und individuellen Herstellungsprozessen<br />
konnte Röchling<br />
Medical Waldachtal sein fundiertes<br />
Wissen aus über 40 Jahren technischer<br />
Extrusion auf medizintechnische<br />
Anwendungen, wie zum Beispiel<br />
Bereiche der Bronchoskopie<br />
und Urologie, übertragen und erweitern.<br />
Inzwischen wird in Zusammenarbeit<br />
mit Experten aus der<br />
klinischen interventionellen Endoskopie<br />
an der nächsten Generation<br />
von Einmal-Endoskopen gearbeitet.<br />
Röchling Medical<br />
Waldachtal AG<br />
www.roechling.com/<br />
medical<br />
Firma cms electronics erfolgreich rezertifiziert<br />
Der Elektronikfertigungs-Dienstleister cms<br />
electronics hat nun auch die Produktentwicklung<br />
nach ISO13485 zertifizieren lassen. Die<br />
Überwachungsaudits und Rezertifizierungen der<br />
bereits in der Organisation gelebten Managementsysteme<br />
nach ISO 9001, 14001(Umwelt),<br />
13485 (Medizin) und IATF16949 (Automotive)<br />
wurden vor kurzem erfolgreich abgeschlossen<br />
und die Erfüllung der Anforderungen<br />
von unserem externen Zertifizierungsdienstleister<br />
bestätigt.<br />
Hervorzuheben ist dabei, dass die Standorte<br />
in Klagenfurt/AT und Fonyod/HU die ISO13485-<br />
Rezertifizierung mit der Erweiterung der Produktentwicklung<br />
erreicht haben. Das zusätzliche<br />
Angebot einer zertifizierten Produktentwicklung<br />
trägt zur Wettbewerbsfähigkeit des<br />
Unternehmens bei, da man verstärkt den<br />
Geschäftsbereich Medizin-Produkte ausbauen<br />
möchte. Auch der Standort in March-Freiburg/D<br />
wurde gemäß den Medizinprodukte-Normen<br />
ISO13485 sowie ISO9001 erfolgreich rezertifiziert.<br />
Produkte können je nach Bedarf und<br />
Kundenanforderung in Österreich, Deutschland<br />
und/oder Ungarn gefertigt werden.<br />
Weiters wurde die Zusammenführung der<br />
Managementsysteme von Klagenfurt und<br />
Fonyod bestätigt. Das Werk in Ungarn ist nun<br />
Extended Manufacturing Site des Standortes<br />
in Klagenfurt. Durch das Alignment der Prozesse<br />
konnten signifikante Verbesserungen<br />
der Effizienz und Effektivität erreicht werden.<br />
cms electronics<br />
www.cms-electronics.com<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
33
Dienstleistung<br />
ANZEIGE<br />
Fünf Elemente einer Qualitäts- und<br />
Prüfstrategie<br />
ergänzt Fred Lindecke aus Sicht der<br />
Tonfunk Entwicklungsgesellschaft.<br />
Mathias Haase und Fred Lindecke<br />
nennen deshalb fünf Ansatzpunkte<br />
für eine Qualitäts- und Prüfstrategie:<br />
• Beratung und Co-Engineering,<br />
um Design-for-X-Aspekte wie<br />
Manufacturing und Testability<br />
bereits bei der Entwicklung zu<br />
berücksichtigen.<br />
• Hohe Flexibilität und moderate<br />
Prüfkosten auch bei zunächst<br />
unklaren Stückzahlen.<br />
• Große Testabdeckung und Prüftiefe,<br />
um eine hohe Produkt qualität<br />
abzusichern.<br />
• Geeignete Testlösungen für komplexe<br />
Baugruppen und Systeme.<br />
• Frühzeitige Fehlererkennung vor<br />
der Gesamtabnahme durch den<br />
Kunden.<br />
Tonfunk GmbH<br />
info@tonfunk.de<br />
www.tonfunk.de<br />
Die Entwickler von Medizintechnik-Produkten<br />
stehen beim Timeto-Market<br />
unter großem Zeitdruck.<br />
Gleichzeitig steigt die Funktionsvielfalt,<br />
die Packungsdichte wird größer<br />
und die Miniaturisierung nimmt<br />
weiter zu. Hier kann ein Fertigungsdienstleister<br />
durch Prozesse und<br />
Verfahren wertvolle Zeit einsparen,<br />
die Qualität absichern und zudem<br />
die Kosten senken, sagt der EMS-<br />
Dienstleister Tonfunk.<br />
Den ersten Medizintechnik-Auftrag<br />
erhielt die Tonfunk-Gruppe<br />
1995 von Philips Medical Systems.<br />
Heute betreut der Dienstleister für<br />
Electronic Manufacturing Services<br />
(EMS) Kunden aus unterschiedlichsten<br />
Medizintechnik-Bereichen wie<br />
visualisierende Diagnostik, Homecare<br />
& Klinik, Emergency, Beatmung<br />
und Defibrillation.<br />
„Unsere Kunden aus der Medizintechnik<br />
müssen trotz steigendem<br />
Zeit- und Kostendruck die nochmals<br />
erhöhten Anforderungen der<br />
Medizinprodukteverordnung erfüllen.<br />
Als erfahrener EMS-Dienstleister<br />
haben wir unsere Prozesse<br />
darauf eingestellt, die Zeitspanne<br />
von der ersten Produktidee bis zum<br />
Produkt-Launch zu verkürzen. Wir<br />
haben insbesondere unsere prozessbegleitenden<br />
Qualitätskontrollen<br />
und unsere Prüftechnik darauf<br />
optimiert“, berichtet Mathias Haase,<br />
Geschäftsführer der Tonfunk GmbH.<br />
Fünf Ansatzpunkte für die<br />
Qualitäts- und Prüfstrategie<br />
„Medizintechnikhersteller richten den<br />
Entwicklungsfokus auf die bestmögliche<br />
Funktionalität der Produkte. Die<br />
Eignung für die Fertigung und die<br />
Testfähigkeit können hier schnell zu<br />
kurz kommen. Dies nachträglich zu<br />
korrigieren, kostet unnötig Zeit und<br />
Geld. Das können wir durch eine<br />
frühzeitige Einbindung vermeiden“,<br />
60 Jahre Erfahrung<br />
Tonfunk verfügt über 60 Jahre<br />
Erfahrung und gehört zu den TOP-<br />
15-EMS-Unternehmen in Deutschland.<br />
Der EMS-Dienstleister entwickelt<br />
auch eigene Produkte und<br />
bringt sein Entwicklungs- und Fertigungs-Know-how<br />
durch ein Co-<br />
Engineering ein. Das Ziel ist, bereits<br />
in der Entwicklung die Anforderungen<br />
an das Design for Manufacturing<br />
und das Design for Testability<br />
zu berücksichtigen. „Wir gehen<br />
hier möglichst unbürokratisch vor<br />
und weisen proaktiv auf Verbesserungsmöglichkeiten<br />
hin, ohne<br />
dass wir immer einen Auftrag dafür<br />
haben“, so Mathias Haase.<br />
34 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Dienstleistung<br />
Fertigungsoptimale<br />
Entwicklung<br />
Die EMS-Spezialisten beraten<br />
die Entwickler und begleiten auch<br />
den Musterprozess. Für eine fertigungsoptimale<br />
Entwicklung wird<br />
das Design und die Platzierung der<br />
Bauteile für bestmögliche Lötergebnisse<br />
angepasst. Da geht es beispielsweise<br />
um Abstände und die<br />
Ausrichtung von Bauteilen, die richtige<br />
Anordnung für die thermischen<br />
Fertigungsprozesse sowie um die<br />
Optimierung der Nutzengeometrie<br />
für die Fertigungsabläufe.<br />
Bei der Testfähigkeit von Baugruppen<br />
werden Aspekte wie Testpads<br />
und deren optimale elektrische<br />
Anordnung, die Schnittstellen von<br />
Schaltkreisen für IC-Tests (Boundary<br />
Scan) und die Integration von Funktionsprüfungen<br />
berücksichtigt.<br />
Hohe Flexibilität, große<br />
Testabdeckung und<br />
sinnvolle Prüftiefe<br />
Die Prüfingenieure von Tonfunk<br />
verfügen über viel Erfahrung bei<br />
den technischen Anforderungen,<br />
den Prüfspezifikationen und empfehlen<br />
Testabläufe. Die Herausforderung:<br />
Die Prüfstrategie ist u. a.<br />
abhängig von den Stückzahlen, die<br />
anfangs häufig noch unklar sind. So<br />
erfordert der Bau von Prüfadaptern<br />
für elektrische Tests hohe Einmalkosten,<br />
die sich nur bei größeren<br />
Fertigungszahlen rechnen. Für Fred<br />
Lindecke ist es trotzdem wichtig, von<br />
Anfang an die Prüfbarkeit sicherzustellen,<br />
auch wenn zunächst nur<br />
geringe Stückzahlen erwartet werden.<br />
„Mit Flying-Probe-Tests können<br />
wir auch Entwicklungsmuster und<br />
kleine Stückzahlen prüfen. Wird die<br />
Stückzahl später erhöht, kann der<br />
Einsatz eines aufwendigeren Prüfadapters<br />
sinnvoll sein.“<br />
Höchstmögliche<br />
Testabdeckung<br />
Der EMS-Dienstleister verfolgt<br />
das Ziel einer höchstmöglichen<br />
Testabdeckung, damit keine Mängel<br />
unentdeckt bleiben. Gleichzeitig<br />
muss die Prüftiefe mit Blick auf<br />
die Kosten auch sinnvoll sein. Dabei<br />
erfolgen die Qualitätskontrollen prozessbegleitend,<br />
um Fehler frühzeitig<br />
zu erkennen und die Prozesse<br />
weiter zu optimieren. So kann bei<br />
stabilen Prozessen die Prüftiefe<br />
verringert und der Aufwand reduziert<br />
werden.<br />
„Wir erhöhen die Testabdeckung<br />
und senken die Prüfkosten, indem<br />
wir je nach Produkt und Stückzahl<br />
eine angepasste Kombination<br />
unterschiedlicher Prüfverfahren<br />
aus optischen, ICT- und Funktionstests<br />
anwenden“, erläutert Fred<br />
Lindecke die Vorgehensweise. Die<br />
Pastendruckkontrolle (SPI) und<br />
die automatische optische Inspektion<br />
(AOI) sind für 100 % der Baugruppen<br />
obligatorisch. Bei Bauelementen<br />
mit verdeckten Lötstellen<br />
wie bei BGA- oder QFN Gehäusen<br />
wird zusätzlich die Röntgeninspektion<br />
(X-Ray) eingesetzt. Beim<br />
In-Circuit-Test (ICT) können unter<br />
Verwendung eines Prüfadapters<br />
unterschiedliche Prüfungen erfolgen.<br />
Das reicht vom klassischen ICT<br />
über die Programmierung, den im<br />
Testsystem integrierten Boundary-<br />
Scan bis zum Funktionstest bei Nutzung<br />
eines Zweistufenadapters. Bei<br />
kleineren und mittleren Stückzahlen<br />
wird ein klassischer Bauteiltest über<br />
Flying-Probe-Tests (FPT)<br />
durchgeführt. Mit Funktionstests<br />
werden ganze<br />
Funktionseinheiten der<br />
Baugruppen überprüft.<br />
Tests von<br />
komplexen<br />
Baugruppen und<br />
Systemen<br />
Die Testbarkeit von<br />
hochpoligen Schaltkreisen<br />
in Baugruppen kann<br />
durch die Nutzung eines<br />
Boundary-Scan-Tests<br />
signifikant verbessert werden.<br />
Unter Nutzung der<br />
JTAG-Schnittstelle werden<br />
logische Zustände an<br />
Schaltkreisen ausgewertet. Spezielle<br />
Prüf-ICs ergänzen bei der Erweiterung<br />
der Prüftiefe (CION-Chips). Mit<br />
Hilfe von speziellen Test-Routinen<br />
werden auch Schaltkreise innerhalb<br />
der Prüfung unterstützt, die nicht<br />
Boundary-Scan-fähig sind.<br />
„Wir sehen bei den Produkten<br />
eine zunehmende Integrationstiefe,<br />
indem Funktionen in immer<br />
komplexeren Systems-on-Chips,<br />
SoC integriert werden. Bei den<br />
Tests müssen häufig ganze Cluster<br />
mit angeschlossener Peripherie<br />
auf Funktionen getestet werden.<br />
Hier ent wickeln wir dann zum Beispiel<br />
spezifische Teilfunktionstests“,<br />
beschreibt Fred Lindecke aktuelle<br />
Herausforderungen.<br />
Beispiel:<br />
Funktionsprüfstand<br />
Ein Beispiel ist der Funktionsprüfstand<br />
für das Turbinenbeatmungsgerät<br />
MEDUVENT Standard.<br />
Es ist ein auf die Produkterfordernisse<br />
zugeschnittene Prüfung.<br />
Weinmann Emergency entwickelt<br />
seit mehr als 45 Jahren lebensrettende<br />
Geräte für die Notfallmedizin.<br />
Das Beatmungsgerät MEDUVENT<br />
Standard arbeitet sauerstoffunabhängig<br />
und ist dank des geringen<br />
Gewichts und der Kompaktheit optimal<br />
für die mobile Notfallversorgung<br />
geeignet. Auf dem Prüfstand<br />
wird die Baugruppe programmiert<br />
und der Prüfprozess abgearbeitet.<br />
Über ein Diagnose-Protokoll werden<br />
verschiedene Funktionsteile<br />
des Gerätes abgefragt bzw. aktiviert<br />
und nach den Vorgaben des<br />
Kunden mit externer Messtechnik<br />
bewertet.<br />
Fazit: EMS-Dienstleister<br />
spart Zeit und senkt die<br />
Kosten<br />
Der EMS-Dienstleister Tonfunk<br />
sieht sich durch sehr geringe Fehlerquoten<br />
und positive Kundenrückmeldungen<br />
in seiner Strategie bestätigt.<br />
Das Unternehmen beschäftigt<br />
ein Team qualifizierter Prüfingenieure,<br />
die als Gesprächspartner<br />
geschätzt werden.<br />
„Wir achten bereits in der Entwicklungsphase<br />
auf fertigungs- und<br />
testgerechte Designs. Wir optimieren<br />
unsere Prozesse und investieren<br />
ständig in unsere Fertigungsund<br />
Prüfsysteme. Alle Baugruppen<br />
werden 100-prozentig geprüft. Auch<br />
Tests zur elektrischen Belebung von<br />
Baugruppen und komplexe Funktionstests<br />
erfolgen fertigungsnah. So<br />
können wir bereits frühzeitig vor dem<br />
End-of-Line-Test und der Gesamtabnahme<br />
durch den Kunden Fehler<br />
erkennen und beseitigen. Damit<br />
setzen wir unsere Null-Fehler-Strategie<br />
wieder ein Stück weiter in der<br />
Realität um“, fasst Mathias Haase<br />
das Vorgehen von Tonfunk zusammen.<br />
◄<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
35
Design<br />
Die Herausforderungen von tragbaren Geräten<br />
meistern<br />
In diesem Artikel besprechen wir die einzigartigen Eigenschaften von Wearables und die Voraussetzungen für<br />
das erfolgreiche Design von Flex- und Rigid-Flex-PCBs.<br />
PCB-Design-Software mit 3D-Modellierung zeigt genau, ob und wie die<br />
PCB-Baugruppen zusammenpassen<br />
Es besteht keine Zweifel daran,<br />
dass tragbare Elektronikgeräte<br />
Produkte „mit Durchschlagskraft”<br />
sind. Der Markt für Wearables soll<br />
bis 2026 auf 150 Mrd. $ wachsen<br />
(Quelle: Wearable Technology<br />
2016-2026; James Hayward, Dr.<br />
Guillaume Chansin, Harry Zervos;<br />
ID TechEx). Viele dieser Geräte lassen<br />
sich ohne Rigid-Flex in der PCB-<br />
Technologie einfach nicht bewerkstelligen.<br />
Das heißt, dass Elektronikentwickler<br />
und PCB-Designer<br />
zu Experten beim Design, Test und<br />
bei der Herstellung in der tragbaren<br />
und „faltbaren“ Welt werden müssen.<br />
Die bekanntesten Produkte sind<br />
vermutlich Smartwatches, die mit<br />
Smartphones verbunden werden,<br />
und Fitness-Tracker, die ebenfalls<br />
am Handgelenk getragen werden.<br />
Aber neben diesen Verbraucherprodukten<br />
haben Wearables vor allem<br />
bei Medizingeräten und militärischen<br />
Anwendungen Wirkung gezeigt.<br />
Jetzt taucht schon die erste intelligente<br />
Kleidung auf, bei der praktisch<br />
keine festen PCBs mehr verbaut<br />
werden können.<br />
Autor:<br />
Mark Forbes<br />
Director of Marketing Contents<br />
Altium<br />
www.altium.com<br />
Komplexe Funktionen<br />
erfordern komplexe PCBs<br />
Es versteht sich von selbst, dass<br />
ein tragbares Gerät klein sein und<br />
praktisch vom Träger nicht bemerkt<br />
werden sollte. Bei medizinischen<br />
Wearables möchten die Anwender<br />
für gewöhnlich auch nicht, dass<br />
andere sie bemerken. Noch vor kurzem<br />
waren „tragbare Medizingeräte“<br />
ziemlich groß und mussten<br />
mit einem Gürtel oder Schulter gurt<br />
befestigt werden.<br />
Heute sind Wearables überall –<br />
Fitness-Tracker im Armbanduhr-<br />
Design werden zu einer der führenden<br />
tragbaren Geräte. Diese Geräte<br />
nutzen Sensoren, um mehrere Parameter<br />
zu überwachen und verschiedene<br />
fitness-bezogene Werte zu<br />
berechnen. Für solche Ansprüche<br />
sind sie aber auch sehr klein und<br />
erfordern biegsame PCBs.<br />
Smartwatches bieten Designern<br />
etwas mehr Platz, fordern aber mit<br />
ihrem größeren Funktionsumfang<br />
auch mehr Rechenleistung. Tragbare<br />
Medizingeräte haben sich<br />
zu kleinen, unauffälligen „Aufklebern“<br />
entwickelt, die der Benutzer<br />
trägt, um einen bestimmten anatomischen<br />
Bereich zu überwachen.<br />
Sie sind vollkommen unabhängig<br />
und umfassen Elektroden, Klebstoff,<br />
Akkus und Rechenleistung<br />
auf kleinstem Raum, wie in Bild 1<br />
zu sehen.<br />
Design von Rigid-Flex-PCBs<br />
Tragbare Geräte, die am menschlichen<br />
Körper auf irgendeine Weise<br />
angebracht werden, benötigen biegsame<br />
Schaltkreise und sehr dicht<br />
bestückte Layouts. Und nicht nur<br />
das: Oft sind Leiterplattenformen<br />
rund, elliptisch oder sogar noch<br />
unregelmäßiger. Aus der Designer-<br />
Perspektive braucht es für diese<br />
Projekte eine kluge Platzierung<br />
und intelligentes Routing. Für derart<br />
kleine und dicht bestückte Platinen<br />
gestaltet sich die Handhabung<br />
unregelmäßiger Formen wesentlich<br />
leichter, wenn man über ein PCB-<br />
Werkzeug verfügt, das auf Rigid-<br />
Flex-Designs optimiert ist.<br />
Der Großteil der heute entwickelten<br />
PCBs besteht praktisch aus starren<br />
Leiterplatten, die Schaltkreise verbinden.<br />
Wearables stellen PCB-Designer<br />
allerdings vor viele Herausforderungen,<br />
die es bei steifen Leiterplatten<br />
nicht gibt. Wir führen hier<br />
einige dieser Probleme und mögliche<br />
Lösungswege für Designer auf.<br />
Dreidimensionales Design<br />
Einer der wesentlichen Vorteile<br />
des Rigid-Flex-Designs ist<br />
die Möglichkeit, die biegsamen<br />
Teile auf jede erforderliche Art<br />
und Weise zu falten, um die Elektronik<br />
in einem dreidimensionalen<br />
Raum unterzubringen. Mit den flexiblen<br />
Teilen der Leiterplatte kann<br />
die gesamte Baugruppe so gebogen<br />
und gefaltet werden, wie es das<br />
Gehäuse erfordert. Bild 2 zeigt ein<br />
typisches Rigid-Flex-Produkt. Drei<br />
starre Leiter platten sind durch flexible<br />
Teile miteinander verbunden.<br />
Der biegsame Teil wird dann gebogen,<br />
damit die starren PCBs in das<br />
Produktgehäuse passen.<br />
Es gibt viel mehr Herausforderungen<br />
bei Rigid-Flex-Designs als<br />
nur die Verbindung von starren<br />
Leiter platten. Die Biegungen müssen<br />
präzise definiert werden, damit<br />
die starren Teile genau dort liegen,<br />
wo sie montiert werden sollen, ohne<br />
dass die Übergangsspunkte belastet<br />
werden. Bis vor kurzem arbeiteten<br />
Entwickler noch mit Papiermodellen,<br />
um die PCB-Bestückung zu simulieren.<br />
Jetzt gibt es Design-Werkzeuge,<br />
die eine 3D-Modellierung der Rigid-<br />
Flex-Baugruppe und damit schnelleres<br />
Design sowie viel mehr Präzision<br />
ermöglichen, wie im Aufmacherbild<br />
zu sehen ist.<br />
Der Lagenaufbau einer Leiterplatte<br />
beschreibt die Anordnung<br />
der einzelnen Lagen übereinander.<br />
Bild 1: Tragbare Medizingeräte haben sich auf die Größe eines<br />
Verbands verkleinert, enthalten aber eine Menge Speicher und<br />
Rechenkraft. Geräte wie diese nutzen dreidimensionale Rigid-Flex-PCBs<br />
in großem Umfang<br />
36 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Design<br />
Der Lagenaufbau ist für jedes PCB-<br />
Design essenziell, wird aber beim<br />
Rigid-Flex-Design noch wichtiger.<br />
Die besten Design-Werkzeuge für<br />
Rigid-Flex-PCBs ermöglichen die<br />
Definition eines Lagenaufbaus, in<br />
den die starren und biegsamen Teile<br />
der Baugruppe integriert werden –<br />
so wie schließlich auch beim Endprodukt.<br />
Bei flexiblen Schaltungen<br />
sollte der Biege bereich so ausgelegt<br />
sein, dass Leiterbahnen und Pads<br />
möglichst wenig belastet werden.<br />
Ein vollständiger Lagenaufbau<br />
mit starren Leiterplatten links und<br />
rechts sowie dem flexiblen Teil<br />
dazwischen ist im Aufmacherbild<br />
zu sehen. Die Anzahl der Lagen<br />
und der verwendeten Materialien<br />
machen das Design noch komplexer.<br />
Deshalb ist es wichtig, den<br />
Lagenaufbau mit der PCB-Software<br />
sorgfältig zu planen, damit<br />
die gesamte Baugruppe gehandhabt<br />
werden kann.<br />
Biegen der Flex-Leiterplatte<br />
Die Fähigkeit, die endgültige<br />
Baugruppe aus starren und flexiblen<br />
Teilen zur Einpassung in ein<br />
Produktgehäuse zu gestalten, ist<br />
der Hauptvorteil von biegsamen<br />
Leiter platten. Natürlich sorgt das<br />
für eine Reihe von Problemen, die<br />
bei starren PCBs nicht auftreten,<br />
zum Beispiel die Belastungen durch<br />
das Biegen der flexiblen Teile einer<br />
Leiterplatte.<br />
Tipps für ein gutes<br />
Rigid-Flex-Design<br />
Hier sind vier Tipps, die Sie bei<br />
Ihrem nächsten Rigid-Flex-Design<br />
berücksichtigen sollten:<br />
1. Zuverlässigkeit der<br />
Leiterbahnen steigern<br />
Die Biegung von flexiblen Leiterplatten<br />
bedeutet, dass die Ablösung<br />
von Kuper wahrscheinlicher als bei<br />
der starren Leiterplatte ist. Die Haftkraft<br />
des Kupfers auf dem Trägermaterial<br />
ist geringer als auf FR4.<br />
Die meisten Leiterplattenhersteller<br />
empfehlen plattierte Durchkontaktierungen<br />
und Ankerstichleitungen<br />
an SMT-Pads sowie die kleinstmögliche<br />
Öffung bei der Beschichtung.<br />
2. Leiterbahnen und<br />
Durchkontaktierungen mit<br />
Teardrops verstärken<br />
Wenn die Biegung des Trägermaterials<br />
nicht kontrolliert erfolgt, kann<br />
das zur Schichtablösung und zum<br />
Produktausfall führen. Leiterbahnen<br />
und Durchkontaktierungen können<br />
jedoch verstärkt werden, um die<br />
Ablösung zu verhindern. Ersetzen<br />
Sie runde Pads einfach durch tropfenförmige,<br />
siehe Bild 3. Tropfenförmige<br />
Pads liefern mehr Materialstärke,<br />
verstärken das Pad und<br />
verhindern eine Ablösung. Außerdem<br />
können sie in der Herstellung<br />
auch weniger Ausschuss erzeugen,<br />
weil sie eine höhere Bohr toleranz<br />
zulassen.<br />
3. Leiterbahnen<br />
auf doppelseitigen<br />
Flex-Schaltungen versetzt<br />
anordnen<br />
Wenn Sie die Leiterbahnen auf<br />
doppelseitigen Flex-Schaltungen<br />
übereinander anordnen, kann das<br />
zu Problemen mit der Verteilung<br />
der Materialspannung führen (insbesondere<br />
an der Biegung). Zum<br />
Ausgleich der Belastungen sowie<br />
für mehr Flexibilität sollten Sie<br />
einen Versatz zwischen Leiterbahnen<br />
auf doppelseitigen Flex-Leiterplatten<br />
vorsehen.<br />
4. Rechte Winkel auf<br />
Leiterbahnen vermeiden<br />
Die Ecken von Leiterbahnen sind<br />
einer wesentlich höheren Biegebelastung<br />
ausgesetzt als gerade Pfade.<br />
Mit der Zeit kann es an Ecken zur<br />
Schichtablösung und zum Produktausfall<br />
kommen. Mit geraden Pfaden<br />
vermeiden Sie eine Ablösung.<br />
Wenn die Leiterbahnen die Richtung<br />
ändern müssen, können Sie<br />
Kurven oder stückweise gerad linige<br />
Kurven verwenden, um rechte Winkel<br />
zu vermeiden.<br />
Die Qualifizierung mehrerer Hersteller<br />
ist in den meisten Firmen<br />
Standard, aber die Qualifizierung<br />
von Herstellern von RigidFlex-PCBs<br />
ist ein wenig schwieriger als bei<br />
den üblichen Herstellern von starren<br />
Leiterplatten. Wenn Sie sicherstellen<br />
wollen, dass Ihre Rigid-Flex-<br />
Baugruppe ordnungsgemäß gefertigt<br />
wird, sollten Sie die Hersteller<br />
genau unter die Lupe nehmen und<br />
Ihre Anforderungen klar formulieren.<br />
Die beste Herangehensweise an<br />
die Herstellung ist es, diese von<br />
Beginn des Designs an zu berücksichtigen.<br />
Sie können mit den Herstellern<br />
kommunizieren, um jederzeit<br />
zu gewährleisten, dass Ihr Design<br />
ihren Anforderungen entspricht.<br />
Außerdem können Sie die Anforderungen<br />
der Hersteller in Ihre DFMund<br />
DRC-Regeln berücksichtigen.<br />
Am wichtigsten ist jedoch die Verwendung<br />
von Normen wie der IPC-<br />
2223 zur Kommunikation mit Ihren<br />
Herstellern.Die Fertigungs daten<br />
müssen zur Übergabe an Ihren<br />
Hersteller zusammengestellt werden.<br />
Das Format Gerber kann bei<br />
starren PCBs funktionieren, aber bei<br />
komplexeren Rigid-Flex-Baugruppen<br />
empfehlen sowohl die Anbieter<br />
von PCB-Software-Werkzeugen<br />
als auch Hersteller die Verwendung<br />
von intelligenten Datenaustauschformaten.<br />
Die beiden beliebtesten<br />
intelligenten Formate sind ODB++<br />
(Version 7 oder neuer) und IPC-2581,<br />
weil diese Anforderungen an den<br />
Lagenaufbau beinhalten.<br />
Werden Sie Experte für<br />
Rigid-Flex-Designs<br />
Wearables erfordern das, was<br />
herkömmliche PCBs nicht leisten<br />
können: Biegsamkeit, Dehnbarkeit<br />
und Beweglichkeit beim Tragen oder<br />
bei der Anbringung am menschlichen<br />
Körper. Kombinationen aus<br />
starren PCBs, auf denen der Großteil<br />
oder alle Bauteile platziert sind,<br />
werden durch flexible Teile verbunden,<br />
die sich bei Körperbewegungen<br />
biegen lassen und den Designern<br />
die Ausführung faltbarer 3D-Baugruppen<br />
ermöglichen.<br />
Das Design flexibler Leiterplatten<br />
birgt mehr Herausforderungen als<br />
die Entwicklung starrer Leiterplatten.<br />
Am wichtigsten ist der Lagenaufbau:<br />
Er muss funktionsgerecht<br />
aber auch langfristig zuverlässig<br />
sein. Da bei der Biegung starke<br />
Kräfte auf das Kupfer wirken, müssen<br />
Sie mit Verfahren arbeiten, welche<br />
die Leiterbahnen und Pads verstärken<br />
und die Haftkraft gewährleisten.<br />
Schließlich müssen Sie sowohl<br />
bei der Suche nach und der Kommunikation<br />
mit Rigid-Flex-Herstellern<br />
sorgfältiger arbeiten.<br />
Altium Designer bietet das reichhaltigste<br />
Werkzeugangebot für die<br />
Arbeit mit Rigid-Flex-Designs. Sie<br />
können den Lagenaufbau definieren<br />
und und 3D-Modelle des PCBs<br />
erstellen. Tropfenförmige Pads und<br />
Zuverlässigkeitsoptimierungsverfahren<br />
lassen sich schnell und einfach<br />
realisieren. Und zur vollständigen<br />
Übergabe an die Fertigung können<br />
Sie Ihrere Herstellungs-Ausgabedaten<br />
entweder im Format ODB++<br />
oder IPC-2581 erstellen. ◄<br />
Bild 2: Üblicherweise werden<br />
beim Rigid-Flex-Design die Bauteile<br />
auf den starren Teilen der<br />
Leiterplatte verbaut, die dann<br />
mit flexiblen Teilen verbunden<br />
werden. Diese ermöglichen das<br />
Biegen der Baugruppe<br />
Bild 3: PCB-Design-Software sollte die Arbeit an der gesamten Baugruppe ermöglichen.<br />
Hier befinden sich die starren Leiterplatten jeweils an den Enden und sind durch einen zweischichtigen<br />
flexiblen Teil miteinander verbunden<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
37
Software<br />
Neue Chancen in der Medizintechnik<br />
Cloud und Application Managed Services für den Mittelstand<br />
lastung oder durchgängige Datenund<br />
Kostentransparenz: Enterprise-<br />
Resource-Planning (ERP) ist zu<br />
einem echten Erfolgsfaktor herangewachsen.<br />
Experten empfehlen insbesondere<br />
kleineren Unternehmen, ERP-Systeme<br />
aus der Cloud zu beziehen.<br />
Der Grund: Die klassischen, lokal<br />
installierten ERP-Systeme erfordern<br />
einen hohen Wartungsaufwand<br />
und sind häufig nur schwer<br />
an neue Markterfordernisse anpassbar.<br />
Heterogene Systeme oder Insellösungen<br />
behindern die Integration<br />
und Digitalisierung von Unternehmensabläufen,<br />
etwa für den Aufbau<br />
neuer Geschäftsmodelle oder eine<br />
Industrie 4.0-Fertigung.<br />
Autor:<br />
Jens Fröhlich,<br />
Branchenmanager<br />
Medizintechnik<br />
oxaion gmbh<br />
www.oxaion.de<br />
Drei von vier Unternehmen in<br />
Deutschland nutzen bereits Cloud<br />
Services, um ihre Wettbewerbsfähigkeit<br />
zu sichern. Diesem Trend<br />
können sich auch die kleinen und<br />
mittleren Unternehmen (KMU)<br />
nicht entziehen. Zu groß sind die<br />
wirtschaftlichen und strategischen<br />
Vorteile - und der Handlungsdruck.<br />
So führen beispielsweise in der<br />
Medizintechnik die Digitalisierung,<br />
verschärfte regulatorische Vorschriften<br />
und Trends wie individuelle und<br />
intelligente Produkte zu komplexen<br />
Herausforderungen, die mit einem<br />
„weiter so“ kaum zu bewältigen sind.<br />
Der Zeitdruck, knappe Budgets und<br />
die angespannte Personaldecke<br />
erschweren es vor allem den kleineren<br />
Unternehmen, mit der stetig<br />
steigenden Frequenz von technologischen<br />
und fachlichen Veränderungen<br />
Schritt halten zu können. Sie<br />
müssen daher Wege finden, wie sie<br />
die neuen Anforderungen meistern,<br />
ohne ihr hohes Innovationstempo<br />
und damit ihre Wettbewerbsfähigkeit<br />
zu gefährden.<br />
Cloud Computing<br />
In diesem Kontext gewinnt Cloud<br />
Computing, und hier insbesondere<br />
cloud-basierte ERP-Software, immer<br />
mehr an Bedeutung. Darüber können<br />
Unternehmen direkt vom Hersteller<br />
genau die IT-Funktionen als<br />
Service nutzen, die sie brauchen,<br />
um ihre Geschäftsprozesse schneller<br />
und einfacher an neue Vorschriften<br />
oder Marktgegebenheiten anzupassen.<br />
Und dies, ohne die interne<br />
IT-Infrastruktur teuer aufrüsten oder<br />
in zusätzliche IT-Fachkräfte investieren<br />
zu müssen.<br />
Hinzu kommt, dass die Cloud-<br />
ERP-Anbieter sowohl beim Thema<br />
Datensicherheit und -schutz als auch<br />
beim Angebotsportfolio nachgelegt<br />
haben, das sich jetzt genau auf die<br />
individuellen Bedürfnisse der KMU<br />
anpassen lässt. Optionale Application<br />
Managed Services erhöhen<br />
den Nutzen weiter. Damit entwickelt<br />
sich die Cloud immer mehr<br />
zu einer attraktiven Alternative zur<br />
traditionellen Inhouse-IT.<br />
Dieses Whitepaper gibt einen<br />
Überblick über die Chancen und<br />
Möglichkeiten, die ERP-Lösungen<br />
in der Cloud zur Prozessoptimierung<br />
und Kostenersparnis eröffnen.<br />
Warum ERP-Software aus<br />
der Cloud?<br />
Cloud-ERP schafft Freiraum für<br />
neue Geschäftschancen. Denn die<br />
Cloud-Nutzung birgt eine Reihe von<br />
Vorteilen, die mit einer Inhouse-<br />
Lösung („On-Premises“) schlicht<br />
nicht möglich wären. Ob Echtzeitzugriff<br />
auf Informationen, vereinfachte<br />
Stammdatenverwaltung, automatisierte<br />
Workflows, kürzere Durchlaufzeiten,<br />
bessere Kapazitätsaus-<br />
Neue Geschäftschancen<br />
und höhere Wertschöpfung<br />
Cloud-ERP hingegen kann als<br />
Motor für neue Geschäftschancen<br />
und eine höhere Wertschöpfung<br />
dienen. Der wohl wichtigste Vorteil:<br />
Unternehmen können leistungsfähige,<br />
auf ihre Branche und Anforderungen<br />
zugeschnittene Software<br />
samt der für den Betrieb notwendigen<br />
Hardware nach Bedarf auf<br />
Mietbasis nutzen. Anstelle langfristiger<br />
Kapitalbindung treten planbare<br />
Betriebskosten.<br />
Die Einführung neuer Funktionen<br />
oder die Nutzung von wettbewerbsdifferenzierenden<br />
Technologien<br />
wie Data Analytics oder<br />
künstliche Intelligenz (KI) geht deutlich<br />
schneller. Das IT-Personal kann<br />
sich statt auf die Instandhaltung auf<br />
strategische Initiativen konzentrieren,<br />
zum Beispiel auf die Einbindung<br />
von Geschäftspartnern und<br />
Kunden. Denn alle Aufgaben rund<br />
um den Betrieb und die Weiterentwicklung<br />
der Lösung Übernimmt der<br />
Cloud-Anbieter. Bild 1 zeigt die Vorteile<br />
im Überblick.<br />
Inhouse-IT („ON-PREM“)<br />
und Cloud im Kurzcheck<br />
Inhouse- und Cloud-ERP bieten<br />
den gleichen Funktionsumfang<br />
- unterscheiden sich jedoch bei den<br />
Kosten und Chancen.<br />
Der Umstieg auf die Cloud ist<br />
im Grunde nichts anderes als eine<br />
38 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Software<br />
ERP-Anbieter entlasten IT-Personal und schaffen Freiraum<br />
für strategische Aufgaben.<br />
ger Individualisierungsmöglichkeiten.<br />
Hinzu kommt die Abhängigkeit von<br />
einer ausreichenden Bandbreite für<br />
die Internetverbindung.<br />
Welche Cloud für welche<br />
Anforderungen?<br />
Unternehmen haben verschiedene<br />
Möglichkeiten, Cloud-Services<br />
von einem Anbieter zu beziehen.<br />
In der Praxis Überwiegen drei<br />
Hauptkonzepte (Bild 2).<br />
Individuelle Beratung<br />
Empfehlung: eine individuelle<br />
Beratung vom Cloud-ERP-Anbieter<br />
ist sinnvoll<br />
Welches Cloud-Modell das Beste<br />
für ein Unternehmen ist, lässt sich<br />
nicht pauschal beantworten. Es<br />
hängt von verschiedenen, individuellen<br />
Bedingungen und Anforderungen<br />
ab, z. B. von der Bestands-IT-<br />
Infrastruktur, der Unternehmens- und<br />
der Marktdynamik sowie Sicherheitsund<br />
Datenschutzanforderungen.<br />
Bild 1: Merkmale im Überblick<br />
Was sollten Unternehmen<br />
von einem Cloudanbieter<br />
erwarten?<br />
Umverteilung von Aufgaben und<br />
Verantwortlichkeiten. Klassische<br />
Inhouse-IT bedeutet volle Kontrolle<br />
- damit aber auch den vollen Aufwand<br />
für den Eigenbetrieb samt aller<br />
damit verbundenen Konsequenzen.<br />
Daher gilt es, Kosten und Nutzen<br />
gut abzuwägen (Tabelle 1).<br />
Knackpunkt Sicherheit<br />
Gerade KMUs sind zurückhaltend,<br />
die Kontrolle und den Schutz<br />
ihrer Daten aus der Hand zu geben.<br />
Dem steht entgegen, dass Maßnahmen<br />
wie Zugangskontrollen, Brandschutz,<br />
unterbrechungsfreie Stromversorgung<br />
(USV), automatische<br />
Backups, georedundante Speicherung<br />
und End-to-Endverschlüsselung<br />
für weniger Sicherheitsvorfälle<br />
in der Cloud (Quelle: Cloud-Monitor<br />
2020) sorgen als inhouse.<br />
Die Praxis zeigt: Unternehmensdaten<br />
sind bei professionellen<br />
Cloud-Anbietern in der Regel besser<br />
geschützt als im eigenen Serverraum.<br />
Die Cloud bietet neue<br />
Chancen<br />
beispielsweise<br />
• Schnellere Bereitstellungszyklen<br />
von neuen Technologien und Funktionen,<br />
die gebraucht werden.<br />
• Mobiler Zugriff auf Prozesse und<br />
Funktionen.<br />
• Einfachere Anbindung von Standorten<br />
und Geschäftspartnern.<br />
• Echtzeit-Transparenz über Abteilungsgrenzen<br />
hinweg etwa zur<br />
Umsetzung von Compliance-<br />
Richtlinien wie beispielsweise die<br />
lückenlose Rückverfolgbarkeit.<br />
• Integration aller Daten- und Informationsquellen<br />
innerhalb eines<br />
Unternehmens z. B. für mehr Agilität<br />
in der Fertigung.<br />
• Innovationen und neue Geschäftsmodelle.<br />
Je umfassender und vernetzter<br />
die Datenbasis, desto einfacher<br />
ist es z. B. für ein Medtech-<br />
Unternehmen, datenbasierte Services<br />
wie ein Remote Monitoring<br />
oder vorausschauende Wartung<br />
(Predictive Maintenance) für seine<br />
Produkte anzubieten und zusätzlichen<br />
Umsatz zu generieren.<br />
Im Vergleich zum Inhouse-System<br />
bietet die Cloud jedoch weni-<br />
Die Entscheidung für ein modernes<br />
ERP-System aus der Cloud<br />
liefert einen wertvollen Beitrag zur<br />
Zukunftssicherheit eines Unternehmens.<br />
Umso wichtiger ist die Wahl<br />
des richtigen Cloud-ERP-Anbieters.<br />
Bei der Anbieter-Evaluierung sollten<br />
sowohl die klassischen ERP-Kompetenzen<br />
als auch die Cloud-Kompetenzen<br />
abgefragt werden.<br />
Klassische Anforderungen<br />
• Ist das ERP-System auf KMU<br />
geschnitten (z. B. vorkonfiguriert)?<br />
• Ist es individuell anpassbar/<br />
erweiterbar?<br />
• Verfügt der Anbieter Über eine<br />
hohe Branchenexpertise?<br />
• Wird das ERP-System regel mäßig<br />
weiterentwickelt?<br />
Kosten Inhouse Cloud<br />
Anschaffung<br />
Verhältnismäßig hohe Investitionen in Lizenz- und<br />
Hardwarekauf (CapEx)<br />
Aktualisierung Software Updateprojekt inklusive<br />
Modernisierung Hardware<br />
Alle 3 bis 5 Jahre Investitionen in neue Hardware/<br />
IT-Infrastruktur<br />
ERP-Funktionen nach Bedarf auf<br />
Monatsbasis mieten und bezahlen (OpEx)<br />
inklusive<br />
Sicherheit Investitionen für IT-Security, z. B. für Server und Backups inklusive<br />
Tabelle 1<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
39
Software<br />
Durchführung des Release-Wechsels<br />
(turnusmäßig alle drei Jahre)<br />
inkl. der anfallenden technischen<br />
und installationsbezogenen Arbeiten.<br />
CMS = Customization<br />
Managed Services<br />
Fokus:<br />
Kundenspezifische Erweiterungen<br />
Umfassende Wartungsleistungen<br />
für kundenindividuelle ERP-Funktionen<br />
und -Schnittstellen einschließlich<br />
der Migration bei einem<br />
Release-Wechsel sowie proaktive<br />
Fehlersuche und -behebung.<br />
„Wählen Sie das Paket, welches<br />
genau zu Ihnen passt. Stimmen Sie<br />
es auf Ihre Anforderungen, Ressourcen<br />
und Ihren Bedarf ab - jederzeit<br />
flexibel.“<br />
Bild 2: Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Cloud-Services von einem Anbieter zu beziehen. In der Praxis überwiegen<br />
diese drei Hauptkonzepte.<br />
• Verfügt es über Standardschnittstellen<br />
für die Integration?<br />
• Verfügt der Anbieter Über Kompetenz<br />
in neuen Technologien<br />
(z. B. KI)?<br />
Cloud-Anforderungen<br />
• Werden die Daten in der EU oder,<br />
noch besser, in Deutschland nach<br />
DSGVO gehostet?<br />
• Deckt der Anbieter das gesamte<br />
Sourcing-Portfolio ab (Public,<br />
Private, Hybride Cloud)?<br />
• Ist der Anbieter mit den regulatorischen<br />
und gesetzlichen Anforderungen<br />
der Branche vertraut?<br />
• Erfüllt der Rechenzentrumspartner<br />
des ERP-Anbieters die Standards<br />
für einen Hochsicherheitsbetrieb<br />
(z. B. Zertifizierung nach<br />
ISO-Norm 27001)?<br />
• Ist ein Hochverfügbarkeitsbetrieb<br />
gewährleistet?<br />
Application<br />
Managed Services -<br />
Massgeschneidert für<br />
maximalen Nutzen<br />
Application Managed Services<br />
(AMS) sorgen dafür, dass die ERP-<br />
Lösung - inhouse, in der Cloud oder<br />
beides kombiniert -“ genau nach den<br />
Anforderungen, Vorgaben und Wünschen<br />
des Kundenunternehmens<br />
betrieben wird. AMS umfassen in der<br />
Regel Tätigkeiten rund um den Betrieb,<br />
die Wartung und das Customizing der<br />
ERP-Lösung, die nicht vom Standardsupport<br />
des Anbieters abgedeckt sind,<br />
und die üblicherweise von der eigenen<br />
IT-Organisation des Unternehmens<br />
erledigt werden müssen. Sie schaffen<br />
weiteren Freiraum und ermöglichen<br />
es dem Kundenunternehmen,<br />
stets mit einem aktuellen und bestmöglich<br />
auf seine Bedürfnisse abgestimmten<br />
ERP-System zu arbeiten.<br />
Durch ihren modularen Aufbau<br />
sind die einzelnen Servicepakete<br />
flexibel miteinander kombinierbar.<br />
Software as a Service<br />
SMS = Software Managed<br />
Services<br />
Fokus:<br />
• First & Second<br />
• Level Support<br />
Individuelle ERP-Erweiterungen<br />
und Anpassungen inkl. Datenbankpflege<br />
und Anwendungsmanagement,<br />
Schnittstellen-Monitoring, Systemvalidierung,<br />
Pflege des Berechtigungskonzepts<br />
u. v. m.<br />
UMS = Upgrade Managed<br />
Services<br />
Fokus:<br />
Release-Wechsel<br />
Die Cloud unter<br />
regulatorischen<br />
Anforderungen in der<br />
Medizintechnik<br />
Noch vor einigen Jahren war es<br />
kaum denkbar, dass Unternehmen<br />
aus der Medizintechnik ihre Softwarelösungen<br />
extern betreiben. Der<br />
Schutz und die Lokalität von sensiblen<br />
Daten und Know-how sowie<br />
die Einhaltung von regulatorischen<br />
Anforderungen waren oft genannte<br />
Hinderungsgründe.<br />
Inzwischen hat sich die Situation<br />
jedoch deutlich verändert. Die<br />
Cloud-Anbieter haben reagiert und<br />
das Angebot erweitert, z. B. um<br />
eine End-to-End-Verschlüsselung<br />
und Sicherheitsstandards, die im<br />
Rahmen von Zertifizierungen regelmäßig<br />
geprüft werden. So zeigen<br />
aktuelle Studien, dass in der Cloud<br />
weniger Sicherheitsvorfälle vorkommen<br />
als bei einer lokal installierten<br />
IT.<br />
Mittelständische Cloud-ERP-<br />
Anbieter garantieren über direkt<br />
mit dem Rechenzentrumsbetreiber<br />
geschlossene, vertraglich festgelegte<br />
Qualitätsstandards (Service<br />
Level Agreements) die Einhaltung<br />
strenger Datenschutz- und Datensicherheitsstandards<br />
(z. B. DSGVO)<br />
sowie weiterer Vorgaben (z. B.<br />
Hochverfügbarkeit des ERP-Systems).<br />
Diese Service Level Agreements<br />
(SLAs) sollten Bestandteil<br />
des Vertrages zwischen Medtech-<br />
Unternehmen und ERP-/Cloud-<br />
Anbieter sein.<br />
40 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Software<br />
Bild 3: Die vorkonfigurierte Lösung ist sofort einsetzbar und verringert den Aufwand um<br />
70 %.<br />
Rollen und Aufgaben<br />
• Rechenzentrum<br />
- Zertifizierter<br />
Hochsicherheitsbetrieb (ISO<br />
27001)<br />
• ERP-/Cloud-Anbieter<br />
- Generalunternehmer für<br />
Software, Projekt und<br />
IT-Betrieb im Rechenzentrum<br />
- Installationsqualifizierung<br />
- Eigenes QM-System<br />
• Medtech-Unternehmen<br />
- Projektorganisation unddurchführung<br />
- Validierung der Prozesse im<br />
Softwaresystem<br />
Achtung: In regulierten Branchen<br />
wie der Medizintechnik ist es<br />
in Bezug auf den Datenschutz wichtig,<br />
wo die Cloud betrieben wird.<br />
Ein Rechenzentrum in Europa,<br />
oder noch besser in Deutschland,<br />
ist ein Muss.<br />
Vorteile der Cloud-Nutzung<br />
• Kosten: Eliminiert die Kosten für<br />
den Kauf von Hard- und Software,<br />
Setup und den Betrieb<br />
sowie für Strom und Kühlung rund<br />
um die Uhr<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
• Geschwindigkeit: Gibt Unternehmen<br />
hohe Flexibilität und entlastet<br />
die Kapazitätsplanung<br />
• Globaler Maßstab: Die Fähigkeit,<br />
in der Cloud elastisch zu skalieren,<br />
stellt immer die richtige Menge<br />
an IT-Ressourcen zur Verfügung<br />
• Produktivität: Macht viele<br />
Zusatzaufgaben Überflüssig<br />
- Teams können sich mehr auf<br />
wesentliche Geschäftsziele konzentrieren<br />
• Zuverlässigkeit: Die Cloud macht<br />
Datensicherung, Notfall-Wiederherstellung<br />
und die Geschäftskontinuität<br />
deutlich einfacher und<br />
kostengünstiger<br />
• Performance: Die größten Cloud<br />
Services laufen auf einem weltweiten<br />
Netzwerk sicherer Rechenzentren<br />
und bieten schnelle und<br />
effiziente Computerhardware<br />
ERP-System für<br />
Medizintechnik in der Cloud<br />
Cloud-ERP schafft Freiraum für<br />
neue Geschäftschancen. Denn die<br />
Cloud-Nutzung birgt eine Reihe von<br />
Vorteilen, die mit einer Inhouse-<br />
Lösung („On-Premises“) schlicht<br />
nicht möglich wären.<br />
Gerade kleinere<br />
Medtech-Unternehmen<br />
spüren<br />
den Druck, den die<br />
neue DIN EN ISO<br />
13485:2016 und die<br />
neue Medical Device<br />
Regulation (MDR) in<br />
Bezug auf die Computer-System-Validierung<br />
(CSV), Unique<br />
Device Identification<br />
(UDI) und EUDAMED<br />
ausüben.<br />
Eine branchenspezifische<br />
ERP-Software<br />
aus der Cloud nimmt<br />
die Brisanz und sorgt<br />
für Entlastung. Insbesondere<br />
wenn sie<br />
die Dokumentationen<br />
inklusive eines Validierungs-Packages<br />
mitliefert.<br />
So reduziert<br />
beispielsweise oxaion<br />
easy Medizintechnik<br />
den Validierungsaufwand<br />
um bis zu<br />
70 Prozent.<br />
Eine auf KMU zugeschnittene<br />
ERP-Branchenlösung<br />
in der<br />
Cloud verfügt über folgende<br />
Merkmale:<br />
Funktionalität<br />
• Dokumentation plus Validierungs-<br />
Package inklusive<br />
• Verwaltung und (Rück)Verfolgung<br />
von Chargen- und Seriennummern<br />
• Audit Trail<br />
• UDI-Erstellung und EUDAMED-<br />
Unterstützung<br />
Bild 4: Alles im Blick<br />
• Electronic Signature<br />
• Dokumentenmanagementsystem<br />
• Zusätzliche Systemumgebung für<br />
Test und Validierung<br />
Bereitstellung<br />
• Private Cloud gehostet in einem<br />
zertifizierten Rechenzentrum in<br />
Deutschland<br />
• Vorkonfiguriert und schnell einsetzbar<br />
• Keine Investition in Hardware,<br />
Betriebssystem und Datenbank<br />
- alles inklusive<br />
• Support und Weiterentwicklung<br />
inklusive<br />
• Monatliches Mietmodell<br />
• Optionales Servicepaket<br />
Monatliche Miete schafft den Freiraum,<br />
den mittelständischeUnternehmen<br />
brauchen.<br />
Empfehlung<br />
Für ein Medtech-Unternehmen<br />
eignet sich eine Private Cloud am<br />
besten. Ein wesentlicher Vorteil der<br />
Private Cloud ist, dass die ERP-Software<br />
auf einer dezidierten Plattform<br />
läuft. Die Zuordnung von Betriebssystemumgebung<br />
und Datenbank ist<br />
pro Implementierung sauber geregelt<br />
und strukturiert.<br />
Bis zu 70 Prozent geringerer<br />
Aufwand<br />
Mit einer vorkonfigurierten und voll<br />
validierungsfähigen Lösung (Bild 3)<br />
können die hohen Anforderungen<br />
für Medizintechnik-Unternehmen auf<br />
einfache Weise umgesetzt werden.<br />
Außerdem sichert man sich die sich<br />
volle ERP-Funktionalität mit attraktiver<br />
Finanzierung. ◄<br />
41
Software<br />
Die Bedeutung von Pflichtenheften bei<br />
Software-Einführungen in der Medizintechnik<br />
Warum die Nutzung von Pflichtenheften, in Bezug auf vertragliche und regulatorische Aspekte, ein wichtiger<br />
Bestandteil eines erfolgreichen Projektes ist.<br />
Im Rahmen der regulatorischen<br />
Anforderungen haben viele das<br />
Stichwort „Pflichtenheft“ schon einmal<br />
gehört. Dabei passiert es nicht<br />
selten, dass die Begriffe Lastenheft<br />
und Pflichtenheft verwechselt werden,<br />
daher gehen wir hier auch einmal<br />
kurz auf die Begrifflichkeiten ein.<br />
Pflichtenheft<br />
In den Pflichtenheften gehen die<br />
Softwareanbieter auf die Anforderungen<br />
(Lastenheft) ein, die vom<br />
Medizintechnik-Unternehmen an<br />
die, beispielsweise neue Unternehmenssoftware<br />
gestellt werden. Dabei<br />
sollte die Umsetzung der Anforderung<br />
so beschrieben sein, dass es<br />
für Mitarbeiter oder Key-User auch<br />
verständlich ist. Aus regulatorischer<br />
Sicht wird im Rahmen der Computer<br />
System Validierung neben dem/den<br />
Pflichtenheft(en) auch ein Lastenheft<br />
gefordert. Dies ist die Basis<br />
aller weiteren Prozesse.<br />
Pflichtenheft unterteilen<br />
Auch wenn es oft nur ein Lastenheft<br />
(LH) gibt, empfiehlt es sich,<br />
dieses LH in mehrere zu erstellende<br />
Pflichtenhefte umzusetzen.<br />
Dies ermöglicht einzelne Prozesse<br />
fachbereichsbezogen zu unterteilen<br />
und die Pflichtenhefte dann<br />
auch entsprechend zu finalisieren<br />
und unterschreiben zu lassen. Die<br />
unterschriebenen Pflichtenhefte<br />
sind dann die Basis für die weitere<br />
Projektumsetzung.<br />
Das, was in den Pflichtenheften<br />
gemeinsam verabschiedet wurde,<br />
dient als Basis für die Umsetzung<br />
durch den Softwareanbieter. In<br />
dieser Phase ist viel Sorgfalt vom<br />
Medizintechnik-Unternehmen notwendig,<br />
um sicherzustellen, dass<br />
wirklich alle Anforderungen dokumentiert<br />
sind. Abweichungen von<br />
den Pflichtenheften haben im weiteren<br />
Projektverlauf häufig Auswirkungen<br />
auf die Projektlaufzeit und<br />
das Budget.<br />
Lastenheft<br />
Aus unserer Erfahrung ist es für<br />
kleine und mittelständische Unternehmen<br />
oft schwer, ein qualifiziertes<br />
Lastenheft (oder Anforderungsprofil)<br />
zu erstellen. Manchmal werden<br />
externe Berater in Anspruch genommen,<br />
häufig ist dies auch nicht der<br />
Fall oder gar nicht möglich.<br />
Oxaion hat für die verschiedenen<br />
Fälle Vorgehensweisen entwickelt,<br />
die sicherstellen, dass die entsprechende<br />
Dokumentation im Projekt<br />
erstellt wird. Dazu dienen unterschiedliche<br />
Projektvorgehen, differenzierte<br />
Vorlagen oder ganz<br />
eigene Projektvorgehensmodelle<br />
wie bei oxaion easy Medizintechnik.<br />
oxaion gmbh<br />
info@oxaion.de<br />
www.oxaion.de<br />
Sicherheits-Zertifizierung für die statische Code-Analyse der Axivion Suite<br />
Axivion freut sich über die<br />
Sicherheits-Zertifizierung für das<br />
Statische-Code-Analyse(SCA)-<br />
Package der Axivion Suite nach<br />
ISO 26262 bis ASIL D, IEC 61508<br />
bis SIL 4 und IEC 62304 bis Class<br />
C durch SGS-TÜV Saar. Softwareentwicklern<br />
von Automotive- und<br />
Medizintechnik-Anwendungen<br />
sowie anderen elektronischen<br />
Systemen mit strengen Functional-Safety-Vorgaben<br />
steht damit<br />
ein leistungsstarkes Toolset zur<br />
Verfügung, das vom Projektstart<br />
bis über alle Software-Updates<br />
und -Upgrades hinweg die Einhaltung<br />
höchster Sicherheits-Standards<br />
gewährleistet. Das Zertifikat<br />
gilt für die Axivion Suite ab<br />
Release 7.1.<br />
Klassifizierung und<br />
Qualifizierung<br />
Entwickler von sicherheitskritischer<br />
Software achten – unabhängig<br />
von einer Zertifizierung –<br />
bei der Auswahl ihrer Tools auf<br />
deren Klassifizierung und Qualifizierung<br />
für den jeweiligen Anwendungsbereich.<br />
Das zertifizierte<br />
SCA-Package der Axivion Suite<br />
erfüllt die Anforderungen aus der<br />
ISO 26262:2018 bis ASIL D, der<br />
IEC 61508 bis SIL 4 und der IEC<br />
62304 bis Class C mit automatisierten<br />
Checks für die Codierrichtlinien<br />
MISRA C, MISRA C++ und<br />
AUTOSAR C++14.<br />
Axivion<br />
www.axivion.com<br />
42 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Miniatur-Tubularmotor mit integrierter Antriebselektronik<br />
Komponenten<br />
MACCON<br />
www.maccon.de<br />
Die Firma Maccon lanciert die<br />
NLi-Familie von miniaturisierten<br />
Tubularmotoren mit integrierter<br />
Antriebselektronik und vervollständigt<br />
somit die bisherige NL-Serie.<br />
Bei den Motoren handelt es sich um<br />
kompakte CE-zertifizierte Linearantriebe<br />
mit Direktantrieb. Die miniaturisierten<br />
Tubularmotoren NLI haben<br />
erstmals einen leistungsstarken<br />
Servoregler mit Positionierungs-<br />
Funktionen und CANopen Feldbusschnittstelle<br />
in dem Motor integriert.<br />
Die Leistungsspannung kann<br />
24 bzw. 48 VDC sein. Sie werden<br />
eingesetzt, um kleine Pneumatikzylinder<br />
zu ersetzen und dadurch<br />
die zentrale Druckluftversorgung<br />
einzusparen. Dazu ist eine deutlich<br />
bessere Positionsregelung mit<br />
der elektrischen Antriebstechnik zu<br />
erreichen. Ein entscheidender Vorteil<br />
der NLI Tubularmotoren mit integrierter<br />
Antriebselektronik ist, dass<br />
keine externe Antriebselektronik<br />
abseits des Motors untergebracht<br />
werden muss. Der Motor braucht nur<br />
die DC-Spannungsversorgung und<br />
Feldbus. Die Motoren sind leicht in<br />
bestehende Anwendungen integrierbar<br />
(vgl. Plug&Play-Lösung) und<br />
punkten mit einer hohen Beschleunigung<br />
und hohen Geschwindigkeiten.<br />
Die miniaturisierten Tubularmotoren<br />
stellen eine Komplettlösung für die<br />
pharmazeutische und medizinische<br />
Industrie sowie für allgemeine Automatisierungsaufgaben<br />
dar. Der Hersteller<br />
der Motoren ist die Fa. NiLAB<br />
aus Österreich. Maccon ist Vertriebspartner<br />
für den deutschsprachigen<br />
Raum. ◄<br />
Sehr kleiner Resonator mit extrem geringen ESR<br />
muRata Electronics, ein Partner<br />
von Coftec, hat den bis dato nach<br />
eigenen Angaben weltweit kleinsten,<br />
auf der MEMS Technology basierenden<br />
Resonator mit den Abmessungen<br />
0,9 x 0,6 x 0,3 mm und einer<br />
Taktfrequenz von 32.768 kHz entwickelt.<br />
Neben der kleinen Abmessung<br />
liegen die Vorteile des Resonators<br />
gegenüber konventionellen Uhrenquarzen<br />
im sehr niedrigen equivalenten<br />
Serienwiderstand (ESR), exzellenter<br />
Frequenztoleranz, stark<br />
verbesserten Tempertur-stabilität,<br />
sowie in einem niedrigen<br />
Stromverbrauch.<br />
Aufgrund des geringen ESR<br />
und des daraus basierenden<br />
geringeren Stromverbrauchs<br />
eignet sich der Resonator<br />
besonders gut für Anwendungen,<br />
in denen lange Batterielaufzeiten<br />
benötigt werden,<br />
wie z. B. Smart Cards<br />
/ Payment Cards, Medical<br />
Patch, Wearables, IoT, Wireless<br />
Modules sowie Embedded<br />
im IC und RTC.<br />
Durch die zwei bereits<br />
integrierten Lastkapazitäten und<br />
des kompakten Gehäuses hat der<br />
Resonator eine Grundfläche von<br />
lediglich 0,70 mm², was verglichen<br />
mit einem konventionellen Uhrenquarz<br />
(1,2 mm x 1,0 mm) und zwei<br />
zusätzlichen externen Lastkapazitäten<br />
eine Platzersparnis von bis zu<br />
65 % auf dem PCB ermöglichet. Der<br />
so gewonnene zusätzliche Raum<br />
kann u. a. für eine größere Batterie<br />
oder einen kleineren Formfaktor<br />
des PCBs genutzt werden.<br />
Die coftech GmbH kooperiert<br />
seit mehr als 28 Jahren als Spezial-Distributor<br />
für Time-and-Frequency-Produkte<br />
mit der Fa. muRata<br />
(TEW). Seit 40 Jahren beschäftigt<br />
sich das Unternehmen mit Quarzkomponenten<br />
und hat durch seine<br />
langjährige Erfahrung schon zahlreiche<br />
Probleme lösen können.<br />
Coftech GmbH<br />
info@coftech.de<br />
www.coftech.de<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
43
Komponenten<br />
Zuverlässige Steckverbinder für die<br />
Medizintechnik<br />
High-Speed Datenübertragung und EM-Schutz treffen auf maximale Robustheit<br />
Bild 1: Die Zero8-Steckverbinder sind in vielen Varianten erhältlich<br />
Big Data hält Einzug in die Medizintechnik:<br />
größere Datenmengen<br />
und höhere Übertragungsgeschwindigkeiten<br />
sind notwendig,<br />
um das Sammeln und die Analyse<br />
von Daten, Vernetzung, hochauflösende<br />
Bildgebung oder sogar<br />
künstliche Intelligenz zu integrieren.<br />
Zur elektrischen Kontaktierung und<br />
Verbindung der in den notwendigen<br />
Hochleistungsrechnern enthaltenen<br />
Leiterplatten sind leistungsfähige,<br />
jedoch gleichzeitig robuste High-<br />
Speed-Steckverbinder notwendig.<br />
Zero8 SMT-Leiterplattensteckverbinder<br />
Die Zero8 SMT-Leiterplattensteckverbinder<br />
bieten hier mehrere<br />
Vorteile. Durch ihre kompakte Bauweise<br />
und ein Raster von 0,8 mm<br />
sparen sie Platz und Gewicht. Bei<br />
bis zu 16 Gbit/s Datenübertragungsrate<br />
garantieren sie eine ausgezeichnete<br />
Signalqualität. Die optionale<br />
Schirmung sorgt dabei für<br />
störungsfreie Signale und schützt<br />
sowohl die Steckverbinder selbst,<br />
wie auch umliegende Komponenten<br />
vor elektromagnetischen Einwirkungen.<br />
Große Variantenvielfalt<br />
Geschirmte und ungeschirmte<br />
Zero8-Stecker sind zudem untereinander<br />
kompatibel und können frei<br />
kombiniert werden. Gewinkelte und<br />
gerade Varianten sowie eine große<br />
Auswahl an unterschiedlichen Bauhöhen<br />
und Polzahlen ermöglichen<br />
maximale Freiheit im Leiterplattendesign<br />
und der Baugruppengestaltung.<br />
Der auf der Leiterplatte zu verlötende<br />
Boardlock sorgt für eine<br />
sichere Verbindung des Steckers<br />
zur Platine. Gleichzeitig gewährleisten<br />
hohe Stecktoleranzen und<br />
das doppelseitige ScaleX-Kontaktsystem<br />
für eine zuverlässige Signalübertragung,<br />
auch unter Einwirkung<br />
von Schock und Vibrationen.<br />
Robust und skalierbar<br />
Maximale Skalierbarkeit, optimaler<br />
Schutz gegen elektro magnetische<br />
Strahlung sowie ausgezeichnete<br />
Robustheit bei der Installation und<br />
im Einsatz machen die Zero8-Leiterplattensteckverbinder<br />
somit perfekt<br />
für den Einsatz in der Medizintechnik.<br />
ept GmbH<br />
www.ept.de<br />
Bild 2: EMV Simulation eines ungeschirmten Steckverbinders (links) vs. eines geschirmten Steckverbinders (rechts); oben ist jeweils das elektrische, unten<br />
das magnetische Feld zu sehen<br />
44 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Komponenten<br />
IEC 60601-1 konforme Push-Pull<br />
Rundsteckverbinder<br />
ODU MINI-SNAP spart Zeit, verkürzt die Zulassungsverfahren und vereinfacht das Risikomanagement<br />
ODU GmbH & Co. KG<br />
www.odu.de<br />
Das ODU Push-Pull Rundsteckverbinder-Portfolio<br />
ODU MINI-SNAP<br />
mit robustem Metallgehäuse, einer<br />
Vielzahl von Konfigurationsmöglichkeiten<br />
und bis zu 500 Autoklavierzyklen<br />
hat eine weitere Produkterweiterung<br />
erfahren. Das Portfolio<br />
umfasst nun zusätzliche Einsätze,<br />
die speziell für die Erfüllung<br />
der nach IEC 60601-1 geforderten<br />
Anwender- und Patientenschutzstufen<br />
(2x MOOP/ 2x MOPP) entwickelt<br />
wurden. Diese Steckverbinder<br />
sind damit die erste Wahl bei der<br />
Suche nach einem Rundsteckverbinder<br />
mit Metallgehäuse für medizinische<br />
Anwendungen.<br />
Kosten reduzieren<br />
Die Zulassungsverfahren für<br />
medizinische elektrische Geräte und<br />
Systeme sind noch komplexer<br />
geworden, als sie<br />
es schon vor der Einführung<br />
der neuesten Version<br />
der IEC 60601-1<br />
Norm waren. Wenn ODU<br />
von Anfang an in den<br />
Design-In-Prozess eingebunden<br />
ist, wird nicht<br />
nur das Risikomanagement<br />
deutlich vereinfacht,<br />
sondern auch die<br />
Kosten der Produktentwicklung<br />
für Hersteller<br />
können auf ein Minimum<br />
reduziert werden. Letztendlich<br />
kann die notwendige<br />
Zeit für Zulassungsverfahren<br />
erheblich verkürzt<br />
werden, wenn Komponenten von<br />
Zulieferern bereits vollständig konform<br />
zur IEC 60601-1 sind. Das ist<br />
bei dieser Standard-Portfolio-Erweiterung<br />
von ODU der Fall.<br />
2x MOOP und 2x MOPP<br />
Die wesentlichen Vorteile bei der<br />
Wahl eines Steckverbinders mit<br />
Metallgehäuse zur Erfüllung der in<br />
der IEC 60601-1 definierten Anforderungen<br />
(2x MOOP/ 2x MOPP)<br />
sind die erweiterten elektromagnetischen<br />
Abschirmungsmöglichkeiten<br />
und die mechanische<br />
Belastbarkeit des Steckverbinders.<br />
Diese Eigenschaften gewährleisten<br />
einen sicheren Betrieb und die<br />
bestmögliche Signalqualität in den<br />
anspruchsvollsten medizinischen<br />
Umgebungen.<br />
Drei Größen<br />
Die neuen Einsätze sind in drei Größen<br />
erhältlich und bieten folgende<br />
Auswahl an Kontakten. Wweitere<br />
Kontaktvarianten sind auf Anfrage<br />
erhältlich.<br />
• Größe 1: 7 Crimpkontakte,<br />
Ø 0,7 mm, Nennspannung<br />
36 V AC oder DC<br />
• Größe 2: 12 Crimpkontakte,<br />
Ø 0,7 mm, Nennspannung<br />
48 V AC oder DC<br />
• Größe 3: 16 Crimpkontakte,<br />
Ø 0,7 mm, Nennspannung<br />
48 V AC oder DC<br />
Die Einsätze passen in den ODU<br />
MINI-SNAP Steckverbindern der<br />
Serien L & K. Reverse Gender<br />
Einsätze sind ebenfalls möglich.<br />
Die oben genannten Spannungswerte<br />
gelten für den Verschmutzungsgrad<br />
2 (IEC 60601-1). Die<br />
Nennstrombelastbarkeit ist mit 7 A<br />
angegeben.<br />
Kundenspezifische Kabelkonfektionen<br />
mit oder ohne Silikonumspritzung<br />
sind auf Anfrage ebenfalls<br />
erhältlich. Diese Produkte, zusammen<br />
mit dem erfolgreichen ODU<br />
MEDI-SNAP-Portfolio, stärken<br />
ODUs Position bei der Bereitstellung<br />
von IEC 60601-1-konformen<br />
Lösungen für die medizinische Elektroindustrie.<br />
◄<br />
pk components GmbH Vertriebspartner der Eichhoff Kondensatoren GmbH<br />
Die hessische Eichhoff Kondensatoren<br />
GmbH ist ein Hersteller<br />
von Leitungsfilter, Netzfilter<br />
und Entstörbauelementen mit<br />
rund 130 Mitarbeitern.<br />
Das in Schlitz bei Fulda ansässige<br />
Unternehmen ist ein Spezialist<br />
für die EMV-Entstörung und<br />
bietet EMV-Lösungen für viele<br />
Bereiche wie z.B. in der Industrie,<br />
Anlagenbau, Medizintechnik,<br />
E-Mobility, Haushaltselektronik<br />
und Elektrowerkzeuge. Ein<br />
herausragendes Merkmal in der<br />
Zusammenarbeit wird sein, dass<br />
die pk components ihre Kunden<br />
mit individuellen Lösungen bei kurzen<br />
Entwicklungszeiten unterstützen<br />
kann. Davon besonders können<br />
im derzeitigem Marktumfeld<br />
mittelständische Kunden (KMUs)<br />
profitieren.<br />
pk components<br />
www.pk-components.de<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
45
Komponenten<br />
Woran denken Sie bei einem Griff?<br />
Denn die neuen KN Controls Funktionsgriffe<br />
fühlen sich nicht nur unglaublich gut an, sie vereinen<br />
diese technischen Möglichkeiten direkt im<br />
Griff, so dass Sie keine weiteren Geräte dafür<br />
anschließen müssen. Sie sind ab Werk fertig<br />
montiert, die Elektronik ist verschaltet und mit<br />
herausgeführten Anschlüssen sofort einsatzbereit.<br />
Egal ob die Geräte bereits bei der Planung<br />
vorgesehen sind oder nachgerüstet werden,<br />
sie unterstützen Ihre Mitarbeiter bei wichtigen<br />
Arbeitsabläufen und sorgen für Sicherheit<br />
z. B. in der Industrie, Logistik oder in medizinischen<br />
Bereichen.<br />
Hochwertige und robuste Materialien, verschiedene<br />
Anschlussmöglichkeiten, pneumatische<br />
Varianten, individuelle Tasterbelegungen,<br />
Grifflängen und Beschriftungen machen die<br />
Funktionsgriffe zu konfigurierbaren Allroundern.<br />
Ein Griff ganz nach Ihren Vorstellungen? Kein<br />
Problem! Auf Wunsch lassen sich sogar ganz<br />
maßgeschneiderte Lösungen umsetzen.<br />
Wir denken da an Zugangskontrolle, Steuerung,<br />
Not-Halt, Meldeleuchten, Drucktaster,<br />
Sensoren, Transponder und natürlich ans Öffnen<br />
und Schließen.<br />
Kraus & Naimer GmbH<br />
sales-de@krausnaimer.com<br />
www.krausnaimer.com<br />
Transparente Polyester-Heizfolien<br />
MEDICAL<br />
CONNECTIVITY<br />
SOLUTIONS<br />
■ DISPOSABLE OR STERILIZABLE<br />
■ BRASS, ALUMINUM, PLASTIC<br />
■ IP68/HERMETIC<br />
fischerconnectors.com<br />
■ ASSEMBLED SOLUTIONS:<br />
SILICONE OR THERMOPLASTIC<br />
FISCHER CORE SERIES DISPOSABLE<br />
■ Cost-effective single-use plugs<br />
■ Modular or turnkey solution<br />
FISCHER MINIMAX SERIES<br />
■ Signal & power<br />
■ USB 3.0, Ethernet & HDMI<br />
FISCHER FREEDOM SERIES<br />
■ Low profile, easy integration<br />
■ 360° mating & fully cleanable<br />
Polyester-Heizfolien aus<br />
dem Hause Telemeter Electronic<br />
GmbH können individuell für<br />
jegliche Serien-Anwendung entwickelt<br />
und hergestellt werden.<br />
Hierzu werden die Heizmäander<br />
zwischen zwei transparenten<br />
PET-Folien geätzt und einlaminiert.<br />
Telemeter Electronic findet<br />
die passende Heizlösung für verschiedenste<br />
Anwendungen: Sei<br />
es im Bereich der Medizintechnik,<br />
der Automobilbranche oder<br />
für die Luftfahrt. Sogar in der militärischen<br />
Anwendung sind die<br />
Polyester-Heizfolien einsetzbar.<br />
Die transparenten PET-Heizfolien<br />
sind eine gute wirtschaftliche<br />
Alternative zu den Kaptonoder<br />
Silikon-Heizfolien. Die aus<br />
Polyester (PET) bestehenden<br />
Heizfolien haben eine Dicke von<br />
0,2 mm – 2 mm und einen Folienwiderstand<br />
von 10 Ω/cm². Des<br />
Weiteren beträgt ihre maximale<br />
Temperatur ≤100 °C bei einer<br />
Energiedichte von ≤0,3 W/cm²<br />
und einem Isolationswiderstand<br />
von ≥100 MΩ.<br />
Telemeter Electronic<br />
GmbH<br />
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www.telemeter.info<br />
46 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
C_DE_Medical_Meditronic_May21_108x151.indd 1 20.05.21 13:07
Komponenten<br />
Überwachungssysteme in der<br />
„Smart Nurses Station“<br />
Innodisk<br />
www.innodisk.com<br />
Ein asiatisches Unternehmen,<br />
das auf den Betrieb von Schwesternstationen<br />
spezialisiert ist,<br />
erkannte, dass seine eher traditionelle<br />
Art des Betriebs ineffizient war<br />
und viel manuelle Arbeit von den<br />
Mitarbeitern auf den Krankenstationen<br />
verlangte. Man wandte sich<br />
an Innodisk, um die Stationen mit<br />
entsprechender IT intelligent auszustatten<br />
und zu vernetzen. Ein wichtiges<br />
Kriterium an die neue „intelligente“<br />
Schwesternstation war die<br />
einfache Bedienbarkeit. Es sollte<br />
dabei nicht nur der Patientenstatus<br />
überwacht werden. Auch kritische<br />
Geräte sollten überwacht und der<br />
Zustand aller Komponenten angezeigt<br />
werden.<br />
Bei der Entwicklung gab es zahlreiche<br />
Herausforderungen. Die Benutzeroberfläche<br />
musste intuitiv und<br />
benutzerfreundlich sein, damit alle<br />
Pflegekräfte sie schnell und einfach<br />
bedienen können. Die Schwesternstation<br />
muss normalerweise manuell<br />
wichtige Batterie- und Komponenteninformationen<br />
aus den medizinischen<br />
Geräten der Einrichtung<br />
sammeln. Diese Funktion sollte integriert<br />
werden und die neue Plattform<br />
muss Echtzeitbenachrichtigungen<br />
unterstützen, um zeitnahe<br />
Statusaktualisierungen über Patienten<br />
und medizinische Geräte<br />
bereitzustellen.<br />
iCAP-Plattform<br />
Als Lösung kam die iCAP-Plattform<br />
von Innodisk zum Einsatz. Sie<br />
bietet ein intuitives Dashboard mit<br />
benutzerfreundlichen Verwaltungsfunktionen<br />
und ist überall verfügbar,<br />
auch außerhalb des Standorts. Der<br />
iCAP-Client sammelt umfassende<br />
Geräteinformationen, um sicherzustellen,<br />
dass alle Geräte normal laufen<br />
und nicht ausgefallen sind und<br />
das iCAP-Dashboard ermöglichte<br />
die Integration in Krankenpflegesysteme,<br />
um beispielsweise automatische<br />
Warnungen auszulösen,<br />
wenn Patienten die Hilfe taste drücken.<br />
Das komplette System ist so<br />
konzipiert, dass auch andere medizinische<br />
Geräte mit den relevanten<br />
Parametern einfach zu integrieren<br />
sind. Es bietet den notwendigen<br />
Schutz auf kritische Informationen<br />
und mindert das Risiko vor<br />
möglichen Sicherheitsverletzungen.<br />
Intelligente Überwachung<br />
Mit der intelligenten Cloud-<br />
Überwachungslösung von Innodisk<br />
ermöglicht die neue intelligente<br />
Schwestern station den Mitarbeitern<br />
den schnellen Zugriff auf<br />
wichtige Patienten- und Gerätedaten,<br />
wodurch der Bedarf an manueller<br />
Arbeit und Inspektion verringert<br />
wurde. Dank der Anpassungen<br />
von Innodisk konnte der Kunde mithilfe<br />
der iCAP-Plattform Informationen<br />
zu allen Geräten sammeln und<br />
so die Verwaltung und Wartung der<br />
Geräte erheblich vereinfachen. ◄<br />
Netzwerkisolator MI 2005<br />
In 5 Sekunden sind Patient,<br />
Anwender und Inventar vor<br />
gefährlichen Ableitströmen<br />
geschützt.<br />
Die Marke der Baaske Medical GmbH & Co. KG<br />
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Trennung der Netzwerkschnittstelle<br />
• Voll kompatibel zu den IEEE802.3bz Anforderungen<br />
• Kompakt und universell einsetzbar<br />
• Für jedes System mit einem Netzwerkanschluss<br />
• Günstig in der Anschaffung und effizient im Betrieb
Komponenten<br />
Konnektivität in der Industrie:<br />
Von der Pflicht zur Kür<br />
Moderne Steckverbinder werden immer mehr zu vielseitigen Technologieplattformen. Diese dienen als Enabler für<br />
Wearables und vernetzte Internet-of -Things- und Internet-of-Humans-Ökosysteme (IoT/IoH)<br />
Alle Bilder © Fischer Connectors<br />
Autor:<br />
Martin Wimmers, Geschäftsführer<br />
Fischer Connectors GmbH<br />
www.fischerconnectors.com<br />
In allen Industriezweigen steht<br />
und fällt der effiziente Betrieb mit<br />
der Qualität der Verbindungstechnik.<br />
Denn die Grundvoraussetzung<br />
für einen reibungslosen Ablauf ist,<br />
dass Daten zuverlässig zwischen<br />
Maschinen ausgetauscht werden.<br />
Da die dazu genutzten Sensoren<br />
jedoch immer kleiner werden,<br />
muss auch die Verbindungstechnik<br />
entsprechend miniaturisiert sein –<br />
und doch robust genug, damit die<br />
Datenübertragung trotz Vibrationen<br />
stabil bleibt. Hinzu kommt die wachsende<br />
Anforderung an die Modularität<br />
und multifunktionale Integrationsfähigkeit<br />
von Steckverbindern, vor<br />
allem bei industriellen Wearables.<br />
Um die Bedürfnisse der Anwender<br />
hinsichtlich Sicherheit, Robustheit,<br />
Miniaturisierung und Funktionalität<br />
zu erfüllen, braucht es neue Lösungen.<br />
Martin Wimmers erläutert die<br />
Konnektivität in der Industrie und<br />
ihre Heraus forderungen.<br />
Zuverlässige Messdaten für<br />
sicheren Betrieb<br />
Für den sicheren und effizienten<br />
Betrieb von Anlagen und Maschinen<br />
in der Robotik, der Medizintechnik<br />
oder der Automobilindustrie<br />
sind zuverlässige Messdaten<br />
unerlässlich. Besonders wichtig<br />
sind Werte, die Aufschluss darüber<br />
geben, welche Kräfte und Momente<br />
an den Achsen der Maschinen wirken.<br />
Nur so wird ein sicherer und<br />
präziser Betrieb gewährleistet. Eine<br />
bewährte Methodik, um zuverlässige<br />
Ergebnisse zu erhalten, ist dabei die<br />
Dehnungsmessstreifen-, kurz DMS-<br />
Technologie. Dafür werden häufig<br />
mehrere, beispielsweise sechs<br />
unabhängige DMS-Sensoren kombiniert.<br />
Diese sind mit Dehnungsmessstreifen<br />
in Vollbrückenschaltung<br />
ausgerüstet. Anhand der sechs<br />
Sensorsignale werden die Kräfte in<br />
den drei Achsen des Raums sowie<br />
die drei Momente um diese Achsen<br />
gemäß einer Berechnungsvorschrift<br />
präzise ermittelt. Dabei<br />
sind die Ansprüche an Präzision<br />
der Messung und Reaktionszeiten<br />
der Sensoren in den letzten Jahren<br />
kontinuierlich gestiegen.<br />
In der Praxis setzt man meist auf<br />
analoge Technologien, da sie einen<br />
enormen Geschwindigkeitsvorteil bei<br />
der Umsetzung der Signale bieten:<br />
Sie können neben einer hohen Präzision<br />
auch sehr niedrige Reaktionszeiten<br />
erreichen. Dies ist gerade bei<br />
schnellen Maschinenprozessen und<br />
Robotern essenziell. Dabei müssen<br />
die Sensoren die sensiblen, analogen<br />
Kleinsignale aus dem Prozess<br />
heraus immer schneller zum Steuerrechner<br />
übertragen. Eine große Herausforderung<br />
stellt dies vor allem bei<br />
Sensoren mit kleinen mechanischen<br />
Abmessungen und mehreren integrierten<br />
Dimensionen dar, insbesondere<br />
für die Steckverbindung zwischen<br />
Sensoreinheit und Übertragung.<br />
Die Anschlussstelle zwischen<br />
Steckverbinder und Sensor ist die<br />
kritischste im ganzen System. Durch<br />
Maschinenvibrationen oder Bewegungen<br />
an den Lötstellen kann sich<br />
die Verbindung lösen. Dies führt zu<br />
Fehlern in den Messungen und im<br />
schlimmsten Fall zum Maschinenstillstand<br />
bis zur Behebung. Solche<br />
Effekte gilt es unbedingt zu<br />
vermeiden.<br />
Wenig Platz, viele Kontakte<br />
Besonders kritisch ist die Verbindungssituation<br />
bei Kraft-Momenten-<br />
Sensoren. Für den Anschluss der<br />
Dehnungsmessstreifen sind dabei<br />
insgesamt 24 Kontakte (6x4) erforderlich.<br />
Durch die zunehmende<br />
Miniaturisierung müssen die Steckverbinder<br />
sehr klein und gleichzeitig<br />
leistungsstark sein. Die sichere<br />
Übertragung der DMS-Signale ist<br />
bisher nur mit einem Steckverbinder<br />
pro DMS möglich. Deshalb<br />
besteht die Herausforderung bei<br />
Kraft-Momenten-Sensoren darin,<br />
alle 24 Kontakte in einem Steckverbinder<br />
zu integrieren. Gleichzeitig<br />
muss das Gewicht der Steckverbinder<br />
reduziert werden, um höchste<br />
Kontaktsicherheit auch bei großen<br />
Beschleunigungen und Vibrationen<br />
zu gewährleisten. Es wäre<br />
zwar technisch möglich, die Elektronik<br />
in den Sensor zu integrieren<br />
und dadurch die Kontaktzahl<br />
zu reduzieren. Allerdings würden<br />
in diesem Fall nicht die gleichen<br />
Leistungsmerkmale erreicht wie<br />
mit einer externen elektronischen<br />
Komponente.<br />
Stabiles<br />
Widerstandsverhalten<br />
Dafür benötigt man sehr leistungsfähige<br />
Steckverbinder. Eine<br />
große Rolle spielt hierbei auch<br />
die Kabelkonfektionierung. Durch<br />
mehr faches Vergießen der einzelnen<br />
Litzen und Umspritzen der<br />
Kabelmantel durch spezielle Moldingtechnologien<br />
werden Veränderungen<br />
des Widerstands, etwa bei<br />
Vibrationen und Kabelbewegungen,<br />
eliminiert. Das Kabel vom Sensor<br />
zum Verstärker muss ein stabiles<br />
Widerstandsverhalten bei thermischer<br />
und mechanischer Beanspruchung<br />
aufweisen, was in der<br />
Regel durch einen schleppkettenfähigen<br />
Kabel aufbau erreicht und<br />
durch das Moldingverfahren am<br />
Stecker unterstützt wird. In Summe<br />
48 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Komponenten<br />
Die Ansprüche an Präzision der Messung und Reaktionszeiten der Sensoren<br />
zur Messung von Kräften und Momenten an den Achsen von Maschinen sind<br />
in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen<br />
entsteht so eine sehr hohe Vibrationsfestigkeit.<br />
Da der Faktor Zeit eine große<br />
Rolle in der Industrie spielt, ist es<br />
wichtig, dass auch das Anschließen<br />
und Trennen des Verbindungskabels<br />
unter Zeitdruck zuverlässig<br />
erfolgt. Dadurch ergibt sich für die<br />
Servicetechniker eine enorme Zeitersparnis<br />
bei Montage, Installation<br />
und im Service beziehungsweise<br />
beim Kalibrieren des Systems. Darüber<br />
hinaus ist es je nach Einsatzgebiet<br />
notwendig, dass die Steckverbinder<br />
widerstandsfähig gegenüber<br />
Flüssigkeiten sind. IP68 hat<br />
sich hier in der Industrie bewährt.<br />
Smarte Steckverbinder<br />
Neben den höheren Anforderungen<br />
im Bereich der Robotik stellt<br />
auch der Trend zu industriellen<br />
Wearables wie intelligenten Arbeitswesten<br />
oder tragbaren Messgeräten<br />
Entwicklungsingenieure vor neue<br />
Herausforderungen bei der Konnektivität.<br />
Geräte werden bei schrumpfender<br />
Größe immer leistungsfähiger<br />
und sollen flexibler eingesetzt<br />
werden können. Gleichzeitig müssen<br />
sie robust und qualitativ hochwertig<br />
sein und jederzeit über eine<br />
sichere Stromversorgung und Datenverbindung<br />
verfügen.<br />
Anders als bei fest installierten<br />
Maschinen werden die Verbindungen<br />
mobiler und flexibler Anwendungen<br />
sehr häufig eingesteckt<br />
und wieder entfernt. Die Konnektivitätslösungen<br />
müssen daher möglichst<br />
einfach in ihrer Bedienung sein<br />
und dürfen keinen Kabelsalat verursachen.<br />
Steckverbinder mit männlichen<br />
Steckern und weiblichen Kupplungen<br />
haben hierbei einen entscheidenden<br />
Nachteil: Sie benötigen<br />
immer einen präzisen, vordefinierten<br />
Steckvorgang. Je kleiner<br />
Geräte sind und je häufiger sie verbunden<br />
und getrennt werden müssen,<br />
desto wichtiger ist das Kriterium<br />
der einfachen Steckbarkeit.<br />
Komponenten ohne<br />
Kodierung<br />
Vorteilhaft im Feldeinsatz sind<br />
Komponenten ohne Kodierung. Solche<br />
Komponenten verfügen über<br />
einen abgedichteten, nicht magnetischen<br />
Schnellverriegelungsmechanismus,<br />
der mit einem vordefinierten<br />
geringen Kraftaufwand funktioniert.<br />
Dadurch sind sie blind steckbar,<br />
sodass das Problem mit der<br />
Steckpräzision sowie das Risiko<br />
von Fehlanwendungen wegfällt. Sie<br />
können daher auch an Stellen platziert<br />
werden, an denen herkömmliche<br />
Verbinder ungeeignet wären.<br />
Besonders vorteilhaft sind Lösungen<br />
mit optimiertem Kabelmanagement,<br />
die Kabelsalat verhindern und<br />
dadurch den Anwender in seiner<br />
Arbeit nicht behindern.<br />
Durch mehrfaches Vergießen der einzelnen Litzen und Umspritzen der<br />
Kabelmantel durch spezielle Moldingtechnologien werden Veränderungen<br />
des Widerstands, etwa bei Vibrationen und Kabelbewegungen, eliminiert<br />
Plug-and-Use-Technologien<br />
Neben der einfachen Steckbarkeit<br />
wird auch die Multifunktionalität<br />
und Integrationsfähigkeit immer<br />
wichtiger. Moderne Steckverbinder<br />
werden immer mehr zu vielseitigen<br />
Technologieplattformen. Diese dienen<br />
als Enabler für Wearables und<br />
vernetzte Internet-of-Things- und<br />
Internet-of-Humans-Ökosysteme<br />
(IoT/IoH). Von einfach zu bedienenden<br />
Plug-and-Use-Technologien<br />
profitieren sowohl Ingenieure<br />
als auch Endanwender. So erleichtern<br />
mehrere Konfigurationsoptionen<br />
das Anwendungsdesign. Panel-<br />
Stecker können problemlos zu multifunktionalen<br />
Wearables wie biometrischen<br />
Sensoren, Kommunikationssystemen,<br />
GPS, Beleuchtung<br />
und Bodycams erweitert werden.<br />
Diese können schnell und<br />
unkompliziert auf die kabelgebundene<br />
Buchse aufgeschnappt werden,<br />
die in flexible Strukturen wie<br />
gebrauchsfertige intelligente PSA-<br />
Westen integriert sind. Besonders<br />
vorteilhaft sind auch hier Steckverbinder<br />
ohne Kodierung. Diese können<br />
in jeder Position gesteckt werden,<br />
wodurch die Kabelführung und<br />
das Power Management optimiert<br />
werden. Auch hier spielt die Dimensionierung<br />
eine entscheidende<br />
Rolle; flache Ausführungen ermöglichen<br />
eine einfache Integration in<br />
jeden Anwendungsbereich, beispielsweise<br />
smarte Arbeits westen.<br />
Da Wearables meist in Außenbereichen<br />
eingesetzt werden, müssen<br />
sie regelmäßig gereinigt werden.<br />
Dies gilt auch für die Steckverbinder<br />
darin. Daher ist es vorteilhaft,<br />
wenn die Kontakte gemäß<br />
IP68 durch eine Dichtungsmembran<br />
abgedichtet sind. Dadurch sind die<br />
Kontakte einerseits vor Flüssigkeiten<br />
geschützt und andererseits<br />
können die Steckverbinder vollumfänglich<br />
gereinigt werden. Durch<br />
moderne, multifunktionale Steckverbinder<br />
profitieren Mobile Worker<br />
von leichter Ausrüstung ohne<br />
Kabelsalat, schneller und intuitiver<br />
Einrichtung, einfacher Bedienung<br />
und Reinigung, zuverlässiger<br />
Konnektivität und schneller Datenübertragung<br />
für mehr Sicherheit<br />
und Leistung.<br />
Mehr als nur Steckverbinder<br />
Egal ob in der Robotik oder bei<br />
Wearables: Steckverbinder sind<br />
inzwischen weit mehr als einfaches<br />
Mittel zum Zweck. Ihnen kommt eine<br />
zentrale Rolle bei der Übermittlung<br />
von Daten und bei der Entwicklung<br />
von Wearables zu. Häufig müssen<br />
Steckverbinder speziell für die entsprechende<br />
Anwendung entwickelt<br />
oder modifiziert werden. Deshalb<br />
sind Steckverbinder inzwischen<br />
Hightech-Tech-Komponenten, die<br />
ihren Teil zum technischen Fortschritt<br />
in der Industrie beitragen. ◄<br />
Bei industriellen Wearables haben blind steckbare Steckverbinder ohne<br />
Kodierung den Vorteil, dass keine Probleme mit der Steckpräzision<br />
entstehen sowie das Risiko von Fehlanwendungen wegfällt<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
49
Sensoren<br />
Gesunder Schlaf dank Drucksensoren<br />
Autor:<br />
Stefan Falk, Produktmanager<br />
AMSYS GmbH & Co.KG<br />
info@amsys.de<br />
www.amsys.de<br />
Viele Erkrankte wissen nicht,<br />
dass sie unter dieser Krankheit<br />
leiden. Dennoch ist Schlafapnoe<br />
eine häufige Erkrankung, die zahlreiche<br />
Menschen auf der ganzen<br />
Welt betrifft. Durch moderne Medizintechnik<br />
ist eine Therapie jedoch<br />
unkompliziert auch daheim möglich.<br />
Dabei spielt unauffällig im<br />
Hintergrund arbeitende moderne,<br />
miniaturisierte Druckmesstechnik<br />
die entscheidende Rolle, um das<br />
Leben Betroffener zu verbessern<br />
und gleichzeitig die Kosten für das<br />
Gesundheitssystem zu minimieren.<br />
Bild 1: Patient mit CPAP-Maske gegen Schlafapnoe<br />
Schlafapnoe<br />
Man unterscheidet zwischen<br />
zwei Formen der Schlafapnoe: der<br />
zentralen und der obstruktiven. Die<br />
zentrale Schlafapnoe (ZSA) wird<br />
durch eine Störung im zentralen<br />
Nervensystem verursacht, bei der<br />
die Atemmuskulatur von Brust und<br />
Zwerchfell nicht richtig arbeitet.<br />
Bei der obstruktiven Schlafapnoe<br />
(OSA), der weitaus verbreiteteren<br />
und kritischeren Form, kommt es<br />
nachts zu gefährlichen Atemaussetzern,<br />
die meist durch verengte<br />
Atemwege oder durch Blockade<br />
der Atemwege aufgrund von Ermüdung<br />
der Rachenmuskulatur (häufig<br />
bei älteren Menschen) hervorgerufen<br />
werden. Diese Aussetzer<br />
dauern in der Regel etwa 20 bis<br />
30 Sekunden. Bei schweren Formen<br />
(obstruktive Apnoe) können<br />
sie jedoch mitunter auch minutenlang<br />
andauern.<br />
Menschen, die unter dieser Krankheit<br />
leiden, atmen im Schlaf nicht<br />
gleichmäßig durch. Ihre Atmung<br />
setzt nachts etliche Male aus, so<br />
dass der Sauerstoffgehalt im Blut<br />
sinkt. Das Gehirn und die Organe<br />
werden dadurch nicht mehr mit<br />
genügend Sauerstoff versorgt.<br />
Der Körper reagiert daraufhin mit<br />
einer Weckreaktion, falls es gefährlich<br />
wird. Der Betroffene wird wach<br />
und holt meist unter lautem Schnarchen<br />
Luft.<br />
Wenn dies auftritt, leidet der Patient<br />
am Tage über typische Symptome<br />
wie Müdigkeit, Leistungsmangel<br />
usw. Diese Störung wird<br />
üblicherweise erst spät diagnostiziert,<br />
da sie während eines normalen<br />
Arztbesuchs nicht nachweisbar<br />
ist und höchstens vom schlafenden<br />
Partner des Patienten bemerkt<br />
wird. Man kann davon ausgehen,<br />
dass eine unbehandelte Schlafapnoe<br />
die Wahrscheinlichkeit für<br />
Bluthochdruck, Herzinfarkt, Herzversagen<br />
und Herzrhythmusstörungen<br />
erheblich erhöhen kann.<br />
Continuous Positive Airway<br />
Pressure<br />
Abhilfe schafft ein Gerät, das als<br />
CPAP (Continuous Positive Air-<br />
50 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Sensoren<br />
way Pressure) bekannt ist. Dieses<br />
Gerät wird über eine Gesichtsmaske<br />
(Bild 1) mit dem Patienten verbunden,<br />
um während des Schlafs Luft<br />
mit einem leichten Überdruck zu liefern.<br />
Wie in Bild 2 gezeigt, funktioniert<br />
diese Vorrichtung als kontrollierte<br />
Atemunterstützung mit definiertem<br />
Luftstrom, Lufttemperatur<br />
und Luftfeuchte.<br />
Drucksensoren in<br />
CPAP-Geräten<br />
Bild 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau<br />
eines CPAP Gerätes. Es gibt<br />
drei Funktionen in diesem Gerät, zu<br />
deren Messung Drucksensoren eingesetzt<br />
werden können:<br />
• Flowmeter – zur Kontrolle und<br />
Regelung der Luftmenge<br />
• Drucksensor – zur Messung des<br />
relativen Drucks im Gerät<br />
• Füllstandsensor – zur Messung<br />
der Füllhöhe im Wassertank<br />
Um den positiven Luftstrom im<br />
CPAP-Gerät zum Patienten zu messen,<br />
verwendet man einen Drucksensor,<br />
der im Luftkanal den Differenzdruck<br />
über eine Blende messen<br />
kann. Der Differenzdruck hängt<br />
im Wesentlichen von der Blendengeometrie<br />
ab und ist ein Maß für die<br />
Luftmenge (Volumenstrom).<br />
Zur Bestimmung des Luftkanalinnendruckes<br />
wird ein Relativdrucksensor<br />
eingesetzt, der den Innendruck<br />
(leichter Überdruck) relativ<br />
zum Umgebungsdruck bestimmt<br />
(typischerweise < 50 mbar). Letztlich<br />
kann mit einem Relativdrucksensor<br />
auch der hydrostatische Druck im<br />
Wasserbehälter (< 25 mbar) gemessen<br />
werden, wodurch der Füllstand<br />
kontrolliert werden kann. Da auch in<br />
der Medizintechnik die Forderung<br />
nach höherer Leistungsfähigkeit<br />
bei reduzierten Abmessungen der<br />
Geräte besteht und sich noch verstärken<br />
wird, ist die Miniaturisierung<br />
eine wesentliche Forderung für die<br />
neuen Sensorgenerationen.<br />
Miniaturisierung bei gleichzeitig<br />
besseren Spezifikationen ist ein<br />
Merkmal der AMS 6915 Drucksensoren,<br />
die als Nachfolger der<br />
bewährten AMS 5915 Baureihe abermals<br />
verkleinert wurden. Beide werden<br />
für die genannten Funktionen<br />
in medizinischen Geräten vielfach<br />
eingesetzt und sollen hier als Beispiel<br />
für die Klasse moderner OEM-<br />
Drucksensoren dienen.<br />
Bild 2: Funktionsweise eines CPAP-Geräts: Die Atmung des Patienten wird durch einen geregelten Überdruck<br />
befeuchteter Atemluft unterstützt und der Durchfluss gemessen und geregelt<br />
Aufbau und Charakteristika<br />
von OEM-Drucksensoren<br />
In Medizinprodukten kommen<br />
üblicherweise einlötbare Drucksensoren<br />
zum Einsatz, die ein direkt verwertbares<br />
Drucksignal liefern, sei<br />
es analog oder digital. Da die Auswertung<br />
heutzutage nahezu immer<br />
über einen integrierten Mikrocontroller<br />
erfolgt, setzt sich der digitale<br />
Signalausgang in Form eines<br />
I²C-Signals mehr und mehr durch.<br />
Diese temperaturkompensierten<br />
und bereits ab Werk vollständig<br />
kalibrierten Drucksensoren bestehen<br />
aus zwei Halbleiterbausteinen,<br />
einem MEMS (mikroelektromechanischem<br />
Sensor) und einem ASIC<br />
(Anwendungsspezifisches IC), die<br />
auf einer keramischen Trägerplatine<br />
montiert werden. Bild 3 verdeutlicht<br />
die Verschaltung der Funktionselemente<br />
im Blockdiagramm.<br />
MEMS-Siliziumchip mit<br />
biegsamer Membran<br />
Die Basis eines jeden Drucksensors<br />
ist der nackte MEMS-Siliziumchip<br />
mit der biegsamen Membran.<br />
Neuentwicklungen bei den Siliziummesszellen<br />
ermöglichen erst deren<br />
fortschreitende Miniaturisierung,<br />
was sich nicht nur in den Abmessungen<br />
des Sensors, sondern auch<br />
in seinen Kosten niederschlägt. In<br />
den Siliziumkristall einlegiert sind<br />
die piezoresistiven Widerstände,<br />
die zu einer Wheatstone-Messbrücke<br />
verschaltet sind. Das Ausgangssignal<br />
einer solchen Messbrücke<br />
beträgt üblicherweise nur<br />
ca. 100 mV bei voller Auslenkung<br />
und bedarf daher eines Verstärkers.<br />
Zudem ist es stark temperaturabhängig,<br />
sollte also temperaturkompensiert<br />
und für höhere Genauigkeit<br />
auch kalibriert werden.<br />
Bei den dafür üblicherweise eingesetzten<br />
ASICs (anwendungsspezifische<br />
Schaltkreise) handelt es<br />
sich um ein CMOS-IC, in dem der<br />
elektronische Abgleich des Sensors<br />
(Kalibration, Kompen sation und<br />
Linearisierung) durchgeführt wird.<br />
Es besteht im Fall des AMS 6915<br />
aus einem Instrumentenverstärker,<br />
einem 14 bit AD-Wandler,<br />
einem EEPROM, dem Prozessor<br />
und einer Ausgangsstufe (Bild 3).<br />
Im EEPROM werden die Korrekturkoeffizienten,<br />
der im Mainzer<br />
Werk ermittelten Kalibrationsdaten,<br />
abgelegt. Dabei wird die Änderung<br />
des Messbrückensignals nicht nur<br />
in Abhängigkeit des Drucks, sondern<br />
auch der Temperatur bestimmt<br />
und mit einem Kalibrationsnormal<br />
abgeglichen. Mit Hilfe der Korrekturparameter<br />
aus dem EEPROM<br />
werden die jeweiligen Messwerte<br />
durch einen gespeicherten Algorithmus<br />
mit der zusätzlich aufgenommenen<br />
Temperatur verrechnet,<br />
so dass nach jedem Zyklus<br />
(0,5 ms) ein aktualisierter Druckund<br />
Temperaturwert am Ausgang<br />
im I²C Format bereitsteht.<br />
OEM-Drucksensor für die<br />
Medizintechnik:<br />
Der AMS 6915<br />
Die miniaturisierten OEM-Sensoren<br />
vom Typ AMS 6915 haben<br />
Bild 3: Blockschaltbild der meisten OEM-Drucksensoren mit Messbrücke links<br />
und ASIC rechts (hellgrau)<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
51
Sensoren<br />
ein Auflösungsvermögen von 14 bit<br />
und zeichnen sich durch einen<br />
bemerkenswert kleinen Gesamtfehler<br />
von ±1,0 %FS (> 100 mbar)<br />
bei einem Arbeitstemperaturbereich<br />
von -25 bis 85 °C aus. Dieser<br />
geringe Wert für einen Sensor<br />
im Kunststoffgehäuse ist der Keramikplatine<br />
zu verdanken, die zudem<br />
für eine über legene mechanische<br />
Stabilität sorgt. Selbst größere Bauformen<br />
erreichen oft nur geringere<br />
Genauigkeiten, die oftmals nur bei<br />
einer festen Temperatur oder ohne<br />
den überwiegenden Offset angegeben<br />
werden.<br />
Absolut-, Differenz- und<br />
Relativdruck<br />
Die in Deutschland gefertigten<br />
Sensoren sind für alle Druckarten<br />
erhältlich: Absolut-, Differenz-<br />
und Relativdruck. Neben den<br />
flach bauenden Varianten mit seitlichem<br />
Druckanschluss (Ø außen =<br />
2,0 mm) ist letztere Version auch<br />
mit einem robusten Druckanschluss<br />
von Ø außen= 3,8 mm erhältlich.<br />
Damit ist der AMS 6915 für die<br />
rauen Bedingungen in der Produktion<br />
bestens gewappnet.<br />
Die klassische DIL-Bauweise<br />
bringt Stabilitätsvorteile bei Scherkräften,<br />
sowohl bei harten Schläuchen<br />
als auch in der Produktion<br />
beim Aufstecken insbesondere<br />
der seitlichen Schlauchanschlüsse.<br />
Damit liefert der AMS 6915 die<br />
Zuverlässigkeit, die gerade in kritischen<br />
Anwendungen unabdingbar<br />
ist. Optional sind die Sensoren<br />
jedoch auch mit SMD-Kontakten<br />
erhältlich.<br />
Volle Abdeckung im Niederund<br />
Mitteldruckbereich<br />
Mit Maximaldrücken von 5 mbar<br />
bis 1000 mbar sowie einer speziell<br />
für barometrische Anwendungen<br />
kalibrierten Version für<br />
700…1200 mbar Absolutdruck werden<br />
alle Anforderungen im Nieder-<br />
und Mitteldruckbereich abgedeckt.<br />
Die Differenzdruckvariante<br />
ist zudem auch in einer bidirektionalen<br />
Version lieferbar, mit der<br />
sowohl Unter- als auch Überdruck<br />
gemessen werden kann. Der Temperaturbereich<br />
erstreckt sich von -25<br />
bis 85 °C, was auch dem Abgleichbereich<br />
entspricht. Das heißt, die<br />
Sensoren werden in diesem Temperaturbereich<br />
gemessen und<br />
kalibriert, kompensiert und linearisiert.<br />
Zudem sind kundenspezifische<br />
Anpassungen wie andere<br />
Druckbereiche bereits ab mittleren<br />
Volumina darstellbar.<br />
Unterschiedliche Varianten<br />
Die Sensoren sind in Varianten<br />
mit einer Versorgungsspannung<br />
von 3,3 V oder 5 V erhältlich,<br />
die Stromaufnahme beträgt unter<br />
5 mA. Die Kommunikation mit den<br />
AMS 6915 Drucksensoren erfolgt<br />
über eine normale I²C-Schnittstelle<br />
oder alternativ (AMS 6916) über die<br />
Ausgabe einer Analogspannung und<br />
ist somit für den Einbau in elektronische<br />
Systeme bestens geeignet.<br />
Ergänzend wird unter der<br />
Bezeichnung Starter Kit AMS 6915<br />
ein USB-Interface für die Drucksensoren<br />
angeboten. Dieses Interface<br />
ist einerseits zur schnellen Erstinbetriebnahme<br />
der Sensoren, zur individuellen<br />
Adressierung und andererseits<br />
zur direkten Druck-/Temperaturmessung<br />
gedacht. Ohne zusätzliche<br />
Komponenten ermöglicht das<br />
Interface per PC den Druck und<br />
die Temperatur in physikalischen<br />
Einheiten und in digitalen Werten<br />
auszulesen. Die Sensoren können<br />
mittels eines ZIF-Sockels auf<br />
das Interface aufgesetzt werden<br />
und so zur Selektion leicht ausgetauscht<br />
werden.<br />
Elektronische Medizin<br />
aus Mainz<br />
Durch den Einsatz moderner<br />
OEM-Sensoren wie dem in Mainz<br />
gefertigten AMS 6915 trägt man<br />
den hohen Anforderungen der<br />
Medizintechnik Rechnung. Neben<br />
Atemgeräten werden diese Sensoren<br />
auch in den in letzter Zeit<br />
vermehrt zum Einsatz kommenden<br />
Luftfiltern zur Filter- und<br />
Durchsatzüberwachung verwendet.<br />
Moderne MEMS-Technologie<br />
und der Fortschritt in der Mikroelektronik<br />
ermöglichen hervorragende<br />
Werte in Auflösung, Genauigkeit<br />
und Stabilität auf kleinstem<br />
Raum. Dabei sind die Sensoren<br />
dank verschiedener Schnittstellen<br />
und Prototypingwerkzeugen<br />
einfach integrierbar. ◄<br />
Portfolio an Temperatursensoren erweitert<br />
Heilind kooperiert mit TEWA Temperature Sensors und baut seine Präsenz<br />
auf dem Sensormarkt aus<br />
Durch die Kooperation wird das<br />
Angebot um NTC-Thermistoren und<br />
Temperatursensoren erweitert. Heilind<br />
Electronics hat eine neue Partnerschaft<br />
mit TEWA, einem führenden<br />
Hersteller von NTC-Thermistoren<br />
und Temperatursonden,<br />
bekannt gegeben.<br />
Temperaturmessung<br />
im Verbraucher- und<br />
Industriesegment<br />
Die TEWA-Temperatursensorenreihe<br />
ergänzt das bestehende<br />
Sensor portfolio von Heilind um eine<br />
breite Palette von Standard- und<br />
kundenspezifischen auf NTC-, PTC-,<br />
RTD-, TC- und anderen Sensorelementen<br />
basierenden Temperatursensoren.<br />
Diese Geräte können<br />
zur Temperaturmessung im Verbraucher-<br />
und Industriesegment verwendet<br />
werden, insbesondere bei<br />
Anwendungen, die stabile Arbeitstemperaturen<br />
zwischen 80 °C und<br />
1000 °C erfordern. NTC-Thermistoren<br />
zeichnen sich durch hervorragende<br />
Wärmesensitivität, zahlreiche<br />
physikalische und elektrische Konfigurationsoptionen<br />
sowie mechanische<br />
und elektrische Robustheit<br />
aus. Dies macht sie zu den vielseitigsten<br />
Sensoren für kritische Temperaturerfassungs-<br />
und Steuerungsanwendungen.<br />
Die zahlreichen Einsatzbe reiche<br />
von TEWA-Sensoren umfassen<br />
HLK-Produkte, Kessel, Kühlungsanwendungen,<br />
die Automobilindustrie,<br />
Apparaturen, Kommunikation<br />
und Biomedizin.<br />
Heilind Electronics wird das komplette<br />
TEWA-Produktportfolio von<br />
Temperatursensoren und Thermistoren<br />
anbieten.<br />
Heilind Electronics GmbH<br />
www.heilind.de<br />
52 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Sensoren<br />
Druckmessung per SPS<br />
Drucksensormodul AMS 2710 zum direkten Anschluss<br />
Zur Druckmessung in Geräten<br />
mit integrierter SPS/PLC oder einer<br />
anderen modularen Steuerung sind<br />
traditionelle, gekapselte Transmitter<br />
oft zu teuer und zu groß. OEM-<br />
Sensoren zum Auflöten sind zwar<br />
preiswert, benötigen jedoch neben<br />
einer eigenen Platine diverse elektronische<br />
Bauteile zur Anpassung<br />
der Ein- und Ausgangsspannungspegel<br />
und Schutz gegen Verpolung<br />
und Kurzschluss. In solchen Geräten,<br />
beispielsweise Absauganlagen<br />
und Luftfiltern, kommen kleine, günstige<br />
Drucksensormodule wie der<br />
AMS 2710 mit 12…36 V Eingangsund<br />
0…10 V Ausgangsspannung<br />
zum Einsatz.<br />
Ob für die Druckregelung in der<br />
Speichelabsaugung beim Zahnarzt<br />
oder zur Durchfluss- und Filterkontrolle<br />
der Raumluftfilter gegen das<br />
Coronavirus: Präzise Druckmessung<br />
und -steuerung ist auch in der<br />
Medizintechnik unabdingbar geworden.<br />
Hier bietet Amsys mit dem<br />
Drucksensormodul AMS 2710 eine<br />
oft auch einfach nachzurüstende<br />
Lösung, insbesondere für Geräte<br />
mit speicher programmierbarer Steuerung<br />
(SPS) oder anderen Controllern<br />
für 0…10 V bzw 4…20 mA Eingangssignale.<br />
Einbaufertige<br />
Drucksensormodule<br />
Die Serie AMS 2710 sind einbaufertige,<br />
industrielle Drucksensoren,<br />
die auf einer Leiterplatte montiert<br />
sind und ohne weitere Bauteile einfach<br />
in ein Gehäuse eingebaut werden<br />
können, sogenannte Drucksensormodule.<br />
Sie sind für Absolut-,<br />
Relativ- und Differenzdruckmessung<br />
in einem weiten Druckbereich von<br />
5 mbar bis hin zu 2 bar erhältlich.<br />
Auch als bidirektionale differentielle<br />
Variante (für Unter- und Überdruckmessung)<br />
sind die Module lieferbar.<br />
Diese erweiterten Drucksensoren<br />
haben bei 12…36 V Versorgung<br />
einen 0…10 V Spannungsausgang.<br />
Aufgrund ihres robusten, verpolungsgeschützten<br />
Signalausgangs<br />
und der Strombegrenzung sind sie<br />
somit für die Industrieumgebung<br />
prädestiniert. Durch die verschiedenen<br />
Anschlusskonfigurationen<br />
können die AMS 2710 über Lötkontakte,<br />
einen Stecker oder eine<br />
Kabelklemmleiste angeschlossen<br />
werden. Die PCB-Sensormodule<br />
sind individuell kalibriert und kompensiert<br />
und erreichen im gesamten<br />
Temperaturbereich (-25…85 °C)<br />
und im Druckbereich >200 mbar<br />
eine Totalgenauigkeit von 0,5 %FS.<br />
Individuelle Transmitter<br />
Die neuen PCB-Drucksensormodule<br />
stehen in ihrer Funktionalität<br />
zwischen den OEM-Sensoren, die<br />
mit zusätzlichen Bauelementen auf<br />
Leiterplatten gelötet werden müssen<br />
und den einbaufertigen, gehäusten<br />
Drucktransmittern. Neben der einfachen<br />
Anbindung an bestehende<br />
Controller können mit den Modulen<br />
auch sehr einfach individuelle<br />
Transmitter mit eigenem Gehäuse<br />
gefertigt werden.<br />
Weitere Varianten sind der<br />
AMS 2711 mit 0…5 V Spannungsund<br />
der AMS 2712 mit 4…20 mA<br />
Stromausgang. Kundenspezifische<br />
Druckbereiche (bis 10 bar)<br />
und andere Modifikationen sind auf<br />
Anfrage erhältlich. ◄<br />
AMSYS GmbH & Co. KG<br />
www.amsys.de<br />
Niederdrucksensoren<br />
für die Medizintechnik<br />
www.amsys.de<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
53
Sensoren<br />
1 mm² großer und 1 Gramm schwerer<br />
Bildsensor<br />
AT&S Technologie ermöglicht nach eigenen Angaben die kleinste Digicam der Welt<br />
AT & S Austria Technologie &<br />
Systemtechnik AG<br />
www.ats.net<br />
Der Bildsensor ist kleiner als ein<br />
Reiskorn, leichter als eine Briefmarke<br />
aber leistungsfähiger als<br />
alle bisher dagewesenen Entwicklungen<br />
seiner Art. Mit einer Größe<br />
von 1 mm² und einem Gewicht von<br />
etwa 1 Gramm ist der Bildsensor so<br />
klein, dass er nicht nur in Smartphones,<br />
VR-Kameras und anderen<br />
Wearables eingebaut, sondern<br />
auch in medizinischen Bereichen<br />
wie etwa in Endoskopen integriert<br />
werden kann.<br />
Trend Miniaturisierung<br />
Miniaturisierung wird in der Mikroelektronik<br />
nämlich immer wichtiger.<br />
High-End-Anwendungen müssen<br />
immer kleiner werden und gleichzeitig<br />
geht es darum, immer mehr<br />
Platz für zusätzliche oder leistungsfähigere<br />
Komponenten und neue<br />
Features zur Verfügung zu haben,<br />
um die Funktionalität der jeweiligen<br />
Anwendungen zu erhöhen.<br />
Gerade im Bereich der Medizintechnik<br />
bekommt die Miniaturisierung<br />
eine weitere wichtige Komponente:<br />
Je kleiner die Geräte zur<br />
Diagnose oder Behandlung, desto<br />
schonender ist es für den Patienten.<br />
Hochauflösender, smarter<br />
Bildsensor<br />
„Der Bildsensor schafft nicht<br />
nur aufgrund seiner Auflösung von<br />
100.000-Pixel scharfe Bilder, sondern<br />
er hat durch unsere smarte<br />
Verbindungsarchitektur einen geringen<br />
Stromverbrauch“, sagt Markus<br />
Maier, Global Account Manager bei<br />
AT&S. AT&S hat für den Sensor die<br />
Leiterplatte entwickelt, der Sensor<br />
selbst wurde vom steirischen<br />
Anbieter von Hochleistungssensorlösungen,<br />
ams OSRAM gebaut.<br />
ams OSRAM ist ein weltweit führender<br />
Anbieter von optischen<br />
Lösungen mit Hauptsitz in Österreich,<br />
mit dem AT&S bereits in der<br />
Vergangenheit in Technologieprojekten<br />
zusammengearbeitet hat.<br />
Die erfolgreiche Kooperation der<br />
beiden steirischen Hightech-Unternehmen<br />
ist zudem ein Beweis dafür,<br />
wie mit österreichischem Know-<br />
How die Hightech-Welt mitgestaltet<br />
wird. Der Digicam-Sensor, der<br />
einen digitalen Video-Output bietet,<br />
ermöglicht jede Art von Visual<br />
Sensing für mobile Anwendungen.<br />
NanEye<br />
Eines der ersten Produkte, in dem<br />
die AT&S-Lösung integriert wird,<br />
ist die NanEye von ams OSRAM,<br />
eine der kleinsten Digitalkameras<br />
auf dem Markt. Der Anwendungsbereich<br />
von NanEye ist breit, so<br />
kann sie etwa für das Eye-Tracking<br />
in VR-Brillen aber auch im medizinischen<br />
Bereich eingesetzt werden.<br />
Die AT&S-Entwicklung wird etwa in<br />
einen Kamerakopf integriert, der für<br />
endoskopische Untersuchungen<br />
verwendet wird.<br />
Bauteile in der Leiterplatte<br />
Für AT&S ist dieses Produkt ganz<br />
speziell – erstens hat das AT&S<br />
Hardware Design Team von AISS<br />
(Advanced Interconnect Solution<br />
Services) das Layout erstellt. Zweitens<br />
wurde das Verbindungsdesign<br />
mit Hilfe der Technologie ECP (Embedded<br />
Component Packaging) realisiert.<br />
ECP ermöglicht, dass sowohl<br />
aktive als auch passive Komponenten<br />
in laminatbasierten Substraten,<br />
also Hightech-Leiterplatten,<br />
auf kleinstem Raum integriert werden<br />
können. „Statt die Bauteile auf<br />
der Leiterplatte zu platzieren, werden<br />
sie in die Leiterplatte integriert.<br />
Sie „verschwinden“ im Inneren der<br />
Leiterplatte“, sagt Maier. Zudem ist<br />
das NanEye-Projekt ein Beispiel für<br />
eines jener Produkte, wie sie AT&S<br />
künftig häufiger anbieten wird, neben<br />
der Technologie hat das Unternehmen<br />
nämlich auch das Leiterplatten-Design<br />
entwickelt. „Dieses Produkt<br />
passt perfekt in unsere Strategie<br />
und zeigt auch auf, wohin unsere<br />
Reise gehen wird“, erklärt Günter<br />
Köle, Director Advanced Interconnect<br />
Solution Service bei AT&S.<br />
„Wir entwickeln künftig nicht nur<br />
Verbindungslösungen, mit denen<br />
wir einer der globalen Technologieführer<br />
geworden sind, sondern wir<br />
werden zu einem Anbieter von Komplettlösungen.<br />
Ich bin stolz darauf,<br />
dass wir mit unseren Lösungen dazu<br />
beitragen, Produkte zu ent wickeln,<br />
die nicht nur neue Maßstäbe setzen,<br />
sondern mit denen die Herausforderungen<br />
und Probleme der Gesellschaft<br />
gelöst werden können“, sagt<br />
Günter Köle.<br />
Embedded Component<br />
Packaging (ECP)<br />
Embedded Component Packaging<br />
(ECP) wird durch ein spezielles<br />
Herstellungsverfahren ermöglicht.<br />
Nachdem die jeweiligen Bauteile<br />
in speziellen Fertigungsschritten<br />
in eine Harzschicht integriert wurden,<br />
werden sie durch kupfergefüllte,<br />
lasergebohrte Microvias verbunden.<br />
Für das eingebettete Bauteil sind<br />
dadurch keine Lötstellen mehr notwendig,<br />
gleichzeitig sind feinere Designs<br />
auf der Außenschicht möglich<br />
und die Bauteile sind bestmöglich<br />
gegen äußere Einflüsse geschützt.<br />
Mit der innovativen „Embedded<br />
Component Packaging“-Technologie<br />
(ECP) können bei gleichbleibender<br />
Größe des Endgeräts mehr<br />
Komponenten in die Leiterplatte integriert<br />
werden. Das erhöht einerseits<br />
die Funktionalität und alternativ<br />
kann bei gleichbleibendem<br />
Funktionsumfang die Leiterplatte<br />
schrumpfen, was wiederum kompaktere<br />
Endgeräte ermöglicht. ◄<br />
54 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Sensoren<br />
Luftstromsensoren für medizinische Applikationen<br />
Die Luftstromsensoren der<br />
AWM40000-Serie messen Menge<br />
und Richtung von Luft- sowie Gasdurchfluss<br />
in einer Vielzahl von<br />
medizinischen Applikationen. Das<br />
schnelle Ansprechverhalten und<br />
das verstärkte Ausgangssignal<br />
bieten bei äußerst geringem Energieverbrauch<br />
größte Anwendungsflexibilität.<br />
In technisch anspruchsvollen<br />
Anwendungen sind die hohe Genauigkeit<br />
und Empfindlichkeit der<br />
Sensoren unabdingabar. Zuverlässige<br />
Stabilität verbessert die Langzeitleistung<br />
und reduziert die Notwendigkeit<br />
von häufigem Kalibrieren<br />
der Geräte. Die Luftstromsensoren<br />
sind optimal für niedrige Durchflüsse<br />
geeignet. Sie sind jedoch auch problemlos<br />
anpassbar für den Einsatz<br />
bei höheren Durchflussmengen.<br />
Mögliche Anwendungen sind beispielsweise<br />
Beatmungsgeräte, Sauerstoffkonzentratoren,<br />
Gasdosierung<br />
und Chromatographie, Patientenüberwachungssysteme<br />
und Labortestgeräte.<br />
Aufgrund ihrer geringen<br />
Leistungsaufnahme eignen sie sich<br />
hervorragend für tragbare Geräte<br />
und batteriebetriebene Anwendungen.<br />
IBA-Sensorik bietet zahlreiche<br />
Konfektionsmöglichkeiten in<br />
kundenspezifischen Ausführungen<br />
von Kabel- und Steckerkonfektionen<br />
bis hin zu modifizierten Portanschlüssen.<br />
Wichtige Merkmale im<br />
Überblick<br />
• Verstärktes Ausgangssignal<br />
• Präzise Silizium-Mikrobearbeitung<br />
• Kosteneffektiv<br />
• Anpassbar für den Einsatz bei<br />
höheren Durchflüssen<br />
• Durchfluss-/Druckbereich:<br />
±25 sccm / ±1000 sccm (1 SLPM)<br />
• Ansprechzeit: 1 ms typ., 3 ms max.<br />
• Temperaturkompensation: -25 °C<br />
bis 85 °C [-13 °F bis 185 °F]<br />
• Betriebstemperatur: -40 °C bis<br />
125 °C [-40 °F bis 251 °F]<br />
• Versorgungsspannung: 8,0 Vdc<br />
min., 10,0 Vdc typ., 15,0 Vdc max.<br />
• Leistungsaufnahme: 60 mW max./<br />
75 mW max.<br />
IBA-Sensorik GmbH<br />
www.iba-sensorik.de<br />
Drucksensoren mit analogem und digitalem Ausgangssignal<br />
Die All Sensors GmbH hat die<br />
ELV-Serie auf den Markt gebracht.<br />
Diese neue Sensorfamilie bietet<br />
OEM-Kunden eine erhöhte Flexibilität<br />
im Design bei einer großen<br />
Bandbreite an Druckbereichen<br />
von ±0,5 in H 2 O bis ±150 PSI bzw.<br />
±2,5 mbar bis ±10 bar. Die digitalen<br />
und analogen Drucksensoren<br />
der ELV-Serie bestehen aus vier<br />
Plattformen, ELVH, ELVI, ELVE<br />
und ELVA und basiert auf der All<br />
Sensors CoBeam2 Technologie.<br />
Diese innovative Technologie<br />
bietet in ihrer Klasse die beste<br />
Niederdruck-Sensorleistung, mit<br />
minimalen Querempfindlichkeiten<br />
gegenüber externen Einflüssen.<br />
Daraus resultiert auch eine<br />
verbesserte Langzeit-Stabilität.<br />
Die Produkt-Highlights beinhalten<br />
eine I 2 C- oder SPI-Schnittstelle<br />
mit 12- oder 14-Bit Auflösung<br />
sowie einen verstärkten Analog-<br />
Ausgang Eine große Auswahl<br />
an Miniatur SIP- und DIP- sowie<br />
SMD-Package-Optionen ermöglicht<br />
eine flexible und platzsparende<br />
PCB-Montage. Die Drucksensoren<br />
der ELV-Serie sind für<br />
den Gebrauch mit nicht korrosiven,<br />
nicht ionischen gasförmigen<br />
Medien vorgesehen. Eine schützende<br />
Parylene-Beschichtung ist<br />
optional erhältlich für den Einsatz<br />
in feuchter Umgebung.<br />
Anwendungsmöglichkeiten sind<br />
Niederdruckanwendungen in der<br />
Medizintechnik, pneumatischen<br />
Steuerungen, Anwendungen im<br />
Bereich Heizungs-Lüftungs-Klimatechnik,<br />
und industrielle Prozess-<br />
Steuerung.<br />
Gehäuse-Optionen<br />
• Miniaturgehäuse mit mit SIP-,<br />
DIP- und SMD-Konfiguration<br />
• Gehäuse für Leiterplattenmontage<br />
• Verschiedenste Port- und Pin-<br />
Konfigurationen verfügbar<br />
Kenndaten<br />
• 2,5 mbar…10 bar Relativ- und Differenzdruck<br />
sowie Absolut- und<br />
Barometrische Messbereiche<br />
• Verstärkte analoge und digitale<br />
Ausgänge (I 2 C oder SPI)<br />
• 12 oder 14 Bit digitale Auflösung<br />
• Versorgungsspannungsoptionen:<br />
3 V, 3,3 V und 5 V<br />
• Kundenspezifische Kalibrierungen<br />
und Gehäuseoptionen sind<br />
verfügbar<br />
• All Sensors’ CoBeam2-Technologie<br />
All Sensors GmbH<br />
www.allsensors.eu<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
55
Stromversorgung<br />
Warum ist Netzqualität für Entwickler<br />
relevant?<br />
Dieser Artikel beschreibt häufig auftretende Probleme herkömmlicher Stromversorgungstechnologien und zeigt<br />
mögliche Lösungsansätze auf.<br />
EN<br />
DE<br />
Voltage Step<br />
Spannungsschritt<br />
Frequency Step<br />
Frequenzschritt<br />
Time 1 Zeit 1<br />
Step 1 Schritt 1<br />
Volt. 1 Spannung 1<br />
Freq. 1 Frequenz 1<br />
Bild 1: Beispiel für softwaregesteuerte Kurvenformen, die mit der Preen-AFV-P-Serie passend zu den Normen konfiguriert und abgespielt werden<br />
können. Diese und andere Varianten, wie z.B. Aussetzer, können so programmiert werden, dass sie in gewünschten Sequenzen zur Prüfung und<br />
Analyse ablaufen<br />
Autor:<br />
Christian Korreng<br />
Vertriebsleiter<br />
LXinstruments GmbH<br />
info@lxinstruments.com<br />
www.lxinstruments.com<br />
Dabei wird klar: Programmierbare<br />
Stromversorgungen sind unverzichtbar,<br />
um die hohen Anforderungen<br />
an elektronische Geräte sowie die<br />
Auflagen für saubere und zuverlässige<br />
Versorgungsnetze zu erfüllen.<br />
Störungen lokalisieren<br />
Heutige elektronische Geräte<br />
werden meist mit hochgenauem<br />
und geregeltem Gleichstrom (DC)<br />
betrieben. Sie sind jedoch zunächst<br />
auf Wechselstrom (AC) angewiesen,<br />
der meist aus dem öffentlichen<br />
Netz oder anderen Quellen<br />
wie Wandlern oder Generatoren<br />
bezogen wird. Die Umwandlung<br />
in Gleichstrom erfolgt im Netzteil<br />
des jeweiligen Gerätes.<br />
Störungen auf der AC-Seite können<br />
zu Störungen auf der DC-Seite<br />
und damit zu Fehlern oder Ausfällen<br />
in der Geräteelektronik führen.<br />
Da moderne Geräte die Energie<br />
selten konstant aus dem Versorgungsnetz<br />
entnehmen, entstehen<br />
durch den Betrieb ebenfalls Störungen<br />
auf der AC-Seite des Versorgungsnetzes.<br />
Dieses Gegenspiel<br />
stellt eine hohe Herausforderung<br />
an das Design und die Prüfung von<br />
Stromversorgungen und damit an<br />
moderne elektronische Geräte dar.<br />
Früher setzte man konventionelle<br />
Technik, bestehend aus Transformator,<br />
Gleichrichter und Längsregler,<br />
in Netzteilen ein. Diese waren aufgrund<br />
ihrer Bauart groß, schwer<br />
und besaßen einen schlechten Wirkungsgrad,<br />
welcher sich z.B. in starker<br />
Erwärmung zeigte.<br />
Diese Netzgeräte wurden weitestgehend<br />
durch Schaltnetzteile<br />
ersetzt. Vereinfacht dargestellt, wird<br />
durch Ein- und Ausschalten der teils<br />
gleichgerichteten Netzspannung im<br />
kHz-Bereich der Transformator mit<br />
wesentlich höheren Frequenzen<br />
betrieben. Dadurch können anstatt<br />
Eisen leichtere Materialien im Übertrager<br />
eingesetzt und die Wirkungsgrade<br />
optimiert werden. Anschaulich<br />
wird das, wenn man einen 30<br />
kg schweren Eisentransformator mit<br />
einem 500 g schweren Schaltnetzteil<br />
vergleicht. Durch das „ Zerhacken“ der<br />
Spannung entstehen jedoch hochfrequente<br />
Störungen und Oberschwingungen<br />
sowohl auf der Geräte- als<br />
auch auf der Netzseite.<br />
Durch den Einsatz von Halbleiterschaltern<br />
und intelligenter digitaler<br />
Regelung können viele Parameter<br />
im Netzteil beeinflusst werden.<br />
Dies beeinflusst direkt die<br />
Aussendung von Störungen als<br />
auch deren Robustheit. Betrachtet<br />
man die Funktion eines elektrischen<br />
Gerätes als System, bestehend<br />
aus Versorgung, Netzteil und<br />
Gerätefunktion, so ist es essentiell,<br />
die jeweiligen Auswirkungen der Elemente<br />
aufeinander untersuchen und<br />
zuverlässig erproben zu können.<br />
56 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Stromversorgung<br />
Notwendigkeit der<br />
Fehlererkennung<br />
Netzbedingte Fehler sicher und<br />
genau erkennen und einordnen zu<br />
können, macht es möglich, die zu prüfenden<br />
Geräte in Übereinstimmung<br />
mit den eigenen Design-Spezifikationen<br />
sowie den zugehörigen Industriestandards<br />
und gültigen Normen<br />
zu bringen. Wenn Geräte auf Robustheit<br />
oder Störaussendung untersucht<br />
werden sollen, eignet sich folglich das<br />
Versorgungsnetz genau NICHT für<br />
die direkte Versorgung der Geräte,<br />
da es Schwankungen und unvorhersehbaren<br />
externen Störeinflüssen<br />
unterliegt. Aus diesem Grund werden<br />
in Entwicklungs- und Laborumgebungen<br />
programmierbare Stromversorgungen<br />
eingesetzt. Sie liefern<br />
die Energie zuverlässig und genau in<br />
der gewünschten Form (Spannung,<br />
Strom, Frequenz) und können gleichzeitig<br />
Störgrößen sowohl eingangsals<br />
auch ausgangsseitig erkennen,<br />
messen und aufzeichnen.<br />
Bild 2: Die Baureihe AFV+ verfügt über einen 7-Zoll-Touchscreen für eine intuitive und einfach zu<br />
bedienende Steuerung und Anzeige. Benutzer können schnell auf Ausgangseinstellungen und Messungen<br />
zugreifen, einschließlich Spannung, Strom, Frequenz, Wirkleistung, Scheinleistung, Leistungsfaktor<br />
und Zusammenfassung der Parameter jeder Phase. Das Erstellen komplexer Sequenzen und<br />
Systemkonfigurationen können ebenfalls über den Touchscreen erfolgen<br />
Probleme bei der<br />
Gleichrichtung<br />
Mechanische Motorgeneratoren<br />
wurden traditionell zur Umwandlung<br />
von Spannung und Frequenz verwendet.<br />
Besonders klar wird die<br />
Notwendigkeit, wenn man Anwendungen<br />
betrachtet, die nicht der<br />
Spannung und Frequenz des Versorgungsnetzes<br />
entsprechen z.B.<br />
im Avionikbereich 400 Hz oder im<br />
Bahnbereich 16 2/3 Hz. Auch wenn<br />
mechanische Motorgeneratoren<br />
viele Jahre gute Dienste geleistet<br />
haben, sind sie nachteilig bezüglich<br />
Wartungsintensivität, Größe,<br />
Gewicht und Leistung. Viele der<br />
noch bestehenden Anlagen werden<br />
zunehmend durch programmierbare<br />
und geregelte Stromversorgungen<br />
basierend auf Leistungshalbleitern<br />
ersetzt.<br />
Moderne programmierbare Stromversorgungen<br />
beinhalten normalerweise<br />
viele integrierte Zusatzfunktionen,<br />
die genutzt werden können,<br />
um typische aus Versorgungsnetzen<br />
stammende Störsignale gezielt<br />
in Richtung Prüfling auszugeben.<br />
Netzstörungen auf den Prüfling können<br />
auf diese Weise gezielt erprobt<br />
werden. Heutige Stromversorgungen<br />
bieten eine gute Trennung des tatsächlichen<br />
Versorgungsnetzes und<br />
ihres Ausgangs und ermög lichen so<br />
eine stabile, saubere Ausgangsspannung<br />
und Frequenz, die weitestgehend<br />
vor Netzfehlern geschützt ist.<br />
Netzseitig auftretende Störgrößen<br />
wie Spannungsein brüche- oder<br />
Frequenzschwankungen, sowie<br />
das Verhalten auf der Ausgangsseite<br />
müssen aufgezeichnet werden<br />
können.<br />
Schlussendlich muss es Entwicklern<br />
und Laboren ermöglicht werden,<br />
Geräte sowohl unter optimalen<br />
als auch unter genau festgelegten<br />
und wiederholbaren Fehlerzuständen<br />
zu betreiben, um die Auswirkungen<br />
der Fehler auf das Gerät<br />
wiederholbar zu untersuchen.<br />
Zur Unterstützung solcher Tests<br />
und zur Verifizierung hat die Internationale<br />
Elektrotechnische Kommission<br />
(IEC) eine Reihe von Standards<br />
zur Prüfung der Störfestigkeit<br />
veröffentlicht. Die in den Normen<br />
aufgeführten Störsignalformen können<br />
durch programmierbare Stromversorgungen<br />
individuell angepasst<br />
und ausgeführt werden.<br />
Wichtige Normen im<br />
Überblick:<br />
• IEC-Prüfnormen für den AC-Fehlerschutz<br />
Die IEC 61000-4-11 ist die<br />
Norm „Prüfungen der Störfestigkeit<br />
gegen Spannungseinbrüche,<br />
Kurz zeitunterbrechungen und Spannungsschwankungen“.<br />
Die hierin<br />
aufgeführten Störungen gelten als<br />
die häufigsten Ursachen für eine<br />
schlechte Netzversorgungsqualität.<br />
• IEC 61000-4-14 „Prüfung der Störfestigkeit<br />
von Geräten und Einrichtungen<br />
mit einem Eingangsstrom<br />
bis einschließlich 16 A je Leiter<br />
gegen Spannungsschwankungen“<br />
Diese zielt darauf ab, die Auswirkungen<br />
von Störungen in der Netzversorgungsspannung<br />
zu erkennen.<br />
Zufällig variierende schwere Lasten<br />
in Industrieumgebungen wie z.B.<br />
Lichtbogenöfen, Walzwerke oder<br />
große Motoren mit wechselnden<br />
Lasten verursachen häufig Spannungsschwankungen<br />
im Netz. Ein<br />
häufiges Symptom ist transientes<br />
Flimmern in einer Beleuchtungsanlage.<br />
• IEC 61000-4-28 „Prüfung der Störfestigkeit<br />
gegen Schwankungen<br />
der energietechnischen Frequenz<br />
(Netzfrequenz)“<br />
Sie beschreibt grundlegende<br />
Tests, die zur Erfüllung von generischen<br />
Standards beitragen sollen.<br />
Da die Frequenz von Wechselstromquellen<br />
in der Regel 50...60 Hz<br />
beträgt, sind ihre Auswirkungen auf<br />
Geräte relativ einfach zu berechnen.<br />
Die Probleme, die sie verursachen<br />
können, sollten jedoch nicht unterschätzt<br />
werden.<br />
Eine weitere wichtige Norm,<br />
die von einer programmierbaren<br />
Stromversorgung abgedeckt werden<br />
sollte, ist die „Norm für elektrische<br />
Eigenschaften von Fluggeräten,<br />
MIL-STD-704 Revision F“.<br />
Obwohl es sich um eine amerikanische<br />
Militärnorm handelt, wurde<br />
MIL-STD-704 von einer Reihe von<br />
Ländern übernommen.<br />
Neuartige programmierbare<br />
Stromversorgungen wie z.B. vom<br />
Hersteller Preen eignen sich hervorragend<br />
zur Durchführung von Prüfungen<br />
aus den genannten Normen,<br />
indem Sie als Stromversorgungen<br />
für die zu prüfenden Geräte eingesetzt<br />
werden.<br />
Wie kommt man zu<br />
„sauberen“ Verbrauchern<br />
und Netzen?<br />
Durch den Einsatz von Leistungshalbleitern<br />
werden Transformatoren<br />
eliminiert. Oft werden hierzu Bipolartransistoren<br />
mit isoliertem Gate<br />
(IGBTs) eingesetzt. Die IGBTs wandeln<br />
den Wechselstrom zunächst in<br />
Gleichstrom um, der den sogenannten<br />
Zwischenkreis speist. Aus diesem<br />
Zwischenkreis wird dann wieder<br />
Wechselstrom erzeugt. Diese<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
57
Stromversorgung<br />
Methode ermöglicht einen individuell<br />
einstellbaren AC-Ausgang, der die<br />
benötigte Spannung und Frequenz<br />
entsprechend generieren kann – frei<br />
von Störungen, die durch das Netz<br />
eingeschleppt werden.<br />
Die Preen-AFC-Serien<br />
bauen mit einer Vielzahl von Produktreihen<br />
auf der beschriebenen<br />
Leistungshalbleiterarchitektur auf<br />
und sind daher bestens für Normenprüfungen<br />
geeignet, egal ob<br />
sie in der Entwicklung zur Vorprüfung<br />
oder im jeweiligen Prüflabor<br />
eingesetzt werden. Darüber hinaus<br />
wird die AFC-Serie in der Produktion<br />
und Forschung & Entwicklung<br />
branchenübergreifend von Haushaltsgeräten,<br />
allgemeiner und Industrie-Elektronik,<br />
medizinischen Geräten<br />
und der Beleuchtungstechnik<br />
eingesetzt. Die Baureihe AFV+ ist<br />
eine programmierbare AC-Stromquelle<br />
mit hoher Leistung, die Energie<br />
mit THD ±0,5% und bis zu 2000<br />
kVA liefert.<br />
Programmierbar<br />
Sie eignet sich ideal, um Spannungs-<br />
und Frequenzbedingungen<br />
verschiedener Länder und Regionen<br />
zu simulieren und verfügt über programmierbare<br />
Funktionen die einzelne<br />
oder kontinuierliche Ausgangsänderungen<br />
einfach simulieren<br />
können (Bild 2). Mit diesen<br />
und weiteren optionalen Funktionen<br />
eignet sie sich für die Designverifizierung<br />
in der Forschung und Entwicklung,<br />
für die Qualitätssicherung<br />
und für Produktionskontrollen. Verglichen<br />
mit konventionellen Stromversorgungen<br />
punkten die modernen<br />
Stromversorgungen ganz klar<br />
durch die Flexibilität, den hohen Wirkungsgrad<br />
und die dadurch geringen<br />
Wärmeverluste.<br />
Höhere Wirtschaftlichkeit<br />
Damit entfallen sowohl Wartungskosten<br />
als auch die früher notwendige<br />
Kühlung, was in der Summe zu<br />
höherer Wirtschaftlichkeit führt. Eine<br />
galvanische Trennung erreicht man<br />
durch integrierte Transformatoren.<br />
Hierzu folgend Vor- und Nachteile:<br />
Eine ohne Ausgangstransformator<br />
konzipierte programmierbare Stromversorgung<br />
bietet durch die höhere<br />
Dynamik einen breiteren Frequenzbereich<br />
und mehr Funktionen für die<br />
Prüfung von Netzstörungen (z.B.<br />
Transientenprüfung, Oberschwingungsanalyse<br />
oder DC-Offset-<br />
Prüfung usw.). Das Fehlen einer<br />
galvanischen Trennung am Ausgang<br />
kann jedoch zur Beschädigung<br />
der Geräte führen, wenn es<br />
zu einer Fehlfunktion am Prüfgerät<br />
kommt oder wenn Rückstrom in die<br />
Spannungsversorgungen zurückfließt.<br />
Designs mit einem integrierten<br />
Transformator sind robuster bezüglich<br />
induktiver Last. Der größte Vorteil<br />
einer programmierbaren Stromversorgung<br />
liegt jedoch in ihrer Programmierbarkeit.<br />
Einrichten<br />
Eine programmierbare Stromversorgung<br />
kann anhand der oben beschriebenen<br />
IEC-Prüfnormen eingerichtet<br />
werden. Einmal getan, kann die programmierbare<br />
Stromversorgung die in<br />
der Entwicklung befindlichen Geräte<br />
testen, Messdaten aufzeichnen und<br />
diagnostizieren. Außerdem kann die<br />
Stromversorgung zur Zertifizierung<br />
oder auch für Fehleranalysen genutzt<br />
werden. Ziel ist es, sicherzustellen,<br />
dass das zu prüfende Gerät im Feld<br />
zuverlässig und fehlerfrei arbeitet. Um<br />
dies zu erreichen, muss die programmierbare<br />
Stromversorgung selbst IECkonform<br />
zertifiziert sein und über die<br />
Fähigkeit (vorzugsweise integriert) verfügen,<br />
Einstellungen gemäß den IEC-<br />
Normen vorzunehmen. In diesem Beispiel<br />
unterstützt die Baureihe AFV+<br />
z.B. Anwendungen, die eine galvanische<br />
Trennung erfordern.<br />
Die Baureihe AFV+ wurde entwickelt,<br />
um die Spannungs- und Frequenzbedingungen<br />
verschiedener<br />
Länder und Regionen zu simulieren<br />
und deckt Anwendungen für Haushaltsgeräte,<br />
Motoren, medizinische<br />
Geräte, Beleuchtung und EMV-Labore<br />
ab. Zu wichtigen Funktionsmerkmalen<br />
einer programmierbaren Stromversorgung<br />
gehören die programmierbaren<br />
Funktionen STEP und RAMP, um einzelne<br />
oder kontinuierliche Ausgangsänderungen<br />
zu simulieren.<br />
Eine flexible und komfortable Steuerung,<br />
die verschiedenste Arten von<br />
Netzstörungen und Aussetzern simulieren<br />
kann, wird erreicht durch die folgenden<br />
Maßnahmen:<br />
• unabhängige Einstellung aller<br />
drei Phasen<br />
• Fähigkeit lastabhängige Spannungsabfälle<br />
der Anschlussleitungen<br />
durch sogenanntes Sensing<br />
zu kompensieren<br />
• Einstellbarkeit des Phasenwinkels<br />
Die Baureihe AFV+ verfügt über<br />
eine standardmäßige RS232/RS485/<br />
RS422-Schnittstellenkarte sowie eine<br />
Ethernet-Schnittstelle für die einfache<br />
Einrichtung, Programmierung<br />
und Fernsteuerung. Ein weiteres Plus<br />
ist ihre Vielseitigkeit: Die einstellbare<br />
Ausgangsspannung reicht von 5 bis<br />
520 VL-L und Frequenzen von 45<br />
bis 500 Hz.<br />
Zusammenfassung<br />
Häufig wird immer noch das öffentliche<br />
Versorgungsnetz zur Entwicklung<br />
und Prüfung elektronischer Geräte<br />
genutzt, das leider nicht immer eine<br />
stabile und saubere Wechselstromquelle<br />
darstellt. Um Fremdeinflüsse<br />
auszuschließen und gezielt Fehlersituationen<br />
zu simulieren, wird der<br />
Einsatz programmierbarer Stromquellen<br />
während der Entwicklungs- und<br />
Vorzertifizierungsphase empfohlen.<br />
Um in der führen Entwicklungsphase<br />
Schwachstellen im Design zu erkennen<br />
und zu verbessern ist es wichtig, die<br />
in den IEC Normen festgelegten Kurvenformen<br />
und Störfälle aus reichend<br />
zu berücksichtigen. ◄<br />
Maßgeschneiderte medizinische Stromversorgungen<br />
Eine zuverlässige Stromversorgung bildet<br />
das Rückgrat eines jeden medizinischen<br />
Gerätes. Insbesondere Systemhersteller wollen<br />
sich hier nicht auf ein Standardnetzteil verlassen<br />
müssen. Sie setzen deshalb auf die<br />
von den erfahrenen Spezialisten entwickelten<br />
Netzteile. Etwa auf die eigens für die Notfallmedizin<br />
und die Patientenbeobachtung konstruierten<br />
Stromversorgungen, die besonders<br />
robusten Ladegeräte für medizinische Geräte<br />
oder die OP-LED-Beleuchtung mit einem Wirkungsgrad<br />
von 94 Prozent. Auch in diesem<br />
Bereich hat sich die inpotron Schaltnetzteile<br />
GmbH als Spezialist für kundenspezifische<br />
Stromversorgungen einen Namen gemacht.<br />
Das Unternehmen berät seine Kunden individuell<br />
für medizinische Stromversorgungen.<br />
inpotron Schaltnetzteile GmbH<br />
www.inpotron.com<br />
58 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Stromversorgung<br />
Booster für die Stromversorgung<br />
mobiler Anwendungen<br />
HY-Di: Neue Marke für Smart Batteries erleichtert Medizinproduktentwicklung<br />
HY-LINE AG<br />
www.hy-line-group.com<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
Die HY-LINE AG gibt die Eintragung<br />
ihrer neuen Marke HY-Di offiziell<br />
bekannt. Wie der Geschäftsführer<br />
des Smart Battery-Bereiches<br />
Gerhard Wilp mitteilte, freue man<br />
sich, mit HY-Di künftig das HY-LINE<br />
Geschäftsfeld „Energy“ im Bereich<br />
mobile Stromversorgung bereichern<br />
zu können.<br />
Entwickelt und realisiert wurde<br />
das System aus Smart Battery und<br />
Analyse-Hard- und Software durch<br />
Ingenieure der HY-LINE AG in Kooperation<br />
mit leistungsstarken Partnern,<br />
die Know-how in Hardware-<br />
Entwicklung bzw. Programmierung<br />
einbrachten.<br />
HY-Di ermöglicht Anwendern<br />
nahezu aller Branchen, Entwicklungsprozesse<br />
z. B. für Medizingeräte<br />
signifikant zu beschleunigen<br />
und hebt das Batteriemonitoring<br />
auf ein zeitgemäßes, kostensparendes<br />
Niveau.<br />
Ideale Kombination<br />
Die neue Marke HY-Di vereint alle<br />
Vorzüge hochwertiger Smart Batteries<br />
mit einem leistungsstarken<br />
Batterie-Monitoringsystem.<br />
Die Analysesoftware liest<br />
bei smarten Batterien die<br />
zentralen Parameter aus<br />
und bringt sie in Echtzeit<br />
zur Anzeige. Auch das<br />
Schreiben von Log-Files<br />
ist möglich.<br />
Das Besondere an<br />
HY-Di<br />
Die Analysesoftware eignet<br />
sich für alle Batterien,<br />
die SM- oder CAN-Busfähig<br />
sind. Das macht die<br />
Applikation auch für alle<br />
jene Kunden und Endanwender<br />
interessant, die<br />
ihre Smart Batteries nicht<br />
bei der HY-LINE AG bezogen<br />
habe. Entwicklungsingenieure,<br />
aber auch Techniker,<br />
beispielsweise im klinischen<br />
Umfeld, erhalten für<br />
CAN- bzw. SM-Bus-fähige<br />
Batterien ein aussagekräftiges<br />
Batteriemonitoring<br />
und damit wertvolle Informationen<br />
über den Status ihrer Medizingeräte.<br />
Für das Gesundheitswesen<br />
ein deutliches Plus, da sich Wartungsaufwände<br />
für den Geräte-<br />
Pool von Kliniken, Reha-Zentren<br />
und anderen Einrichtungen signifikant<br />
reduzieren: Es müssen nur<br />
noch die Batterien getauscht werden,<br />
deren Leistung nachweisbar<br />
unzureichend ist.<br />
Prototypen-Entwicklung<br />
„Interessant ist HY-Di aber vor<br />
allem für die Prototypen-Entwicklung,“<br />
betont Gerhard Wilp. Schon<br />
in der Entwicklungsphase unterstütze<br />
HY-Di durch Anzeige wichtiger<br />
Batterieparameter für Infusionspumpen,<br />
Beatmungsgeräte &<br />
Co.: „Diese Kennzahlen erlauben<br />
Rückschlüsse auf das Betriebsverhalten<br />
von Prototypen; Funktionalitäten<br />
können weiter verbessert werden,<br />
bevor es in die Serienfertigung<br />
geht,“ hebt Wilp hervor.<br />
Die neue Marke HY-Di basiert<br />
technisch auf einer Kombination etablierter<br />
Smart Batteries und einer<br />
Analysesoftware. Dieses Tool, das<br />
HY-LINE Battery Interface, kann<br />
unter Zuhilfenahme einer ein-eindeutigen<br />
IP-Adresse vom Webbrowser<br />
verschiedener Endgeräte aufgerufen<br />
werden. Über die Software<br />
von HY-Di erfolgt dann die Anzeige<br />
der an der Batterie ausgelesenen<br />
Kennwerte. Aktuell sind das etwa<br />
30 Parameter, für die nachfolgenden<br />
Releases ist die Menge der dargestellten<br />
Kennwerte aber offen, wie<br />
Wilp erklärt. „Machbar sind mehr<br />
als 200 Kennwerte. Aktuell orientieren<br />
wir uns an dem, was die Kunden<br />
wünschen und die Märkte fordern<br />
– auf nötige Software-Releases<br />
können wir aber jederzeit zeitnah<br />
reagieren.“<br />
Auch kundenspezifische<br />
Varianten möglich<br />
Die Marken-Zellen sind fest in<br />
standardisierten Battery-Packs verbaut,<br />
wobei das Unternehmen auf<br />
Anfrage auch kundenspezifische<br />
Varianten entwickelt. Dank White-<br />
Label Option können Kunden HY-Di<br />
auch mit dem eigenen Corporate<br />
Design versehen und damit zum<br />
festen Bauteil der eigenen Marke<br />
machen. Das europäische Service<br />
Center in Schaffhausen ermöglicht<br />
schnelle Zugriffszeiten auf Wartung,<br />
Diagnose und Support. Die<br />
Logistik wird in Deutschland und<br />
der Schweiz realisiert. Das garantiert<br />
kurze Lieferzeiten innerhalb<br />
Europas und gestaltet die Supply<br />
Chains vor allem für europäische<br />
Unternehmen nachhaltig.<br />
Unterschiedliche<br />
Ausführungen<br />
Verfügbar sind Packs in unterschiedlichsten<br />
Ausführungen<br />
mit Kapazitäten von 48, 72 bzw.<br />
96 Wattstunden. Daraus ergibt<br />
sich ein weiteres Plus: der Transport<br />
von Batterien mit Leistungen<br />
unter 100 Wattstunden ist aufgrund<br />
vereinfachter regulatorischer und<br />
behördlicher Vorgaben unkompliziert.<br />
Kundenspezifische Zertifizierungswünsche<br />
werden auf Anfrage<br />
realisiert. ◄<br />
59
Stromversorgung<br />
Den bewährten Klassiker revolutioniert<br />
Je kleiner und leistungsstärker Gadgets werden, umso kleiner und leistungsfähiger müssen die zugehörigen<br />
Batterien sein. Hier glänzt die Knopfzelle. Bei Renata wurde der bewährte Klassiker revolutioniert und auf<br />
Hochleistung getrimmt.<br />
Renata SA<br />
www.renata.com<br />
Ob Headsets, Mobiltelefone oder<br />
Wearable Technologies: Wir leben<br />
in einer Welt, die nach immer kleineren,<br />
leichteren und schlankeren<br />
Geräten verlangt. Zugleich wächst<br />
das Bedürfnis, Geräte wireless verwenden<br />
zu können. Dabei spielen<br />
die gemeinhin als Knopfzellen<br />
bekannten Batterien eine zentrale<br />
Rolle. Renata stellt dieses hochwertige<br />
Produkt seit vielen Jahren industriell<br />
her und gehört mittlerweile<br />
zu den führenden<br />
Anbietern am Weltmarkt.<br />
Damit das so bleibt, investiert<br />
das Unternehmen<br />
nicht nur in die Entwicklung<br />
neuer Batterietypen,<br />
sondern auch in die Automatisierung<br />
der Produktionslinien<br />
für das bestehende<br />
Sortiment.<br />
Die modernste ihrer<br />
Art<br />
Die neuste, inhouse<br />
entwickelte Produktionslinie,<br />
ist die vollautomatische<br />
Silberoxid-<br />
Linie. Sie ist nach eigenen Angaben<br />
weltweit eine der Modernsten ihrer<br />
Art und bietet etliche Vorteile – von<br />
der stark erhöhten Produktionskapazität<br />
über die flexible Planung bis<br />
hin zur vollständigen Rückverfolgbarkeit<br />
jeder einzelnen Knopfzelle.<br />
Die Produktqualität liegt besonders<br />
im Fokus – alle qualitätsrelevanten<br />
Schritte werden zu 100 % inline<br />
überwacht.<br />
Alles auf einer Linie<br />
Zu 100 Prozent inline erfolgen<br />
auch die mechanischen, elektrischen<br />
und optischen Kontrollen der Batterien<br />
sowie deren Herstellung, Montage,<br />
Endbearbeitung und Inspektion.<br />
Daniel Hunziker, Head of Strategic<br />
Projects, betont: „Durch den<br />
Einsatz von intelligenten Live-Auswertungen<br />
mit unserem Manufacturing-Execution-System<br />
steuern wir<br />
den Prozess während der gesamten<br />
Produktion. Auf der gleichen Basis<br />
optimieren wir unsere Produktionsprozesse<br />
stetig und verbessern so<br />
die Produktqualität nachhaltig“.<br />
Für die Zukunft gerüstet<br />
Flexibilität, Innovation und Agilität<br />
sind entscheidende Erfolgsfaktoren,<br />
dank derer das Unternehmen<br />
seine Wettbewerbsfähigkeit auch in<br />
Zukunft sichert. Die Digitalisierung<br />
spielt dabei eine wichtige Rolle. Mit<br />
der automatischen Silber oxid-Anlage<br />
bestätiget Renata seine Führungsposition<br />
im Knopfzellenmarkt und<br />
positioniert sich erfolgreich für die<br />
Industrie 4.0. ◄<br />
Konfigurations-Center spart Zeit und Kosten<br />
Ob bei anspruchsvollen Industrie-Anwendungen<br />
oder in der Medizintechnik, die Anforderungen<br />
an moderne Stromversorgungen werden<br />
immer komplexer. Mit Standardnetzteilen<br />
kommt man häufig nicht weiter. Eine individuelle<br />
Entwicklung ist aber gerade bei Kleinserien<br />
oft zu aufwendig. Modulare Stromversorgungen<br />
schließen diese Lücke. Emtron bietet das notwendige<br />
Know-how und verfügt zusätzlich über<br />
ein eigenes Konfigurations-Center damit auch<br />
anspruchsvolle Kundenwünsche schnell und<br />
kostengünstig erfüllt werden können.<br />
Soll ein Netzteil mehrere Spannungen und<br />
noch dazu verschiedene Leistungsstufen liefern,<br />
stoßen Geräte von der Stange schnell an<br />
ihre Grenzen. Die individuelle Entwicklung nach<br />
spezifischen Kundenwünschen wäre gleichzeitig<br />
zeitaufwendig und kostenintensiv. Nicht zuletzt<br />
die notwendigen Funktions-, Sicherheits- und<br />
Zuverlässigkeitsprüfungen sowie die Beschaffung<br />
entsprechender Zertifikate verschlingen<br />
dabei wertvolle Ressourcen. Bei Kleinserien<br />
steht also der Aufwand in keinem Verhältnis<br />
zum Nutzen.<br />
Mit seiner umfassenden Fach- und Beratungskompetenz<br />
und seiner Bandbreite an inter national<br />
renommierten Herstellern verfügt Emtron über<br />
das Know-how und die jahrzehntelange Erfahrung,<br />
um für jeden Anwendungsfall das entsprechende<br />
passende Angebot an modularen Stromversorgungen<br />
anbieten zu können. Natürlich in<br />
Abstimmung mit dem Kunden. Die persönliche<br />
Beratung ist aber der Schlüssel zum Erfolg.<br />
Aus dem mehr als tausend Serien umfassenden<br />
Emtron-Sortiment namhafter Hersteller wie<br />
Advanced Energy, Enedo, Cincon, Mean Well,<br />
Mornsun und vieler anderer, stellen die Emtron-<br />
Experten anschließend die optimal passenden<br />
Komponenten zusammen. Die dabei notwendigen<br />
Modifikationen von Hard- und Software<br />
führen die Fachkräfte im hauseigenen Labor<br />
durch. Hierzu gehören etwa die Einstellung<br />
der Spannungswerte und Strombegrenzungen,<br />
aber auch die Aktivierung durch externe Signale<br />
oder der Fernzugriff via Internet. Dank umfangreicher<br />
Lagerbestände an Basiseinheiten und<br />
Ausgangsmodulen stehen Muster oder Kleinserien<br />
dem Kunden innerhalb von 24 bis 48 Stunden<br />
zur Verfügung.<br />
EMTRON electronic GmbH<br />
info@emtron.de, www.emtron.de<br />
60 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Stromversorgung<br />
Medizinische 3-fach-Steckdosenleiste mit<br />
USB-A-Lademodul für mobile Geräte<br />
Standards und<br />
Prüfprotokolle<br />
Alle medizinischen Steckdosenleisten<br />
von Baaske Medical erfüllen<br />
die Standards der Normen IEC<br />
60601-1:2005 + A1:2012, sowie<br />
IEC 60601-1:2005 + A1:2012/<br />
AMD1:2012 und ISO 80601-2-<br />
13:2011/AMD1:2005. Jede Leiste<br />
wird nach dem Zusammenbau<br />
abschließend im Werk übergeprüft<br />
und erhält ein Prüfprotokoll, das der<br />
Lieferung beigelegt wird. So hat<br />
der Anwender die Vergleichswerte<br />
schnell zur Hand, wenn Nachmessungen<br />
vor Ort nötig werden. Zum<br />
umfangreichen Zubehör (zum Teil<br />
optional) gehören Schutzwinkel,<br />
Montageplatten, Feinsicherungsset,<br />
Rohrbefestigungen, Normschienen-Klammern<br />
und Steckschlüssel.<br />
◄<br />
AZ#3, 1/8 Seite, 43 x 132 m (Satzspiegel)<br />
Baaske Medical<br />
GmbH & Co. KG<br />
https://e-medic.de<br />
Patientennahe und komfortable<br />
Auflademöglichkeiten für Mobilgeräte<br />
von Patienten oder Mitarbeitern<br />
am Point-of-Care per USB bietet<br />
ab sofort die neue medizinische<br />
e-medic 3-fach-Steck dosenleiste<br />
mit 2-fach-USB-A-Lademodul von<br />
Baaske Medical. Die TÜV-geprüften<br />
medizinischen Steckdosenleisten<br />
des Unternehmens sind speziell<br />
für die Anforderungen im patientennahen<br />
Umfeld in Kliniken und<br />
Arztpraxen entwickelt worden. Das<br />
zusätzliche USB-A-Lademodul<br />
garantiert die sichere Spannungsversorgung<br />
der angeschlossenen<br />
Mobilgeräte. So könnten zum Beispiel<br />
bettlägerige Patienten, die in<br />
Krankenhäusern, Altenheimen oder<br />
Zuhause aus einer medizinischen<br />
Steckdosenleiste ihren Strom beziehen,<br />
ihre Mobilgeräte (z. B. Smartphone,<br />
Tablet oder Notebook) einfach<br />
und gefahrlos bei Bedarf per<br />
USB aufladen.<br />
Vorteile<br />
Die Vorteile der Steckdosenleiste<br />
mit USB-A-Lademodul: Sie<br />
kann auch in Kombination mit weiteren<br />
medizinischen elektrischen<br />
Geräten oder zum Anschluss von<br />
Medizinprodukten verwendet werden<br />
und ist bei Bedarf später im<br />
Werk nachrüstbar bis auf insgesamt<br />
acht Module. Der Betreiber<br />
muss allerdings sicherstellen, dass<br />
seine Gerätekombinationen den<br />
Anforderungen der jeweils gültigen<br />
europäischen Richtlinien für Medizinprodukte<br />
und Normen für medizinische<br />
elektrische Geräte und<br />
Systeme entspricht.<br />
Zusätzlicher Potentialausgleich<br />
Jedes Modul verfügt über einen<br />
zusätzlichen Potentialausgleich<br />
(ZPA) und je zwei Feinsicherungen.<br />
Das elektrische System ist so optimal<br />
gegen Störfälle gesichert. Das<br />
USB-A-Modul ist separat von den<br />
anderen Steckdoseneinsätzen der<br />
Leiste mit einer zusätzlichen Sicherung<br />
und einem eigenen ZPA am<br />
Gehäuse ausgestattet. Die Leiste<br />
wird von einem 11 mm starken<br />
Kabel mit je 2,5 mm² Einzeladern<br />
und Knickschutz am Gehäuse<br />
mit Strom versorgt. Abzugssicherungen<br />
schützen gegen unbeabsichtigte<br />
Veränderung des elektrischen<br />
Systems. Spezielle Befestigungen<br />
machen die Installation der<br />
Leiste an Normschienen oder Infusionsständern<br />
möglich.<br />
Professional Power<br />
OP-LED-Beleuchtung<br />
Schaltnetzteile<br />
für medizinische<br />
Anwendungen<br />
• maßgeschneidert<br />
• intelligent<br />
• effizient<br />
Customized Solutions · Quality made in Germany<br />
www.inpotron.com<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
61
Stromversorgung<br />
Konvektionsgekühltes 350-W-Netzteil für die<br />
Medizintechnik mit Spitzenleistung von bis zu 1.000 W<br />
Ableitstrom von weniger als 300 µA. Eine isolierte<br />
Standby-Spannung von 5 V mit 0,3 A sowie Remote<br />
On/Off sind standardmäßig vorhanden. Es stehen<br />
vier Ausgangsspannungen zur Verfügung: 24, 30, 36<br />
und 48 V. Dabei erzielt das CUS350MP unter Volllast<br />
und einer Eingangsspannung von 230 VAC einen Wirkungsgrad<br />
von 94 %.<br />
Kompakt und leicht<br />
Die Betriebsumgebungstemperatur beträgt hierbei<br />
-20°C bis +70°C, wobei ab einer Umgebungstemperatur<br />
oberhalb von 50 °C ein lineares Derating auf<br />
30 % der Last einsetzt. Das CUS350MP ist inkl. seiner<br />
Grundplatte als Open Frame Gerät mit den Maßen<br />
88 x 183 x 44 mm (B x L x H) sehr kompakt und mit<br />
gerade einmal 770 g ein sehr leichtes Netzgerät. Optional<br />
sind unterschiedliche Gehäusevarianten, Schraubklemmenanschlüsse,<br />
doppelte Platinenbeschichtung<br />
sowie einzelne AC-Sicherungen erhältlich.<br />
TDK-Lambda Germany GmbH<br />
www.emea.lambda.tdk.com/de<br />
TDK Corporation gibt die Einführung der AC-DC-Netzteilserie<br />
CUS350MP von TDK-Lambda bekannt. Die<br />
Serie verfügt über Zertifizierungen für medizinische und<br />
industrielle Sicherheit, ist für 350 W bei Konvektionund<br />
für 500 W bei Luftkühlung ausgelegt. Dabei kann<br />
das CUS350MP bis zu 1.000 W Spitzenleistung liefern<br />
und ist somit ideal für geräuscharme Anwendungen,<br />
wie z. B. medizinische Geräte mit Gleichstrommotoren<br />
oder Industriedrucker, welche gelegentlich eine hohe<br />
Spitzenleistungen benötigen, geeignet. Diese Märkte<br />
und Anwendungen werden bisher oft von überdimensionierten,<br />
teureren und nicht spitzenleistungsfähigen<br />
Netzteilen bedient. Hier bietet das CUS350MP eine<br />
echte Alternative.<br />
Die CUS350MP-Serie ist für einen Eingangsbereich<br />
von 85 bis 265 VAC geeignet und hat einen<br />
Isolation und Zertifikate<br />
Die Isolation zwischen Eingang und Ausgang<br />
beträgt 4.000Vac (2 x MoPP), zwischen Eingang<br />
und Erde 1.500 VAC (1x MoPP) und zwischen Ausgang<br />
und Erde 1.500 VAC (1x MoPP). Somit ist das<br />
CUS350MP für medizinischen Geräten der Klassen B<br />
und BF bestens geeignet. Die Sicherheitszertifizierungen<br />
umfassen die IEC/UL/CSA/EN 62368-1, IEC/<br />
EN/ES 60601-1, EN 62477-1 (OVC III) sowie die CE-<br />
Kennzeichnung gemäß den Niederspannungs-, EMVund<br />
RoHS-Richtlinien. Die Geräte entsprechen außerdem<br />
den Normen EN 55011-B und EN 55032-B für leitungsgebundene<br />
und abgestrahlte Emissionen, erfüllen<br />
die Normen EN 61000-3-2 für Oberschwingungen,<br />
sowie IEC60601-1-2 Edition 4 und IEC 61000-4 für die<br />
Störfestigkeit. ◄<br />
November/Dezember November-Dezember 5/2018 Jg. 1/2008 9<br />
Fachzeitschrift für<br />
Medizin-Technik<br />
Elektronik für die<br />
Medizintechnik<br />
Karl Kruse, Seite 98<br />
meditronicjournal<br />
Sonderteil Einkaufsführer:<br />
Medizin-Technik<br />
ab Seite 31<br />
Einkaufsführer Medizin-Technik<br />
Jetzt Unterlagen anfordern!<br />
Einkaufsführer Medizin-Technik integriert im meditronic-journal<br />
5-<strong>2021</strong> mit umfangreichem Produkt index, ausführlicher Lieferantenliste,<br />
Firmenverzeichnis, deutscher Vertretung internationaler Unternehmen<br />
und Vorstellung neuer Produkte.<br />
Einsendeschluss der Unterlagen 17. 9. <strong>2021</strong><br />
Anzeigen-/Redaktionsschluss 24. 9. <strong>2021</strong><br />
beam-Verlag, info@beam-verlag.de oder Download + Infos<br />
unter www.beam-verlag.de/einkaufsführer<br />
62 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Bedienen und Visualisieren<br />
Silikonabgedeckte Tastaturen für die Montage<br />
an der Wand<br />
SilTa Ergowall – Silikontastaturen von KM-Gehäusetech für ein breites Einsatzgebiet von Industrie bis Medizin<br />
Schwarz: Silikonabgedeckt für den Industriebereich, Weiß: Silikonabgedeckt für den Hygienebereich<br />
Voll abwasch- und<br />
desinfizierbar<br />
Durch das hochwertig verarbeitete<br />
Silikon sind die Tastaturen voll<br />
abwasch- und desinfizierbar und<br />
erreichen eine Schutzart von IP65<br />
(IP68 möglich). Die CleanLock-<br />
Funktion unterstützt die Reinigung,<br />
CleanLock-Funktion ist eine zusätzlich<br />
integrierte Taste, welche nach<br />
Betätigung die Eingabe unterbricht<br />
und diese Funktion wird nach erneuter<br />
Betätigung der Taste deaktiviert.<br />
Die Silikontastaturen sind standardmäßig<br />
mit deutschem und US-Layout<br />
lieferbar.<br />
Touchpad oder Maus<br />
SilTa Ergowall Tastaturen sind<br />
für den Industriegebrauch sowie<br />
für den Einsatz in medizinischen<br />
Bereichen konzipiert. Es kann mit<br />
dem integrierten, hochauflösenden<br />
Touchpad gearbeitet werden oder<br />
optional mit einer separaten Maus,<br />
für welche die Version inkl. Mausablage<br />
konzipiert wurde.<br />
Ergonomisches Design<br />
Abgerundet wird das Angebot<br />
der flachen SilTa Ergowall Silikontastaturen<br />
durch ein ergonomisches<br />
Design und eine komfortable angenehm<br />
leise Bedienung. Einfache<br />
Montage an die Wand mit integrierter<br />
Kabelführung im Scharnier,<br />
welches in Winkel und Verstellkraft<br />
stufenlos einstellbar ist. Zudem gibt<br />
es eine optische CleanRemind-Funktion,<br />
diese dient als Erinnerung und<br />
leuchtet auf (LED) sobald die nächste<br />
Reinigung nötigt ist. ◄<br />
KM-Gehäusetech<br />
GmbH & Co. KG<br />
info@km-gehaeusetech.de<br />
www.km-gehaeusetech.de<br />
KM-Gehäusetech, bekannt für<br />
seine elektronischen und mechanischen<br />
Systeme, erweitert sein<br />
Produktprogramm um die Tastaturen-Serie<br />
SilTa Ergowall. Die Silikontastaturen<br />
gibt es in einer Standard-Version<br />
und in der erweiterten<br />
Version mit Mausablage. Zusätzlich<br />
kann ausgewählt werden ob die<br />
Tastatur im Industriebereich oder<br />
im Medizin-/Hygienebereich eingesetzt<br />
werden soll.<br />
Technische Daten:<br />
Tastentechnologie: Silikonkontakt-Technologie<br />
(Karbonpillen auf Goldkontakt)<br />
Tastenanzahl: 105 (inkl. 12 F-Tasten)<br />
Gehäuse:<br />
aus Aluminium, Oberfläche natur eloxiert<br />
Scharnier:<br />
Torsionsscharnier IP65<br />
Oberfläche natur eloxiert<br />
Schutzgrad: IP65 (NEMA 4, 4X)<br />
Tastenhub:<br />
1,25 mm<br />
Betätigungskraft: 1,2 N<br />
Schaltzuverlässigkeit: ca. 2 Mio. Betätigungen<br />
Schnittstelle: USB<br />
Spannungsversorgung: Tastatur 20mA@5V/Touchpad 6mA@5V<br />
Betriebstemperatur: 0 bis +60 °C<br />
Luftfeuchtigkeit: bis 100 % nicht kondensierend<br />
Zulassungen: CE, FCC Part 15 Class B, EN 60601-1-2<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
63
Bedienen und Visualisieren<br />
Kontaktlose Bedienung<br />
Aufzug<br />
(HoloInd)<br />
© HoloInd<br />
Herausforderungen und<br />
Vorschläge<br />
Die berührungslose Bedienung<br />
von Geräten und Maschinen wird<br />
getrieben durch aktuelle Vorsichtsmaßnahmen,<br />
die Forderung nach<br />
Sterilität von Bedienern und Material<br />
in der Medizintechnik, die Bedienung<br />
selbst in Schutzkleidung. Diese<br />
Technologien stehen an der Spitze<br />
der Interaktion ohne direkten Kontakt<br />
zwischen Bediener und Gerät:<br />
Autor:<br />
Rudolf Sosnowsky, Leiter Technik<br />
bei der HY-LINE Computer<br />
Components Vertriebs GmbH in<br />
Unterhaching<br />
HY-LINE Computer Components<br />
Vertriebs GmbH<br />
www.hy-line.de<br />
Das Auslösen von Aktionen ohne<br />
Berührung ist etwas, was man sich<br />
im Alltag manchmal wünscht: Den<br />
Kofferraum des Autos mit vollen<br />
Händen öffnen, einen Anruf entgegennehmen,<br />
während man den<br />
Abwasch erledigt, oder einfach nur<br />
die wenig appetitliche Türklinke auf<br />
der öffentlichen Toilette drücken.<br />
Die Situation „keine freien Hände“<br />
gibt es auch im professionellen<br />
Bereich. Vielleicht stecken die<br />
Hände in Schutzhandschuhen, weil<br />
man mit gefährlichen Substanzen<br />
hantiert, oder man darf aus hygienischen<br />
und gesundheitlichen Gründen<br />
nichts mit den Händen anfassen.<br />
Dafür gibt es entsprechende<br />
Vorschriften: In der Lebensmittelindustrie<br />
müssen Handschuhe viel<br />
getragen werden. Im medizinischen<br />
Bereich, wo Sterilität gefordert ist,<br />
darf nichts Unsteriles angefasst werden,<br />
ohne anschließend die Handschuhe<br />
zu wechseln. Die aktuelle<br />
Situation lenkt das Interesse auf die<br />
Bedienung von Geräten, die keinen<br />
direkten Körperkontakt erfordern.<br />
Laut einer Studie von Ultra-<br />
Leap, einem Hersteller von berührungslosen<br />
Interfaces, ist die Akzeptanz<br />
von Touchscreens zurückgegangen.<br />
Eine gewisse Komplexität<br />
vorausgesetzt (also nicht die<br />
des Näherungssensors eines Seifenspenders),<br />
gibt es hierfür verschiedene<br />
Möglichkeiten, die hier<br />
vorgestellt werden.<br />
• Neue Technologie Infrarot-Touchscreen<br />
• „Fliegender Touchscreen“ –<br />
abgesetzter Touchscreen<br />
• Holografisches Touch-Display<br />
• HY-gienischer Touchscreen<br />
• 3D-Touchscreen mit Gestensteuerung<br />
• Offline-Sprachsteuerung<br />
Bild 1: Funktionsprinzip des Infrarot-Sensors, © Neonode AB<br />
Bild 2: Funktionsprinzip des „Flying Touch”, © HY-LINE Computer<br />
Components<br />
64 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Bedienen und Visualisieren<br />
Darüber hinaus gibt es weitere<br />
Technologien, die entweder noch<br />
in den Kinderschuhen stecken oder<br />
für die hier vorgestellten Anwendungen<br />
nicht relevant sind.<br />
Infrarot-Technologie<br />
Die Technik von Infrarot-Touchscreens<br />
ist bekannt: Ein Vorhang<br />
aus Infrarotlicht wird durch ein in<br />
den Strahlengang eingebrachtes<br />
Objekt unterbrochen. Diese Unterbrechung<br />
wird ausgewertet und als<br />
Berührungsereignis an die Steuerung<br />
zurückgegeben. Dabei muss<br />
sich der Touchscreen nicht direkt<br />
über dem Bildschirm befinden,<br />
sondern kann auch in einiger Entfernung<br />
montiert werden. Dies ist<br />
besonders bei vandalismusgefährdeten<br />
Geräten, wie z. B. Automaten<br />
und Geldautomaten, von Vorteil,<br />
da der Bildschirm durch eine starke<br />
Glasscheibe vor mechanischen Einwirkungen<br />
geschützt werden kann.<br />
Bei Anwendungen, die eine optimale<br />
optische Wiedergabe erwarten,<br />
wie z. B. in der medizinischen<br />
Bildgebung oder der Druckvorstufe,<br />
kann die Glasscheibe weggelassen<br />
werden. Der Infrarot-Touchscreen<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
funktioniert prinzipiell auch ohne<br />
ein darunter liegendes Display, so<br />
dass er auch vor einer bedruckten<br />
Platte montiert werden könnte.<br />
Seine gutartige EMV macht ihn zu<br />
einem robusten Eingabemedium.<br />
Nachteile<br />
Der Nachteil ist die Parallaxe,<br />
die durch den Abstand zwischen<br />
Sensor- und Bildebene entsteht.<br />
Bild 4: Funktionsprinzip des holografischen Displays, © ASKA3D<br />
Bild 3: Head-up-Display in einem Fahrzeug, © HY-LINE Computer Components<br />
Außerdem unterstützen Standard-<br />
Infrarot-Touchscreens keine Multi-<br />
Touch-Bedienung und Gestenerkennung.<br />
Sie müssen mit IR-Filtern<br />
vor Fremdlicht geschützt werden<br />
und sind leicht zu sabotieren,<br />
z. B. mit einem Kaugummi.<br />
Neue Generation von<br />
Infrarot-Touchscreens<br />
Abhilfe schafft die neue Generation<br />
von Infrarot-Touchscreens,<br />
die statt der Unterbrechung eines<br />
Lichtgitters die Reflexion eines im<br />
Strahlengang befindlichen Objekts<br />
auswertet. Durch geschickte Anordnung<br />
von Sende- und Fotodioden<br />
können gleichzeitig zwei Berührungsereignisse<br />
und Gesten im<br />
Lichtfeld erkannt werden. Das Reflexionsprinzip<br />
erlaubt die Montage<br />
auf nur einer Seite des Gehäuses,<br />
was für die Integration sehr vorteilhaft<br />
ist. Ein intelligenter Abtastalgorithmus<br />
verhindert einfache Sabotage<br />
wie oben beschrieben. Eine<br />
Bild 5: Die Anordnung des Displays und der holografischen Platte bestimmen die Ausrichtung des Bildes<br />
© Neonode AB<br />
hohe Abtastfrequenz von 200 Hz<br />
sorgt für eine verzögerungsfreie<br />
Erkennung. Die optimierte Optik<br />
mit engem Lichtaustritt sorgt für<br />
eine hohe Fremdlichtresistenz. Der<br />
weite Temperaturbereich von -40 °C<br />
bis +80 °C garantiert den Einsatz in<br />
allen Applikationen. Beispiele sind<br />
Industrieanlagen, Landmaschinen<br />
und Sonderfahrzeuge, medizinische<br />
Großgeräte und Lifestyle-Anwendungen<br />
wie moderne Küchen- und<br />
Wohnmöbel. Bild 1 zeigt das Funktionsprinzip<br />
im Querschnitt.<br />
“Flying Touch” –<br />
Abgesetzter Touchscreen<br />
Basierend auf dem Prinzip des<br />
Infrarot-Touchscreens ist der Flying<br />
Touch sehr ähnlich. Der Unterschied<br />
besteht darin, dass der Infrarotsensor<br />
wie ein Vorhang (siehe Bild 2)<br />
mit einem Abstand zur Oberfläche<br />
montiert ist. Das Touch-Ereignis<br />
wird immer dann erkannt, wenn ein<br />
Objekt den Lichtweg kreuzt. Es ist<br />
nicht notwendig, die darunter liegende<br />
Oberfläche zu berühren.<br />
Es liegt im Ermessen des Benutzers,<br />
die Fingerbewegung zu stoppen,<br />
bevor er die Oberfläche vollständig<br />
berührt. Die Funktionalität<br />
ist die gleiche wie beim Infrarot-<br />
Touchscreen.<br />
Holografisches<br />
Touch-Display<br />
Der Infrarot-Touchscreen der<br />
neuen Generation spielt eine wichtige<br />
Rolle bei der berührungslosen<br />
Bedienung. Das System besteht aus<br />
zwei Teilen: dem Touchscreen, der<br />
Touch-Ereignisse und Gesten mit<br />
einem unsichtbaren IR-Vorhang<br />
65
Bedienen und Visualisieren<br />
Bild 6: Kontinuierlicher Betrieb und Desinfektion, © HY-LINE Computer<br />
Components<br />
erkennt, und einem Bild, das holografisch<br />
in die Luft projiziert wird.<br />
Im physikalischen Sinne handelt es<br />
sich bei der Darstellung des virtuellen<br />
Bildes nicht um ein Hologramm,<br />
da hier weder monochromatisches,<br />
kohärentes Licht verwendet wird,<br />
noch sich das Bild in Abhängigkeit<br />
vom Betrachtungswinkel darstellt.<br />
Vielmehr wird hier eine besondere<br />
Materialeigenschaft genutzt,<br />
die die diffus austretenden Lichtstrahlen<br />
am Ort des virtuellen Bildes<br />
konvergent bündelt und so den<br />
Eindruck einer frei schwebenden<br />
Darstellung erzeugt. Hierfür wird<br />
der Begriff „Holografie“ verwendet.<br />
3D-Projektion<br />
Das holografische Bild erscheint<br />
frei in der Luft stehend. Dies wird<br />
durch eine optische Platte verursacht,<br />
die das von der Quelle<br />
erzeugte Bild ablenkt und nach den<br />
Gesetzen der Optik projiziert. Ähnlich<br />
wie bei einem Head-up-Display<br />
im Auto (siehe Bild 3) sieht der Fahrer<br />
durch die Windschutzscheibe ein<br />
Bild, das ihm in Augmented Reality<br />
zusätzliche Informationen wie<br />
Geschwindigkeit, Verkehrsschilder<br />
und Navigationsanweisungen<br />
anzeigt. Die Aufmerksamkeit des<br />
Fahrers bleibt dabei nach vorne<br />
auf die Straße und das virtuelle Bild<br />
gerichtet. Die abgesetzte Anzeige<br />
entlastet die Augen des Fahrers, die<br />
sich nicht zwischen nah - dem Blick<br />
auf die Instrumententafel - und fern<br />
- dem Blick auf die Straße - akkomodieren<br />
müssen. Das Bild selbst<br />
wird von einem Display oder Projektor<br />
im Fußraum erzeugt und durch<br />
eine Linseneinheit auf die Windschutzscheibe<br />
projiziert, die in diesem<br />
Bereich eine teilreflektierende<br />
Beschichtung aufweist.<br />
„Greifbares“ virtuelles Bild<br />
Bei dem vorliegenden System<br />
sieht der Aufbau sehr ähnlich aus.<br />
Die 3D-Platte erzeugt ein virtuelles<br />
Bild, das sich „greifbar“ in der<br />
Nähe des Benutzers befindet. Das<br />
virtuelle Bild wird an dem Punkt<br />
erzeugt, der den gleichen Abstand<br />
zum Spiegel hat wie das Display<br />
selbst, siehe Bild 4.<br />
Montiert man nun anstelle der<br />
Bildebene einen Infrarotsensor,<br />
der die Bildfläche überblickt, kann<br />
man Berührungsereignisse und<br />
Gesten, die „in der Luft“ gezeichnet<br />
werden, erkennen und auswerten,<br />
ohne irgendwelche Teile berühren<br />
zu müssen.<br />
Da es eine feste Winkelbeziehung<br />
zwischen dem Display, der<br />
Projektionsplatte und dem Endbild<br />
gibt, bestimmt die Installationsgeometrie<br />
des Displays und der Projektionsplatte<br />
die Ausrichtung des virtuellen<br />
Bildes. Bild 5 zeigt zwei gängige<br />
Einbausituationen eines Projektionssystems.<br />
Ein vertikales Bild<br />
wird durch ein horizontal montiertes<br />
Display und eine 45-Grad-Platte<br />
erzeugt, während eine horizontale<br />
Projektionsplatte ein um 45 Grad<br />
geneigtes Bild erzeugt.<br />
Anwendungen<br />
Orte und Geräte, die von vielen<br />
Menschen genutzt werden, sind<br />
prädestiniert für berührungslose<br />
Anwendungen. Digital Signage im<br />
Einzelhandel, z. B. die Menüauswahl<br />
in Fast-Food-Restaurants, kommt<br />
ebenso ohne direkten Kontakt aus<br />
wie Orientierungs- und Informationstafeln<br />
in Einkaufszentren. Aufzugsteuerungen,<br />
sowohl für die Ruftasten<br />
in der Etage als auch für die<br />
Etagenauswahl in der Kabine, liegen<br />
auf der Hand.<br />
HY-gienischer Touchscreen<br />
Der HY-gienische Touchscreen<br />
basiert auf der Tatsache, dass<br />
UV-C-Strahlung eine abtötende<br />
Wirkung gegen Keime und Viren<br />
hat. Das ist ein Pro und ein Contra:<br />
UV-C-Strahlung tötet zwar unerwünschte<br />
Kulturen ab, ist aber<br />
auch schädlich für Organismen.<br />
Eine Bestrahlung des menschlichen<br />
Körpers oder von Körperteilen<br />
ist in jedem Fall zu vermeiden.<br />
Da sie unsichtbar ist, muss<br />
äußerste Vorsicht walten. Die Wirksamkeit<br />
hängt von der Dosis ab,<br />
die sich aus der Intensität multipliziert<br />
mit der Belichtungszeit ergibt.<br />
Wenn eine Oberfläche eines Touchscreens<br />
für jeden Benutzer hygienisch<br />
sauber bleiben soll, muss<br />
sie gereinigt werden, bevor sich<br />
der nächste Benutzer dem Terminal<br />
nähert. Da die Einwirkungszeit<br />
erheblich ist, ist ein Dauer betrieb<br />
nur schwer zu realisieren. Außerdem<br />
sollte für einen Dauerbetrieb<br />
kein Verbrauchsmaterial verwendet<br />
werden, und die Technologie sollte<br />
viele Berührungen ohne Abnutzung<br />
überstehen können.<br />
Die Idee, die hinter der vorgeschlagenen<br />
Lösung steckt, ist ein<br />
abwechselnder Betrieb und eine<br />
desinfizierende Belichtung, und<br />
keine Unterbrechung während<br />
des Betriebs. Für eine „verschleißfreie“<br />
Lösung ist es wünschenswert,<br />
einen Kontakt zwischen Bediener<br />
und Oberfläche für die Funktion<br />
selbst zu vermeiden. Diese Anfor-<br />
Bild 7: Verlauf der Feldlinien bei 3D-Touch in Ruhelage und bei Störung<br />
durch Finger, © HY-LINE Computer Components<br />
66 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Bedienen und Visualisieren<br />
Bild 8: Elektrodenanordnung für 3D-Touch © HY-LINE Computer Components<br />
derung kann durch die Implementierung<br />
eines IR-Touchscreens für die<br />
Touchfunktion gelöst werden. Dieser<br />
sollte in einem Abstand zum Deckglas<br />
montiert werden, so dass es<br />
nicht berührt werden muss. Falls es<br />
dennoch passiert, muss das Deckglas<br />
desinfiziert werden. Die Anforderung,<br />
dass das Terminal jederzeit<br />
verfügbar sein und vor dem<br />
nächsten Benutzer gereinigt werden<br />
muss, kann durch ein Deckglas<br />
gelöst werden, das nach jedem<br />
Benutzer in eine Reinigungsstation<br />
gefahren wird. Wenn das Deckglas<br />
die doppelte Größe des benötigten<br />
Sichtbereichs bietet, kann ein Teil<br />
verdeckt und desinfiziert werden,<br />
während der Benutzer den sichtbaren<br />
Teil bedient, siehe dazu Bild 6.<br />
So funktioniert die<br />
Desinfektion<br />
Das Deckglas ist doppelt so<br />
groß wie der aktive Anzeigebereich.<br />
Während also ein Teil für<br />
die Bedienung zugänglich ist, ist<br />
der zweite Teil verdeckt und wird<br />
im UV-Bereich dekontaminiert. Da<br />
der IR-Sensor in einer Ebene vor<br />
dem Deckglas montiert ist, ist kein<br />
physischer Kontakt zwischen dem<br />
Bediener und dem Deckglas erforderlich.<br />
Nachdem der Bediener<br />
den Vorgang beendet hat, wird der<br />
offene, potenziell kontaminierte Teil<br />
des Deckglases in den UV-Bereich<br />
auf der gegenüberliegenden Seite<br />
gebracht. Eine klinische Studie ist<br />
im Gange. Die Technologie wurde<br />
zum Patent angemeldet.<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
Anwendungen<br />
Es gibt ein breites Spektrum an<br />
Anwendungen. Zielmärkte sind<br />
öffentliche Terminals wie Verkaufsautomaten,<br />
Point of Sales, Geldautomaten,<br />
Check-In/Check-Out-Terminals<br />
in Hotels und Flughäfen oder<br />
Mensch-Maschine-Schnittstellen<br />
in Gesundheitssystemen.<br />
3D-Gestensteuerung<br />
Im Gegensatz zur qualitativen<br />
Steuerung eines CAD-Systems ist<br />
bei der Steuerung eines HMIs über<br />
Gesten nur eine qualitative Steuerung<br />
möglich. Dazu werden keine<br />
absoluten Koordinaten benötigt,<br />
sondern relative Positionen.<br />
Mit der Steuerung kann das Gerät<br />
bei Annäherung aus dem Standby-<br />
Modus aufgeweckt werden, und<br />
es können quasi-analoge Einstellungen<br />
wie z. B. die Lautstärke mit<br />
einer Drehbewegung vorgenommen<br />
werden. Horizontales Wischen<br />
wird als Scroll-Bewegung interpretiert,<br />
und die statische Position<br />
kann auch zeitgesteuerte Ereignisse<br />
auslösen, wie sie auch von<br />
Touchscreens mit Touch bekannt<br />
sind: „Hover“ zeigt weitere Informationen<br />
an oder löst ein Ereignis<br />
aus, z. B. rechte Maustaste.<br />
Funktionsweise<br />
Zwischen zwei Elektroden eines<br />
Kondensators wird ein Feld aufgespannt.<br />
Im Fall des 3D-Touch ist dieser<br />
so ausgerichtet, dass er nach<br />
außen (d. h. zum Bediener/Betrachter<br />
hin) herausragt. Bei der Kalibrierung<br />
wird die Kapazität dieses Kondensators<br />
als Referenz gemessen.<br />
Jedes Objekt, das in das Feld eintritt,<br />
beeinflusst die Feldlinien und<br />
damit die Kapazität zwischen den<br />
beiden Elektroden (siehe Bild 7).<br />
Das Messverfahren wertet die Änderung<br />
aus und rechnet sie in einen<br />
Abstand des Objekts sowohl von<br />
jeder der beiden Elektroden als<br />
auch von beiden zusammen um.<br />
Die erste Auswertung ergibt eine<br />
Position zwischen den beiden Elektroden,<br />
die zweite weist in die dritte<br />
Dimension. Ordnet man ein zweites<br />
Elektrodenpaar orthogonal zur<br />
ersten an, so lässt sich auf die gleiche<br />
Weise die Position in der anderen<br />
Achse ermitteln.<br />
Umsetzung in der Praxis<br />
So elegant und einfach die<br />
beschriebene Methode in der Theorie<br />
klingt, so komplex ist die Umsetzung<br />
in der Praxis. Die gemessenen<br />
Feldstärken variieren in Abhängigkeit<br />
von äußeren Einflüssen, sei<br />
es Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder<br />
mechanische Toleranzen innerhalb<br />
einer Reihe von Geräten. Der<br />
Touch-Controller nutzt Methoden<br />
der künstlichen Intelligenz, um durch<br />
Auswertung der Messwerte auf das<br />
ursprüngliche Signal zu schließen.<br />
Demnach funktioniert die Erkennung<br />
von Gesten ganz ähnlich wie Sprache<br />
und Handschrift. Der hohe Integrationsgrad<br />
des ICs macht es für<br />
den Anwender einfach zu bedie-<br />
Bild 9: Entwickeln eines Sprachdialogs, © HY-LINE Computer Components<br />
67
Bedienen und Visualisieren<br />
Bild 10: Offline-Sprachsteuerung innerhalb einer Anwendung, © HY-LINE Computer Components<br />
nen, da er sich nicht mit dem theoretischen<br />
Hintergrund auseinandersetzen<br />
muss. Bild 8 zeigt, wie<br />
die Elektroden für ein 3D-Touch-<br />
System aufgebaut sind.<br />
Anwendungen<br />
Die 3D-Touch-Technologie kann<br />
überall dort eingesetzt werden,<br />
wo Gesten vor dem Touchscreen<br />
erkannt werden sollen und die Auflösung<br />
und Genauigkeit keine Rolle<br />
spielt. In vielen Anwendungen wird<br />
der 3D-Touchscreen durch einen<br />
darunter liegenden zweidimensionalen<br />
unterstützt, der die Position<br />
in der x/y-Ebene bestimmt. Der<br />
große Vorteil der Technologie ist,<br />
dass Gesten „blind“ ausgeführt werden<br />
können, ohne auf den Touchscreen<br />
zu schauen. In Situationen<br />
wie z. B. im Kraftfahrzeug trägt dies<br />
zur Verkehrssicherheit bei. Mit einer<br />
Wischgeste kann der nächste CD-<br />
Titel oder Radiosender ausgewählt<br />
werden, eine kreisförmige Bewegung<br />
regelt die Lautstärke. Die Rückmeldung<br />
erfolgt über das Ohr des Bedieners,<br />
nicht über das Auge.<br />
Neben Consumer-Produkten<br />
wie Notebooks und Audio (z. B.<br />
Bluetooth-Kopfhörer) spielt auch<br />
das Smart Home eine Rolle. Bei<br />
weißer Ware, Klima- und Jalousiesteuerungen<br />
oder Lichtschaltern<br />
kann die dritte Dimension genutzt<br />
werden, um Funktionen zu aktivieren.<br />
Statt mit dem Finger genau auf<br />
das Sensorfeld zu zielen, genügt<br />
die grobe Bewegung einer Hand<br />
vor dem Sensor, um die „Default“-<br />
Funktion auszulösen, die z. B. beim<br />
Verlassen des Raumes alle Lampen<br />
ausschaltet.<br />
In der Medizintechnik<br />
kann die 3D-Technik die Bedienung<br />
medizinischer Geräte erleichtern,<br />
weil Aktionen berührungslos<br />
ausgeführt werden können und der<br />
Bediener steril bleibt. Als Beispiel<br />
sei eine OP-Leuchte genannt, bei<br />
der Position, Helligkeit und Lichtfarbe<br />
ohne Berührung eingestellt<br />
werden können.<br />
Die 3D-Touch-Technologie kann<br />
auch ohne ein Display verwendet<br />
werden. Das Feld ist stark genug,<br />
um Tischplatten aus Holz oder<br />
Küchenarbeitsplatten zu durchdringen,<br />
was interessante Anwendungsfelder<br />
eröffnet.<br />
Sprachsteuerung<br />
Gerade dort, wo keine Hand frei<br />
oder sauber genug ist, um ein Bedienelement<br />
zu bedienen, oder wo<br />
die Augen nicht vom gerade betrachteten<br />
Objekt abgewandt werden<br />
können, wie z. B. bei einer Operation<br />
oder dem Arbeiten unter einem<br />
Mikroskop oder einer Lupe, spielt die<br />
sprachbasierte Steuerung ihre Vorteile<br />
aus. Nicht zu unterschätzen ist<br />
die Möglichkeit, Befehle und Parameter<br />
gleichzeitig mit einem einzigen<br />
Satz einzugeben, anstatt sich<br />
durch das Menü im GUI zu hangeln,<br />
um Funktionen und Werte einzeln<br />
einzustellen. Alle Befehle und Einstellungen,<br />
die in einem herkömmlichen<br />
GUI zu finden sind, können<br />
gleichzeitig von der „Hauptebene“<br />
aus aktiviert werden. Dies geht mit<br />
einer deutlichen Effizienzsteigerung<br />
einher.<br />
Online- und Offline-<br />
Sprachsteuerung<br />
Grundsätzlich wird zwischen<br />
Online- und Offline-Sprachsteuerung<br />
unterschieden. Geräte, die tendenziell<br />
online mit anderen vernetzt<br />
sind, wie z. B. Unterhaltungselektronik,<br />
Hausautomation und Mediensteuerung,<br />
können durch die Vernetzung<br />
andere Geräte steuern. Andere<br />
Geräte, die autark sind, nutzen die<br />
Vorteile des Offline-Betriebs: Auch<br />
in Gebieten ohne Netzabdeckung<br />
ist die Funktion gewährleistet, die<br />
Daten sind durch den Privacy-by-<br />
Design-Ansatz sicher und die feste<br />
Installation garantiert eine lange Verfügbarkeit<br />
unabhängig vom Internet-Provider.<br />
Auch für Investitionsgüter in der<br />
Industrie wird die Sprachsteuerung<br />
interessant, da sie weitere<br />
Bedien varianten und erhöhte Flexibilität<br />
ermöglicht. Durch die lange<br />
Lebensdauer einer Maschine und<br />
das erhöhte Sicherheitsbedürfnis<br />
in der Produktion hat der potenzielle<br />
Anwender weitere Anforderungen:<br />
Die Lösung für die Spracheingabe<br />
muss über einen langen Zeit-<br />
68 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Bedienen und Visualisieren<br />
Einsatzbeispiele aus der Praxis<br />
• Vermeiden der Übertragung von Viren und Keimen<br />
• Aufzugsteuerungen<br />
• Verkaufsautomaten/Point of Sales<br />
• Geldautomaten – PIN-Eingabe<br />
• Ticket und Check-in (Flughafen)<br />
• Digital Signage – Orientierung in der Shopping Mall<br />
• Self-Ordering im Schnellrestaurant<br />
• Self-Checkin/Checkout – Hotel, Firmenempfang, Security-<br />
Bereich<br />
• Gesundheitswesen – Gerätebedienung im sterilen Bereich,<br />
Hygiene<br />
• Lifestyle und Komfort<br />
• Smart Home<br />
• Entertainment<br />
• Ausstellung und Museen<br />
• Bedienung mit feuchten oder schmutzigen Händen oder<br />
Handschuhen; Küche, Bad<br />
• Luxus-Shop<br />
raum zur Verfügung stehen und bei<br />
Bedarf erweiterbar sein. Das Aktivierungswort,<br />
auch „Wake Word“<br />
genannt, muss frei wählbar sein. Es<br />
müssen viele internationale Sprachen<br />
verfügbar sein, von denen<br />
eine bei der Installation oder Wartung<br />
ausgewählt wird.<br />
Anwendungen<br />
Die Sprachsteuerung beschleunigt<br />
komplexe Bedienaufgaben,<br />
indem sie Befehle und Parameter<br />
in einem Schritt kombiniert. Die<br />
Unterstützung kann kontextbezogen<br />
sein, was besonders bei Augmented<br />
Reality wichtig ist. Die Datenabfrage<br />
in Expertensystemen wird<br />
vereinfacht, digitale Assistenten und<br />
Kollaborationswerkzeuge optimieren<br />
die Arbeitsabläufe.<br />
Ein Aspekt ist auch die prozessbegleitende<br />
Protokollierung. Bestimmte<br />
Routineaufgaben können ohne die<br />
Hand eines Bedieners durchgeführt<br />
werden, und die Maschine kann die<br />
Vollständigkeit des Protokolls automatisch<br />
überprüfen. Dies spielt eine<br />
besondere Rolle bei der qualitätssichernden<br />
Dokumentation während<br />
der Wartung von Maschinen<br />
oder der Inspektion von Flugzeugen.<br />
Die Befunde können direkt in<br />
das System eingegeben werden,<br />
das die Daten direkt an die richtige<br />
Stelle im Protokoll einträgt, unabhängig<br />
von der Reihenfolge.<br />
Entwickeln mit<br />
Sprachsteuerung<br />
Mit Hilfe einer webbasierten Entwicklungsumgebung<br />
sind nur wenige<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
Schritte notwendig, um ein System<br />
für die eigene Anwendung zu definieren.<br />
Der Sprachdialog, d. h. das<br />
Aktivierungswort, mit dem die Aufmerksamkeit<br />
des Systems auf Eingaben<br />
hergestellt wird, die zulässigen<br />
Befehle und deren Parameter,<br />
werden im Webtool als Text eingabe<br />
zusammengestellt, siehe Bild 9. Der<br />
erste Verarbeitungsschritt findet<br />
bereits während der Eingabe statt:<br />
Grapheme, also die eingegebenen<br />
Zeichen, werden in Phoneme, also<br />
die kleinsten akustischen Bestandteile<br />
der Sprache, umgewandelt.<br />
Sobald alle Wörter definiert sind,<br />
werden maschinelles Lernen und<br />
KI-basierte Algorithmen verwendet,<br />
um die definierten Sprachressourcen<br />
in ein statistisches und ein<br />
semantisches Modell für den Download<br />
zu übersetzen. Das Ergebnis<br />
wird auf die Zielplattform heruntergeladen<br />
und gestartet. Dann kann<br />
der Netzwerkstecker gezogen werden<br />
- das Endprodukt läuft autonom.<br />
Der Ablauf in der fertigen Anwendung<br />
ist in Bild 10 dargestellt.<br />
Der Bedarf an Ressourcen zur<br />
Laufzeit ist moderat. Daher ist das<br />
System auch für die kollaborative<br />
Integration geeignet, bei der<br />
die Sprachsteuerung parallel zur<br />
Anwendungssoftware läuft.<br />
Anwendungen für die Offline-<br />
Sprachsteuerung sind z. B. Haushalts-<br />
und Küchengeräte, Bestellautomaten<br />
in Fast-Food-Restaurants,<br />
Informationssäulen in Einkaufs-<br />
und Reisezentren, in der Prüfund<br />
Messtechnik und in der sterilen<br />
Umgebung der Medizintechnik.<br />
Andere Technologien<br />
Neben den genannten Technologien<br />
gibt es weitere Technologien,<br />
die keinen direkten Kontakt<br />
mit Oberflächen erfordern.<br />
Eye Tracking<br />
Eye-Tracking wertet die Bewegung<br />
der Pupillen und Augenlider<br />
aus, um den Cursor zu steuern und<br />
Aktionen durch Klicken = Blinzeln<br />
auszulösen. Für den ungeübten<br />
Benutzer ist die Bedienung eher<br />
schwierig. Die starre Fokussierung<br />
der Augen führt zur Ermüdung, so<br />
dass diese Eingabemethode nur<br />
zeitlich begrenzt durchführbar ist.<br />
Micro-Radar<br />
Mit Hilfe eines Radars kann die<br />
Position von Objekten, die in seinem<br />
Sichtfeld liegen, erkannt und ausgewertet<br />
werden. Für den Betrieb von<br />
Geräten und Maschinen hat diese<br />
Technik noch keine Bedeutung.<br />
LiDAR/ToF<br />
LiDAR basiert auf einem Lichtfeld,<br />
mit dem Objekte und Gesten<br />
räumlich erfasst werden können. Die<br />
Auflösung ist höher als bei Radar.<br />
Das Lichtlaufzeitverfahren misst die<br />
Zeit, die das von einem Sender ausgesendete<br />
Licht benötigt, um nach<br />
der Reflexion durch ein Objekt den<br />
Empfänger zu erreichen. Anwendungen<br />
hierfür sind Mobiltelefone<br />
(Abstandsmessung der Kamera,<br />
Gesichtserkennung) und Fahrzeuge<br />
(autonomes Fahren).<br />
BCI (Brain Computer<br />
Interface)<br />
Die direkte Schnittstelle „vom<br />
Gehirn zum Computer“ wertet<br />
Gehirnströme aus, um elektrische<br />
Nervenströme als beabsichtigte<br />
Aktionen in Bewegungen eines<br />
Roboters umzusetzen. Anwendungen<br />
sind Exoskelette, die Menschen<br />
bei körperlichen Aktivitäten unterstützen,<br />
oder Prothesen, die Gliedmaßen<br />
oder deren fehlende Funktionen<br />
ersetzen oder unterstützen.<br />
Die Technologie ist noch nicht ausgereift,<br />
da für die richtige Interpretation<br />
der erfassten Spannungen eine<br />
Software mit künstlicher Intelligenz<br />
benötigt wird.<br />
Kontaktlose Bedienung –<br />
Hype oder Notwendigkeit?<br />
Vom Blickpunkt des Bediener-<br />
Interfaces hat die Pandemie zweierlei<br />
bewirkt: Zum einen das Bewusstsein,<br />
dass heutige Geräte (wobei das<br />
ein weit gefasster Begriff ist, der vom<br />
Seifenspender bis zum Fahrkartenautomat<br />
reicht) sich nicht immer sauber<br />
und angenehm präsentieren, zum<br />
anderen die Notwendigkeit, im Rahmen<br />
der neuen Hygiene vorschriften<br />
auch neue Methoden anzuwenden.<br />
Es sind neue Geräteklassen entstanden,<br />
wie z. B. Spender für Desinfektionsmittel<br />
und Personenzähler, und<br />
existierende Automaten wurden und<br />
werden überarbeitet oder ersetzt.<br />
Besonders dort, wo viele Personen<br />
die immer gleiche Oberfläche<br />
zur Bedienung anfassen müssen,<br />
entstehen neue Lösungen. Davon<br />
sind Verkaufs- und Fahrkartenautomaten,<br />
Check-in und Bestellterminals,<br />
Geldautomaten und Kartenterminals<br />
betroffen. Die Nachfrage<br />
nach alternativen Lösungen<br />
ist angestiegen und wird wegen der<br />
oben genannten Punkte noch weiter<br />
andauern. Das ist für Hersteller<br />
solcher Systeme eine Chance, die<br />
bisherigen Modelle zu ersetzen und<br />
sie mit neuen Interaktions-Technologien<br />
aufzufrischen und attraktiver<br />
zu machen.<br />
Zusammenfassung<br />
Für die Bedienung eines Gerätes<br />
ohne direkte Berührung kann<br />
je nach Anwendung, Einbauort und<br />
Benutzergruppe eine der vielen<br />
Möglichkeiten gewählt werden. Der<br />
abgesetzte Infrarot-Touchscreen<br />
neuer Technologie, wie das holografische<br />
Touch-Display, ermöglicht<br />
eine exakte Positionierung der<br />
Eingabe, während der 3D-Touchscreen<br />
mit Gestensteuerung für qualitativere<br />
Eingaben „mehr/weniger“<br />
geeignet ist. Stehen die Hände nicht<br />
zur Ver fügung, eröffnet die Offline-<br />
Sprachsteuerung eine Alternative<br />
zum herkömmlichen GUI.<br />
Referenzen<br />
• HY-LINE Computer Components<br />
Vertriebs GmbH<br />
https://www.hy-line.de/<br />
• Infrarot-Touchscreen<br />
www.neonode.com<br />
• Holografisches Touch Display<br />
www.holoind.com<br />
• 3D-Gesten www.microchip.com<br />
• Sprachsteuerung<br />
www.voiceinterconnect.de ◄<br />
69
Bedienen und Visualisieren<br />
OLED Module<br />
Futaba (Europe) GmbH<br />
info@futaba-eu.com<br />
www.futaba-eu.com<br />
www.futaba.co.jp<br />
Futaba Corporation ist weltweit<br />
bekannt als führender Hersteller<br />
von Vakuum Fluoreszenz Displays<br />
(VFD), intelligenten Liquid Crystal<br />
Display Modulen (LCM), Passiven<br />
Matrix Organic Light-Emitting<br />
Dioden (PMOLED) sowie Kapazitiven<br />
Touch Panels (CTP).<br />
Weitere Geschäftsfelder sind<br />
Werkzeuge und Formen für die<br />
Spritzgusstechnologie sowie Servos/<br />
Aktuatoren für den Hobby-, als auch<br />
für den industriellen Bereich. Der<br />
Konzern, der weltweit über 5.000<br />
Mitarbeiter beschäftigt, hat in Willich<br />
(Niederrhein) seine europäische<br />
Zentrale. Futaba (Europe) GmbH ist<br />
nicht nur für den Vertrieb und die<br />
logistische Betreuung zuständig,<br />
sondern leistet auch Applikationsunterstützung<br />
sowie technischen<br />
Support bei Neuentwicklungen und<br />
Qualitätssicherung für Kunden in<br />
der EMEA Region.<br />
Futaba OLED Module<br />
bieten eine brilliante Ablesbarkeit<br />
und einen hohen Kontrast. Die<br />
selbstleuchtenden Displays überzeugen<br />
durch einen weiten Ablesewinkel<br />
von über 170° und einen extrem<br />
großen Temperaturbereich von -40<br />
bis +85 °C. Außerdem bedarf es keinem<br />
Backlight, wie bei einem typischen<br />
LCD, da die OLEDs selbstimitierend<br />
sind. Weitere Vorteile<br />
bestehen darin, dass durch den Einsatz<br />
eines Moduls die Entwicklungszeit<br />
sowie -kosten reduziert werden<br />
können, was wiederum die Vereinfachung<br />
des Designs und der Softwareentwicklung<br />
ermöglicht.<br />
Komplettlösung<br />
Das OLED-Modul ist eine<br />
Komplettlösung bestehend aus<br />
OLED, Treiber, Micro Controller,<br />
DC-DC-Wandler und entweder<br />
CMOS Level asynchroner serieller<br />
Schnittstelle oder USB.<br />
Die Module können sowohl in<br />
abgesetzten Applikationen wie z. B.<br />
als Kundenanzeige bei Kassensystemen<br />
als auch innerhalb eines<br />
Gerätes verbaut werden und ermöglichen<br />
eine einfache Anbindung an<br />
das kundenseitige Hostsystem.<br />
USB HID Device für den abgesetzten Betrieb<br />
Einsatzbereiche<br />
Auf Grund dieser herausragenden<br />
Eigenschaften sind die Einsatzbereiche<br />
in vielfältigen Sparten wie<br />
Konsumelektronik und industriellen<br />
Anwendungen möglich. Dazu<br />
zählen unter anderem Satelliten-<br />
Receiver, Waagen und medizinische<br />
Geräte, aber auch Kassensysteme<br />
und sogenannte Point<br />
of Sales (POS). Hierbei kann das<br />
OLED Modul als ein zweites Display<br />
zur Informationswiedergabe<br />
an den Kunden dienen. ◄<br />
Seriell-asynchrone CMOS-Level-Schnittstelle für die interne Anwendung im<br />
Gerät<br />
70 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Bedienen und Visualisieren<br />
Komfortables 3D-Stereo Arbeiten in der Medizintechnik<br />
Komfortables 3D-Stereo-Arbeiten<br />
im Sinne höchster Anwenderzufriedenheit<br />
- die 3D PluraView Monitorserie<br />
sorgt dank innovativer Technologie<br />
für perfekte Stereo-Visualisierung<br />
und komfortables Arbeiten<br />
in allen medizinischen Anwendungsbereichen.<br />
Anspruchsvolle Aufgabengebiete<br />
in der modernen Medizintechnik, wie<br />
z. B. OP-Planung, 3D-Computertomographie,<br />
anatomische Bildgebung<br />
und Visualisierung von Medizindaten<br />
erfordern oft eine räumliche<br />
Darstellung in 3D. Die 3D PluraView<br />
Monitorfamilie ist das passive 3D-Stereo<br />
System mit der höchsten Nutzer-<br />
Akzeptanz aller derzeit am Markt<br />
befindlichen 3D-Stereo Monitore.<br />
Die Plug & Play Beamsplitter-Technologie<br />
ist bereits seit 13 Jahren im<br />
Markt etabliert und hat sich in der 4K<br />
10-Bit (UHD) Version als 3D-Stereo<br />
Referenz durchgesetzt. Die intuitive<br />
Bedienung, aber vor allem der hohe<br />
Betrachtungskomfort in 3D-Stereo,<br />
verbessert das Handling komplexer<br />
Visualisierungen deutlich. Denn<br />
mit dem 3D PluraView können die<br />
Anwender im Gegensatz zu früher<br />
(2D-Darstellung) sich nun komplett<br />
durchgängig im 3D-Umfeld bewegen.<br />
Diese Möglichkeit der räumlichen<br />
Betrachtung bringt ein komfortables<br />
und zugleich innovatives Arbeiten<br />
in allen Anwendungsbereichen der<br />
Medizintechnik mit sich.<br />
Der 3D PluraView ist geeignet<br />
für alle 3D-Stereo fähigen Software-Anwendungen<br />
im Medizinbereich,<br />
wie z. B. VSP, Stereostaxie,<br />
MOE, Forsina CT-VR, Versalius 3D,<br />
Sybyl, VMD syngo.fourSight oder<br />
syngo.Via. Das Arbeiten mit neuster<br />
Technologie ist nicht nur für<br />
Institute, Krankenhäuser und Forschungseinrichtungen<br />
von großem<br />
Nutzen, auch Mitarbeiter profitieren<br />
davon. Aufgaben können schneller<br />
und präziser umgesetzt werden,<br />
wodurch die Motivation der<br />
Anwender, wie auch die Identifikation<br />
mit dem Aufgabengebiet deutlich<br />
gesteigert wird.<br />
Schneider Digital<br />
info@schneider-digital.com<br />
www.schneider-digital.com<br />
Standard-Produktprogramm im Bereich kapazitiver Eingabesysteme erweitert<br />
Die Richard Wöhr GmbH er weitert mit dem<br />
CapiSwitch Gehäuse system CSGH das Produktprogramm<br />
um neue kapazitive Eingabesys<br />
teme. Nach eigenen Angaben bietet Wöhr<br />
mit dem Gehäusesystem als erster Hersteller<br />
ein derartiges Programm von Standard-Gehäusesystemen<br />
für die kapazitive Ein gabe<br />
an. Für den Kunden bietet dies den Vorteil,<br />
dass die kapazitiven Eingabe systeme sofort<br />
ab Lager verfügbar sind und keine Einmalbzw.<br />
Entwicklungskosten für die Standard-<br />
Systeme anfallen.<br />
Generell vereint das CapiSwitch Gehäusesys<br />
tem CSGH eine kapazitive Tastatur mit<br />
einem Handgehäuse in funktionaler Weise.<br />
Aufgrund der Variantenvielfalt bezüglich Handgehäusen<br />
und Tastaturen ist die neue Kombination<br />
aus kapazitiver Eingabetechnologie<br />
und Gehäuse in vielen verschiedenen Ausführungen<br />
möglich.<br />
Als Basis dienen die bewährten Kunststoff-<br />
Handgehäuse der TAW-Serie. Diese werden<br />
mit kapazitiven Tastaturen bestehend aus beispielsweise<br />
acht oder 15 Tasten oder sechs<br />
Tasten und Steuerkreuz bzw. Wheel ausgerüstet.<br />
Diese verschiedenen Versionen sind<br />
standard mäßig und direkt ab Lager verfügbar.<br />
Aufgrund der geschlossenen Oberfläche<br />
eignen sich die CSGH-Gehäuse hervorragend<br />
für den Medizin- bzw. Hygienebereich.<br />
Natürlich sind kundenspezifische Anpassungen<br />
der kapazitiven Tastatur und des verwendeten<br />
Gehäuses hinsichtlich Optik, Haptik<br />
und Funktionalität auf Anfrage jederzeit<br />
schnell und kostengünstig realisierbar. Optional<br />
ist auch die Lieferung von passender kundenspezifischer<br />
oder universeller Auswerteelektronik<br />
möglich.<br />
Richard Wöhr GmbH<br />
www.woehrgmbh.de
Bedienen und Visualisieren<br />
Alles Wichtige aus dem OP auf 10 Zoll<br />
Rein Medical<br />
www.reinmedical.com<br />
Was in einem OP-Saal gerade<br />
geschieht, sollte draußen jederzeit<br />
transparent sein – sei es an<br />
einem Terminal oder direkt an der<br />
Tür. Genau das stellt DOORSIGN,<br />
das digitale LCD-Terminal von Rein<br />
Medical, sicher. Das digitale Türschild<br />
erfasst alle Workflowinformationen<br />
im klinischen Umfeld und stellt<br />
sie dar – am OP, an der Einleitung,<br />
in Notaufnahmen und auf Intensivstationen.<br />
Die angezeigten Informationen<br />
können individuell definiert<br />
werden. Wichtig: DOORSIGN lässt<br />
sich in das Krankenhaus-Informationssystem<br />
(KIS) oder Subsysteme<br />
sowie die IP-Infrastruktur eines<br />
Hauses integrieren. Das unterstützt<br />
einen nahtlosen Workflow.<br />
Alle wichtigen Informationen<br />
im Überblick<br />
Das Display mit Touch-Funktion<br />
und farbiger Beleuchtung stellt auf<br />
10 Zoll übersichtlich alle wichtigen<br />
Informationen dar. Dazu gehören der<br />
Status der aktuellen OP, der Infektionsstatus<br />
des Patienten, Warnhinweise<br />
wie beispielsweise der Einsatz<br />
von Röntgen oder Laser sowie<br />
der aktuelle Raumstatus. Das Display<br />
von DOORSIGN ist aus kratzfestem<br />
Schutzglas und entspiegelt.<br />
Die IP65-geschützte Front kommt<br />
ohne Lüftungsschlitze aus. Das digitale<br />
Türschild genügt höchsten Hygieneanforderungen.<br />
Die Oberfläche<br />
ist mit eloxiertem Aluminium oder<br />
einer keimtötenden Pulverbeschichtung<br />
überzogen, zudem abwaschund<br />
desinfizierbar.<br />
Vielseitig einsetzbar<br />
Diese Vorteile wissen aber nicht<br />
nur Gesundheitseinrichtungen zu<br />
schätzen. Bei Boehringer Ingelheim<br />
beispielsweise kommt DOORSIGN<br />
seit April <strong>2021</strong> zum Einsatz. Das<br />
Pharmaunternehmen achtet in seinen<br />
Gebäuden auf höchsten hygienischen<br />
Standard. Um den Mitarbeitenden<br />
wichtige Raum- und<br />
Equipment-Informationen vor Ort<br />
zu vermitteln, wurde DOORSIGN<br />
etabliert. Dabei sind bei DOOR-<br />
SIGN der integrierte LED-Rahmen<br />
sowie die Möglichkeit der Ansteuerung<br />
über die Hardwarekontakte als<br />
auch über die Software von Vorteil.<br />
Diese Ansteuerungsmöglichkeiten<br />
sind zentral für GxP-Alarmierungen<br />
bei kritischen Produkten.<br />
Besserer Überblick<br />
Die angezeigten Daten kommen<br />
direkt aus dem internen Gebäudeund<br />
Rauminformationssystem des<br />
Unternehmens, werden auf den<br />
DOORSIGN-Displays dargestellt.<br />
Dadurch haben die Mitarbeitenden<br />
einen besseren Überblick über das<br />
Geschehen in den Laboren und Produktionsräumen.<br />
DOORSIGN konnte<br />
problemlos in die bestehende IT-<br />
Infrastruktur von Boehringer Ingelheim<br />
integriert werden und bietet<br />
durch die transparenten Prozesse<br />
einen großen Mehrwert.<br />
Wie funktioniert DOORSIGN<br />
in Krankenhäusern?<br />
Wird ein Patient in den Einleitungsraum<br />
gebracht, erfolgt die<br />
Übermittlung aller notwendigen und<br />
zuvor definierten Daten direkt aus<br />
dem KIS per HL7-Nachricht an den<br />
Client im OP. Hier wird die Prozedur<br />
durchgeführt und DOORSIGN informiert<br />
das Personal über den Patienten,<br />
die Prozedur und den Raumstatus.<br />
Jeder Status wird mit einer<br />
bestimmten, vorher individuell festgelegten<br />
Hintergrundfarbe gekennzeichnet.<br />
Mittels RFID-Chips hat das<br />
medizinische Personal bei entsprechender<br />
Berechtigung Zugriff auf<br />
die Patientendaten. Wenn der Patient<br />
den OP nach dem Eingriff verlässt,<br />
ändert DOORSIGN die Hintergrundfarbe<br />
und zeigt an, was als<br />
nächstes geschieht. ◄<br />
72 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Bedienen und Visualisieren<br />
Eine erfolgreiche Dekade OP-Wandmonitore<br />
und den optimalen Workflow im<br />
OP geschnürt werden.<br />
OPERION-Produkte sind in weit<br />
mehr als 5.000 OP-Sälen zu finden,<br />
60 Prozent davon mit integrierten<br />
PC-Einheiten. Zu den zahlreichen<br />
Kunden gehören neben bedeutenden,<br />
international agierenden<br />
OEM-Kunden unter anderem die<br />
neue Chirurgie der Uni Heidelberg,<br />
das Klinikum Heidenheim, das Krankenhaus<br />
Maria Hilf Mönchengladbach,<br />
das Klinikum Weilheim, das<br />
Marienkrankenhaus Hamburg, das<br />
Hôpital Henri Mondor Créteil sowie<br />
die Clinique de La Source Lausanne.<br />
Rein Medical<br />
www.reinmedical.com<br />
OPERION von Rein Medical<br />
ist seit mittlerweile zehn Jahren<br />
ein fester Begriff für wandintegrierte<br />
Monitore und Workstations<br />
für den Operationssaal.<br />
Heute in der 3. Generation stehen<br />
sie für hygienische, hoch<br />
kompatible, zuverlässige und<br />
intuitiv zu bedienende Monitorund<br />
Arbeitsplatzsysteme. Mit der<br />
umfangreichen Produktpalette in<br />
den Größen von 21,5 bis 75 Zoll<br />
können immer perfekte Hardwarepakete<br />
für jegliche Anforderung<br />
Neue Funktionen<br />
Die ersten Geräte der vierten<br />
Generation werden voraussichtlich<br />
gegen Ende des Jahres vorgestellt.<br />
Es werden nützliche neue Funktionen<br />
und aktualisierte Komponenten<br />
zum Einsatz kommen sowie weitere<br />
spezielle Touch-Funktionalitäten bei<br />
den Größen 49 und 55 Zoll. Mehr<br />
wird noch nicht verraten.<br />
„An dem zeitlosen modernen<br />
Design der Produkte ließ sich, bis<br />
auf einem noch besser entspiegelten<br />
Glas, nicht wirklich viel optimieren”,<br />
so Markus Killian, Head of Product<br />
für die Wandlösungen bei Rein<br />
Medical. Schließlich sieht man bei<br />
einer gut vorbereiteten Planung von<br />
modularen OP-Wandsystemen nicht<br />
mehr als das Monitorglas, welches<br />
sich nahtlos in das Designkonzept<br />
moderner OP-Säle einfügt.<br />
Medizinprodukt der Klasse 1<br />
Besonders stolz ist das Unternehmen<br />
darauf, seinen Kunden trotz<br />
des erhöhten Aufwands durch die<br />
MDR, weiterhin ein Medizinprodukt<br />
der Klasse 1 an die Hand geben zu<br />
können. Dies ist insbesondere bei<br />
der immer häufiger stattfindenden<br />
Systemerstellung durch Betreiber<br />
oder Systemintegratoren ein großer<br />
Mehrwert und bietet entsprechende<br />
Sicherheiten für Hersteller,<br />
Betreiber, Patienten und Personal.<br />
Zudem soll vermehrt von den<br />
Erfolgen und zahlreichen Installationen<br />
berichtet werden. „Dies<br />
haben wir in den letzten Jahren<br />
deutlich versäumt”, räumt Markus<br />
Killian ein. ◄<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
73
Medical-PC/SBC/Zubehör<br />
High-Performance Workstation im kompakten<br />
und robusten Midi-Tower Format<br />
Industrietaugliches Design und hohe Rechenleistung für anspruchsvolle und grafikhungrige Anwendungen in<br />
Industrie und Medizintechnik<br />
Kontron GmbH<br />
www.kontron.de<br />
Kontron erweitert sein Portfolio<br />
um leistungsstarke Workstations<br />
für den Einsatz in der Industrie und<br />
Medizintechnik. Die äußerst kompakte<br />
Workstation KWS 3000-CML<br />
verbindet die Vorteile eines Industrie-PCs<br />
bzgl. Robustheit und<br />
Langzeitverfügbarkeit mit denen<br />
eines Office-PCs hinsichtlich Design<br />
und Nutzerfreundlichkeit. Applikationen<br />
wie Machine Learning oder AI-<br />
Workflows mit leistungshungrigen<br />
Prozessen und großen Datenmengen<br />
bewältigt sie mühelos dank Intel<br />
Core i Prozessoren der 10. Generation<br />
mit bis zu 10 Cores sowie<br />
leistungsfähiger GPUs und Grafikkarten,<br />
die als Add-on Cards frei<br />
wählbar sind. Das flexible, modulare<br />
Design erlaubt die einfache<br />
Anpassung an kundenspezifische<br />
Anforderungen.<br />
Leistungsstarkes Micro-ATX<br />
Motherboard<br />
Das Herzstück der neuen KWS<br />
3000-CML Workstation, ein leistungsstarkes<br />
Micro-ATX Motherboard,<br />
setzt auf Intels Prozessoren<br />
der 10. Generation und vier<br />
DIMM DDR4-3200 Module mit bis<br />
zu 128 GB Arbeitsspeicher. Das<br />
effiziente thermische Konzept mit<br />
zwei geräuscharmen Lüftern sorgt<br />
für einen reibungslosen Betrieb bei<br />
Temperaturen bis zu 45 °C und<br />
damit für den dauerhaften, hochverfügbaren<br />
Einsatz rund um die<br />
Uhr. Die Workstation im kompakten<br />
Midi-Tower Format (H x B x T:<br />
380 x 190 x 380 mm) ist schockund<br />
vibrationsresistent gemäß EN<br />
60068-2-27 bzw. EN 60068-2-6 und<br />
damit ideal für den Einsatz in rauen<br />
Umgebungen geeignet.<br />
Konfiguration<br />
Die Workstation kann individuell<br />
konfiguriert werden. So sind mehrere<br />
Frontversionen verfügbar, bis<br />
zu vier 3,5-Zoll Laufwerksschächte<br />
können entweder mit Wechsellaufwerken<br />
(hot swappable) oder internen<br />
Laufwerken bestückt werden.<br />
Eine Slim DVD kann ebenfalls betrieben<br />
werden. Zu den zwei USB 3.0<br />
Schnittstellen an der Front kommen<br />
rückseitig vier weitere USB 3.2<br />
sowie zwei USB 2.0 Anschlüsse,<br />
1x 1 GB bzw. 2,5 GB LAN-Port, 1x<br />
HDMI 2.0a, 1x DP1.2, 1x VGA und<br />
2x COM RS232/422/485 Interfaces.<br />
Weitere drei COM-Schnittstellen und<br />
zwei zusätzliche LAN-Ports können<br />
an der Rückseite verbaut werden.<br />
Auch für Wireless<br />
Zudem stellt die KWS 3000-CML<br />
Workstation zwei M.2 PCIe-Laufwerke<br />
für z. B. Wireless oder 4G/5G<br />
Funktionalitäten bereit. Vier PCIe-<br />
Erweiterungssteckplätze bieten<br />
Platz für leistungsfähige Grafikkarten,<br />
zusätzliche LAN-Karten oder<br />
RAID-Controller. Alle Laufwerke und<br />
Add-on Karten sind in dem robusten<br />
Gehäuse verschraubt und optional<br />
mit Kartenniederhaltern gesichert.<br />
Der Einsatz von PS/2-Netzteilen<br />
ermöglicht den flexiblen Einsatz in<br />
unterschiedlichen Applikationen in<br />
der Automatisierung, Medizintechnik<br />
oder auch im Energiesektor – so sorgen<br />
z.B. redundante Netzteile für<br />
höchste Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit.<br />
Eine Langzeitverfügbarkeit von<br />
mindestens sieben Jahren sowie<br />
ein fundiertes Life-Cycle-Management<br />
garantieren maximale Investitionssicherheit<br />
und ROI. ◄<br />
Neues Computersystem mit NVIDIA-Grafikkarte in kleinster Bauform<br />
PLUG-IN Electronic GmbH<br />
www.plug-in.de<br />
Das Embedded-Expertenteam der<br />
PLUG-IN Electronic GmbH launcht<br />
im Sommer <strong>2021</strong> ein neues KI-Computersystem:<br />
Das ECX-2600 PEG<br />
des Herstellers Vecow. Weil es sich<br />
mit NVIDIA-Grafikkarten kombinieren<br />
lässt und dabei schlanke 260 x<br />
240 x 123 mm misst, zählt das neue<br />
Computersystem zu den Innovationen<br />
<strong>2021</strong> im Bereich der künstlichen<br />
Intelligenz.<br />
Das richtige<br />
Computer-System<br />
Zu wenig Steckplätze, der Raum<br />
zu eng für große Rechner, die Grafikkarte<br />
reicht nicht aus – das richtige<br />
Computer-System zu finden, stellt<br />
viele Unternehmen im Bereich Medizin,<br />
Forschung oder Industrie vor<br />
eine Herausforderung. Dieser Problematik<br />
ist sich PLUG-IN Electronic<br />
bewusst und entschied sich deshalb<br />
<strong>2021</strong> ein neues System zu launchen.<br />
Drei Gründe, warum es das neue<br />
ECX-2600 PEG in das Sortiment<br />
des Unternehmens geschafft hat:<br />
Erstens unterstützt es Intel Xeon<br />
und Core i9/i7/i5/i3-Prozessoren<br />
der 10. Generation (Comet Lake)<br />
mit bis zu 10 Kernen. Zweitens können<br />
NVIDIA-Grafikkarten mit bis zu<br />
250 Watt Leistungsaufnahme integriert<br />
werden. Und drittens runden<br />
zwei PCIe x8-Steckplätze sowie ein<br />
PCIe x4-Steckplatz das System ab.<br />
Mehr Rechenleistung, mehr Flexibilität<br />
– und das Ganze in kleinster<br />
Bauform.<br />
Kompakt und tzotzdem<br />
leistungsstark<br />
Damit kann das System übliche<br />
Schwierigkeiten bei KI-Anwendungen<br />
überwinden und schafft<br />
neue Möglichkeiten für Anwendungen<br />
in engen Platzverhältnissen<br />
- ohne dabei auf eine starke Grafik-<br />
74 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Medical-PC/SBC/Zubehör<br />
KI-Computersystem mit AMD Ryzen und AMD<br />
Radeon Vega 11 Graphics<br />
Künstliche Intelligenz: PLUG-IN Electronic launcht Hochleistungsrechner MIG-1000<br />
PLUG-IN Electronic GmbH<br />
www.plug-in.de<br />
Das Embedded-Expertenteam<br />
der PLUG-IN Electronic GmbH<br />
präsentierte im Frühjahr <strong>2021</strong> die<br />
MIG-1000 aus dem Hause Vecow.<br />
Das KI-Computersystem stellt für<br />
Unternehmen aus den Branchen<br />
Medizin, Smart Manufacturing, Deep<br />
Learning, Gaming, Traffic Vision,<br />
autonomes Fahren sowie IoT und<br />
Industrie 4.0 eine leistungsstarke<br />
und intelligente Lösung dar.<br />
Herausragende<br />
3D-Grafikqualität<br />
Kombiniert mit 4-Kern-8-Threads<br />
AMD Ryzen Prozessor und AMD<br />
Radeon Vega 11<br />
Graphics unterstützt<br />
die MIG-1000 eine<br />
Auflösung von bis<br />
zu 4 K bei 60 fps<br />
auf 4 Display Ports<br />
und bietet somit<br />
eine herausragende<br />
3D-Grafik qualität.<br />
Durch die Zusammenführung<br />
der<br />
AMD Zen-Kernarchitektur<br />
und der<br />
AMD Vega-Grafikarchitektur<br />
in einem<br />
einzigen SoC, vereinfacht<br />
die MIG-1000<br />
die Benutzerkonfigurationen<br />
und kann<br />
Kunden helfen, ihre<br />
IoT-Lösungen einfach zu implementieren<br />
und zu beschleunigen. Darüber<br />
hinaus unterstützt das System die<br />
neueste NVIDIA RTX 30-Serie, die<br />
von der Ampere-Architektur mit DLSS<br />
AI-Beschleunigung bis zu max. 10496<br />
CUDA-Kernen ausgelegt ist.<br />
Kompakt und flexibel<br />
Die MIG-1000 misst platzsparende<br />
162,6 x 203,6 x 385,0 mm<br />
und ermöglicht so eine Vielzahl von<br />
Anwendungen in engen Umgebungen,<br />
wie etwa im Bereich der autonomen<br />
Fahrzeuge, Traffic Vision<br />
sowie der medizinischen Bildgebung.<br />
Das Computer system verfügt<br />
über 2 GigE LAN, 1x SSD Tray,<br />
2x USB 3.1, 2x COM und eine PCIe<br />
x16-Erweiterung, die bis zu 750 W<br />
Power-Budget für erweiterte Grafik-<br />
Computing-Leistung unterstützt. Das<br />
System kann durch Graphikkarten<br />
um weitere Cuda-Cores erweitert<br />
werden (unterstützt die NVIDIA<br />
Tesla/Quadro/GeForce- und AMD<br />
Radeon Pro/Radeon-Grafik-Engine).<br />
Die Produkteigenschaften<br />
im Überblick<br />
• 4-Kern-8-Threads AMD Ryzen<br />
Embedded V1807B-APU Prozessor<br />
kombiniert mit Interdard AMD<br />
Radeon Vega 11-Grafik<br />
• 2 DDR4 3200-MHz-Speicher, bis<br />
zu 64 GB<br />
• 2x COM RS-232, 2x USB 3.0,<br />
2x USB .0<br />
• 4 DisplayPort-Unterstützung für<br />
bis zu 4 unabhängige 4 K / 60 fps-<br />
Displays und 4 K-Decodierung<br />
und -Codierung<br />
• 9 V bis 55 V DC Weitbereichseingang<br />
• Die PCIe x16-Erweiterung unterstützt<br />
ein Leistungsbudget von bis<br />
zu 750 W für unabhängige Grafikkarten<br />
mit 2 Steckplätzen<br />
• 0 °C bis 60 °C Betriebstemperatur<br />
mit CPU-Lüfter<br />
• Schock- und vibrationsresistent<br />
nach IEC 61373:2010 ◄<br />
karte verzichten zu müssen.<br />
Dies bedeutet ein<br />
Fortschritt für den Einsatz<br />
in vielen Bereichen<br />
der künstlichen Intelligenz,<br />
wie etwa in der Verkehrssicherheit,<br />
fahrzeuginterne<br />
Datenverarbeitung,<br />
öffentliche Überwachung,<br />
Robotersteuerung<br />
sowie in vielen industriellen<br />
Bereichen. Auch der<br />
Medical-Bereich profitiert<br />
von der hochauflösenden<br />
NVIDIA-Grafikkarte, denn<br />
Grafiken lassen sich mit<br />
der hohen Rechenleistung<br />
ultraschnell in 3-D darstellen<br />
und bieten somit mehr Möglichkeiten<br />
bei Untersuchungen sowie<br />
bei der Auswertung radiologischer<br />
Schichtaufnahmen.<br />
Weitere interessante<br />
Produkteigenschaften<br />
• 4x 2,5“ SSD-Wechselrahmen,<br />
1 Micro-SD-Karte, 1 M.2 Key M,<br />
4 SATA III<br />
• VGA-, DVI-D- und 2 DisplayPort-<br />
Schnittstellen, Auflösung bis zu 4K<br />
• 6 unabhängige GigE LAN davon<br />
4x PoE+<br />
• 2 DDR4 2933 MHz Speicher unterstützen<br />
bis zu 64 GB<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
75
Medical-PC/SBC/Zubehör<br />
COM Express Produktportfolio erweitert<br />
Portwell kündigt PCOM-B655VGL als neuste Ergänzung ihres erweiterten COM Express Produktportfolios an<br />
Portwell<br />
KIOSK Embedded Systems<br />
GmbH<br />
info@portwell.eu<br />
www.portwell.eu<br />
Portwell präsentiert ein neues<br />
COM Express Typ 6 Modul. Laut Kenneth<br />
Lee, Produktmanager bei Portwell,<br />
arbeitet das PCOM-B655VGL<br />
mit Intel Core i3/i5/i7/i9 Desktop-Prozessoren<br />
der 10. Generation und<br />
dem Intel Q470E/W480E Chipsatz<br />
für eine optimierte Rechenleistung<br />
und geringen Energieverbrauch.<br />
„Mit bis zu 10 Kernen/20 Threads<br />
und einer geringen TDP von 35 W<br />
im LGA1200 Sockel unterstützt<br />
das Modul mehrere Displays, einschließlich<br />
DP, HDMI, LVDS und<br />
VGA, bei einer Produktlebensdauer<br />
von über 10 Jahren“, sagte<br />
Lee. „Das PCOM-B655VGL bietet<br />
überlegene Leistung in den verschiedensten<br />
Umgebungen und ist<br />
die optimale Wahl für Anwendungen<br />
in der industriellen Automatisierung,<br />
Kommunikation, Gaming, Netzwerk,<br />
IoT, medizinischen Geräte, Transportwesen,<br />
Smart Retail, automatische<br />
Messeinrichtungen und vielen<br />
mehr.“<br />
Erheblich verbesserte<br />
Leistung, Flexibilität und<br />
Langlebigkeit<br />
Das neue PCOM-B655VGL COM<br />
Express Typ 6 Basismodul bringt<br />
auf nur 125 x 95 mm eine Menge<br />
Leistung unter. Dazu gehören die<br />
neusten Intel Core Prozessoren<br />
der 10. Generation für bis zu 31 %<br />
mehr Multitasking-Leistung und bis<br />
zu 11 % mehr Leistung bei rechenintensiven<br />
Single-Thread-Anwendungen<br />
im Vergleich zur vorherigen<br />
Generation.<br />
Weitere Features<br />
• Dual Channel DDR4 ECC/Non-<br />
ECC SO-DIMM 2933 MHz bis<br />
32 GB<br />
• Unterstützung von 3x DDI (DP/<br />
HDMI)<br />
• 1x VGA und 1x eDP (LVDS)<br />
• 4x USB 3.2 Gen 2, 8x USB 2.0;<br />
• 4x SATA III, 1x PCIe x16 Gen 3<br />
und 8 x PCIe x1 Gen 3; 2 x UART<br />
• 1x Gigabit Ethernet;<br />
• Temperaturbereich von 0 - 60 °C<br />
• TPM 2.0<br />
• AT/ATX Modus und<br />
• eine Produktlebensdauer von<br />
über 10 Jahren.<br />
Umfassende Lösung<br />
Das Portwell Produktportfolio<br />
umfasst eine große Auswahl von<br />
COMe Carrier Boards. Mit diesen<br />
Carrier Boards können die Kunden<br />
schnell und einfach die neuen COMe<br />
Module testen und Anwendungen<br />
oder Software entwickeln. Außerdem<br />
bietet Portwell den Kunden<br />
Dienstleistungen in den Bereichen<br />
Design, Entwicklung und Herstellung<br />
kundenspezifischer Carrier<br />
Boards an. Die Kunden profitieren<br />
dabei von Portwells Erfahrung und<br />
Know-how bei der Entwicklung von<br />
Computerhardware, einer flexiblen<br />
Fertigung mit hoher Qualität und<br />
einer schnellen Markteinführung.<br />
Immer up-to-date<br />
„Wichtig für unsere Kunden ist“,<br />
so Lee, „dass das PCOM-B655VGL<br />
ein schnelles Update auf die neusten<br />
Intel Mikroprozessoren mit<br />
beschleunigter Grafikverarbeitung<br />
und geringerem Energieverbrauch<br />
ist, was eine schnelle Markteinführung<br />
der Produkte der OEM-Kunden<br />
ermöglicht. Außerdem hat die<br />
Fähigkeit von Portwell, konsistent<br />
aktuellste Technologie und Features<br />
zu liefern, dazu geführt, dass das<br />
Unternehmen als führender Anbieter<br />
von COM Express Lösungen für den<br />
Embedded-Computing-Markt gesehen<br />
wird. Für unsere Kunden heißt<br />
das, dass sie nicht nur mit einem<br />
branchenweit führenden Unternehmen<br />
zusammenarbeiten, sondern<br />
auch die beruhigende Gewissheit<br />
haben, dass dieses Portwell- Produkt<br />
über 10 Jahre lang unterstützt<br />
werden wird.“. ◄<br />
76 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
Medical-PC/SBC/Zubehör<br />
Robustes 8,4-Zoll Tablet-System für hohe<br />
Anforderungen im Medizinbetrieb<br />
Informationen, Bilder, E-Mails und Nachrichten sind überall dabei<br />
tere Schnittstellen. So<br />
kann das Tablet beispielsweise<br />
mit der<br />
Dockingstation, einem<br />
zusätzlichen Monitor,<br />
einer Maus und einer<br />
Tastatur zu einem vollwertigen<br />
Computerarbeitsplatz<br />
umgestaltet<br />
werden. Der zusätzliche<br />
LAN-Anschluss ermöglicht<br />
dabei eine schnelle<br />
Integration in die existierende<br />
IT Infrastruktur.<br />
Netzwerkisolator<br />
MED MI 1005<br />
Baaske Medical<br />
GmbH & Co. KG<br />
https://e-medic.de<br />
Die e-medic IT-Lösungen von<br />
Baaske Medical sind in der Praxis<br />
erprobt und finden vermehrt Einsatz<br />
in der Patientenumgebung, in Arztpraxen<br />
und Krankenhäusern und<br />
überall dort, wo es auf Sicherheit,<br />
Langlebigkeit und Hygiene ankommt.<br />
Das neue e-medic Tablet-System<br />
eröffnet nun eine ganz neue Welt<br />
im medizinischen Arbeitsalltag. Mit<br />
dem 8,4 Zoll Tablet sind E-Mails,<br />
Nachrichten, Fotos und Informationen<br />
überall dabei.<br />
Elektromagnetische<br />
Kompatibilität<br />
Das Tablet erfüllt die Anforderungen<br />
der elektromagnetischen<br />
Kompatibilität. Es entspricht der<br />
medizinischen Norm EN 60601-1-2<br />
und kann somit sicher innerhalb<br />
der Patientenumgebung eingesetzt<br />
werden. Es ist robust, lüfterlos<br />
und sturzsicher bis 1,2 m Höhe.<br />
Das 10-Finger-Multitouch-Display<br />
aus Corning-Gorilla-Glas ist mit<br />
Handschuhen bedienbar und desinfizierbar.<br />
Das Gehäuse ist IP65<br />
geschützt. USB 3.1 Type-C und optionale<br />
Dockingstation mit Schnellladefunktion<br />
ermöglichen das Aufladen<br />
des Akkus und die Datenübertragung.<br />
Ein LTE-Modem ist optional<br />
erhältlich.<br />
Microsoft Windows<br />
10 pro<br />
Mit Microsoft Windows 10 pro<br />
ist die nahtlose Zusammenarbeit<br />
mit dem Arbeitsplatz möglich. Alle<br />
nativen Desktop-Applikationen,<br />
wie sie auf einem Windows Notebook<br />
oder Desktop-PC verwendet<br />
werden, laufen auch auf diesem<br />
Tablet. Die gewohnten Microsoft<br />
Sicherheitslösungen ermöglichen<br />
dabei eine schnelle Integration in<br />
die existierende IT-Infrastruktur.<br />
Die optional erhältliche e-medic<br />
Medical Dockingstation bietet wei-<br />
Wenn die Dockingstation<br />
mit einer LAN-Verbindung<br />
in der Patientenumgebung<br />
eingesetzt<br />
werden soll, ist es erforderlich,<br />
einen Netzwerkisolator<br />
anzuschließen,<br />
z. B. den bewährten<br />
e-medic Netzwerkisolator<br />
MED MI 1005.<br />
Bei dem Gerät handelt<br />
es sich um eine<br />
sichere Trennvorrichtung zur Isolation<br />
des Ethernet Datennetzwerks.<br />
Die Technologie basiert auf speziell<br />
für diesen Einsatz konzipierten<br />
Übertragern, die die einzelnen<br />
Signale galvanisch trennen. Der<br />
Medical Isolator ist nach den Normen<br />
IEC/DIN EN 60601-1:2005/<br />
AMD1.2012/AMD2:2020 und IEC/<br />
DIN EN 60601-1-2:2015 geprüft und<br />
somit nachweislich für den Einsatz<br />
als Bestandteil eines medizinisch<br />
elektrischen Systems nach DIN EN<br />
60601-1 geeignet.<br />
Um die erforderliche hohe elektrische<br />
Sicherheit im patientennahen<br />
Umfeld zu gewährleisten, trägt<br />
ebenfalls das, mit der Dockingstation<br />
gelieferte medizinische Tischnetzteil<br />
von Baaske Medical, bei.<br />
Dieses Netzteil erfüllt die Anforderungen<br />
an die elektrische Sicherheit<br />
nach IEC 60601-1 sowie für<br />
die elektromagnetische Verträglichkeit<br />
(EMV) nach IEC 60601-1-<br />
2:2014. ◄<br />
meditronic-journal 4/<strong>2021</strong><br />
77
Medical-PC/SBC/Zubehör<br />
Fit für die Fabrik der Zukunft<br />
TQ entwickelt neues Sitara-Prozessor-Modul für Applikationen mit Echtzeitanforderung<br />
Leistungsstarke<br />
Unterstützung<br />
Die AM64xx-Prozessoren zeichnen<br />
sich durch bis zu zwei Cortex-<br />
A53-Cores (bis zu 1 GHz) sowie bis<br />
zu vier Cortex-R5F-Cores (800 MHz)<br />
aus – für eine leistungsstarke Unterstützung<br />
von Echtzeitbetriebssystemen.<br />
Zusätzlich bieten alle fünf<br />
Modulvarianten (AM6442 / AM6441<br />
/ AM6421 / AM6412 / AM6411) einen<br />
Cortex-M4-Core (400 MHz). Dieser<br />
entlastet die Haupt-Cores und lässt<br />
sich zur Realisierung von Sicherheitsfunktionen<br />
nutzen.<br />
Das Moduldesign des TQMa64xxL<br />
sieht neben dem energieeffizienten<br />
LPDDR4-Speicher, der sich auf<br />
bis zu 2 GB ausbauen lässt, auch<br />
eine eMMC (embedded Multi media<br />
Card) mit einer Speichergröße von<br />
bis zu 64 GB vor. Zusätzlich sorgt<br />
ein NOR-Flashspeicher mit bis zu<br />
64 MB Kapazität für noch mehr<br />
Datensicherheit. Auf ihm lassen<br />
sich sicherheitskritische Informationen<br />
z. B. bzgl. Bootloader (U-Boot)<br />
oder Produktionsdaten, hinterlegen.<br />
Echtzeitkommunikation<br />
TQ-Group<br />
www.tq-group.com<br />
Der Technologiedienstleister TQ<br />
gibt den Entwicklungsstart für ein<br />
Sitara-Prozessor-Modul auf Basis<br />
der neuen AM64xx-Prozessorfamilie<br />
von Texas Instruments bekannt.<br />
Das Embedded-Modul TQMa64xxL<br />
wird ab dem ersten Quartal 2022<br />
verfügbar sein und über sämtliche<br />
Eigenschaften verfügen, die für<br />
den Einsatz in innovativen Industrie-4.0-Anwendungen,<br />
etwa für<br />
industrielle Gateways, nötig sind.<br />
Was den Prozessor anbelangt, so<br />
setzt TQ mit dem AM64xx auf eine<br />
neue CPU-Familie aus dem Hause<br />
Texas Instruments, die auf einem<br />
LGA (Land Grid Array)-Modul installiert<br />
ist. Diese grafiklosen und<br />
energieeffizienten Prozessoren<br />
mit einer sehr geringen Verlustleistung<br />
von nur 1 - 2 Watt eignen<br />
sich ideal für Low- bis High-End-<br />
Applikationen. Das TQMa64xxL<br />
bietet einen beeindruckend hohen<br />
Funktions- und Leistungsumfang,<br />
bei einer schlanken Modulgröße<br />
von nur 38 x 38 mm.<br />
Anwendungsbereiche<br />
Die möglichen Anwendungsbereiche<br />
der neuen Modulklasse sind<br />
vielfältig und reichen von Industrieautomatisierung<br />
über Robotik und<br />
Cloud-Applikationen bis hin zu Industrial-IoT,<br />
Headless Gateways und<br />
Medizintechnik.<br />
„Der Megatrend Fabrik der<br />
Zukunft benötigt in der Umsetzung<br />
echtzeitfähige Steuereinheiten.<br />
Genau da setzt TQ an und<br />
realisiert mit dem neuen Modul auf<br />
Basis der AM64xx-Prozessorfamilie<br />
den perfekten Lösungsbaustein für<br />
Industrie 4.0-Anwendungen“, erläutert<br />
Andreas Willig, verantwortlicher<br />
Produktmanager bei TQ.<br />
Bis zu vier echtzeitfähige Gbit-<br />
Ethernet-Ports für Feldbus- oder<br />
TSN-Anwendungen ermöglichen<br />
Echtzeitkommunikation. Zwei<br />
PRUs (Programmable Realtime<br />
Units) sorgen darüber hinaus dafür,<br />
dass sich auch industrielle Kommunikation<br />
über Ethercat, Profinet<br />
oder aus Ethernet/IP realisieren<br />
lässt. Da die Datenkommunikation<br />
zwischen Maschinen und<br />
ihren Steuerungen in der modernen<br />
Fertigung essenziell ist, eignet sich<br />
das TQMa64xxL besonders gut für<br />
Feldbus-Slave Applikationen oder<br />
Datensammler in der Produktion,<br />
welche Daten für die Cloud bereitstellen.<br />
Weitere Einsatzbereiche<br />
sind beispielsweise Servomotoren-Steuerungen<br />
von CNC-Werkzeugmaschinen<br />
oder von medizinischen<br />
Operations robotern. ◄<br />
Das Embedded-Modul TQMa64xxL im Detail<br />
• 4x echtzeitfähiges Gbit-Ethernet für Feldbusse<br />
• Bis zu 2x CAN FD (Controlled Area Network Flexible Data-Rate)<br />
• Integrierter Cortex-M4-Microcontroller<br />
• Highspeed-Kommunikation über 2x Gbit-Ethernet, 1x USB-2.0, uvm.<br />
• Geringe Verlustleistung (typ. 1 - 2 W)<br />
• Integrierte Security-Funktionen<br />
• Verfügbarkeit: Die Module werden ab Quartal 1 / 2022 verfügbar sein<br />
78 meditronic-journal 4/<strong>2021</strong>
MADE<br />
SWISS<br />
In Silico We Trust<br />
Solving development<br />
and compliance<br />
issues of medical<br />
devices; it’s time for<br />
virtual prototyping,<br />
Sim4Life!<br />
www.zmt.swiss<br />
www.mrc-gigacomp.de