3-2026

JULI/AUGUST 3/2026 JG. 19

FACHZEITSCHRIFT

FÜR MEDIZIN-TECHNIK

meditronicjournal

Anforderungen an medizinische

Netzteile – Entwicklung

zwischen Patientenschutz,

EMV und Systemintegration

Inpotron, S. 6

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Editorial

Edge AI in der Medizintechnik

Die Zukunft der Medizintechnik entsteht nicht mehr allein im Labor oder im Rechenzentrum. Sie

entsteht dort, wo intelligente Elektronik, sichere Datenverarbeitung und langfristige Verfügbarkeit

zusammenkommen – direkt am Gerät, direkt am Patienten, direkt am Edge.

Künstliche Intelligenz entwickelt sich zunehmend zu einer Schlüsseltechnologie moderner

Medizintechnik. Systeme analysieren Vitaldaten in Echtzeit, unterstützen Diagnosen, optimieren

klinische Abläufe und ermöglichen personalisierte Therapieansätze. Gleichzeitig steigen

die Anforderungen an Geschwindigkeit, Energieeffizienz, Datenschutz und Ausfallsicherheit.

Genau hier zeigt sich die strategische Bedeutung von Edge AI: Daten werden lokal verarbeitet,

Entscheidungen unmittelbar getroffen und sensible Informationen bleiben innerhalb sicherer

Systemgrenzen. Für medizinische Anwendungen ist das kein Komfortmerkmal – sondern vielfach

eine Grundvoraussetzung.

Mario Klug

Vice President Product Marketing

Embedded & AI

Rutronik Elektronische

Bauelemente GmbH

rutronik@rutronik.com

www.rutronik.com

Ob in tragbaren Monitoringsystemen, intelligenter Bildgebung, robotergestützter Assistenz

oder vernetzten Point-of-Care-Lösungen: Embedded AI und Edge Processing verändern die

Architektur medizinischer Systeme grundlegend. Die Intelligenz wandert näher an Sensorik,

Steuerung und Anwender. Damit steigen jedoch auch die Anforderungen an die zugrunde liegende

Elektronik. Leistungsfähige Prozessoren, zuverlässige Wireless-Konnektivität, energieeffiziente

Stromversorgung und integrierte Sicherheitsmechanismen werden zu entscheidenden Bausteinen

zukünftiger Plattformen.

Doch technologische Innovationskraft allein reicht nicht aus. Gerade in der Medizintechnik

entscheidet nicht nur die Leistungsfähigkeit eines Systems über dessen Erfolg, sondern

vor allem seine langfristige Stabilität und Verfügbarkeit. Entwicklungszyklen werden kürzer,

Produktlebenszyklen gleichzeitig länger. Zertifizierte Systeme müssen über viele Jahre hinweg

zuverlässig betrieben und unterstützt werden können. Gleichzeitig bleibt die globale Marktsituation

von Unsicherheiten geprägt – geopolitische Spannungen, volatile Lieferketten und steigende

regulatorische Anforderungen begleiten die Branche dauerhaft.

Damit wird Resilienz zu einem strategischen Faktor. Second-Source-Strategien, Obsolescence-

Management und langfristige Plattformverfügbarkeit gewinnen erheblich an Bedeutung. Wer heute

medizinische Systeme entwickelt, muss Verfügbarkeit bereits in der Designphase mitdenken. Denn

Versorgungssicherheit entsteht nicht erst in der Produktion, sondern beginnt bei der Auswahl der

richtigen Technologien und Partner.

Hinzu kommt ein weiterer zentraler Aspekt: Sicherheit. Mit zunehmender Vernetzung steigt die

Angriffsfläche medizinischer Systeme. Cybersecurity entwickelt sich damit vom optionalen Zusatz

zur essenziellen Systemanforderung. Security-by-Design, geschützte Datenkommunikation und

vertrauenswürdige Hardware-Architekturen werden zur Basis digitaler Medizintechnik. Gerade im

Umfeld intelligenter, vernetzter Geräte entscheidet die Kombination aus Performance, Effizienz

und Sicherheit über die Zukunftsfähigkeit einer Lösung.

Die Rolle technologischer Partner verändert sich dadurch grundlegend. Gefragt sind heute

nicht mehr allein Komponentenlieferanten, sondern Unternehmen mit einem tiefen Verständnis für

Applikationen, Lifecycle-Anforderungen und globale Supply Chains. Die Fähigkeit, Innovation mit

langfristiger Verfügbarkeit, regulatorischem Verständnis und resilienten Beschaffungsstrategien

zu verbinden, wird zunehmend zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor.

Die nächste Generation medizinischer Systeme wird intelligenter, vernetzter und autonomer

arbeiten als je zuvor. Gleichzeitig wächst die Verantwortung, diese Technologien sicher, verfügbar

und langfristig beherrschbar zu gestalten. Nicht die leistungsfähigste KI allein wird sich durchsetzen

– sondern jene Lösungen, die Innovation mit Stabilität, Sicherheit und Versorgungssicherheit

verbinden. Hier birgt der Wechsel von heute noch meist regelbasierter KI und Deep Learning

Lösungen über alle Stufen hin zur teilweise oder voll autonomen Agenten-basierten KI, die wohl

größte Herausforderung an die Entwickler, als auch die Zertifizierer.

Die Zukunft der Medizintechnik entsteht am Edge. Und sie braucht mehr denn je eine

technologische Basis, auf die dauerhaft Verlass ist.

Ihr Mario Klug

meditronic-journal 3/2026

3

Inhalt 3/2026

3 Editorial

4 Inhalt/Impressum

6 Titelstory

9 Aktuelles

10 Stromversorgung

25 Komponenten

40 Antriebe

42 Aus Forschung und Technik

44 Sicherheit

48 Medical-PCs/SBC/Zubehör

50 Bedienen und Visualisieren

52 Sensoren

54 Mess- und Prüftechnik/

Qualitätssicherung

56 Produktion

58 Materialien

60 Digitalisierung

62 Nachhaltigkeit in der Medizintechnik

Fachzeitschrift für

Medizin-Technik

■ Herausgeber und Verlag:

beam-Verlag

Georg-Voigt-Str. 41, 35039 Marburg

info@beam-verlag.de

www.beam-verlag.de

■ Redaktion:

Dipl.-Ing. Christiane Erdmann

redaktion@beam-verlag.de

■ Anzeigen:

Myrjam Weide,

Tel.: 015568-051314

m.weide@beam-verlag.de

Sabine Tzschentke,

Tel.: 015568-113276

sabine.tzschentke@beam-verlag.de

Tanja Meß,

Tel.: 015568-085372

tanja.mess@beam-verlag.de

■ Erscheinungsweise:

5 Hefte jährlich

■ Satz und Reproduktionen:

beam-Verlag

meditronicjournal

■ Druck & Auslieferung:

Bonifatius GmbH, Paderborn

www.bonifatius.de

Der beam-Verlag übernimmt trotz sorgsamer Prüfung

der Texte durch die Redaktion keine Haftung

für deren inhaltliche Richtigkeit. Alle Angaben im Einkaufsführer

beruhen auf Kundenangaben!

Handels- und Gebrauchsnamen, sowie Warenbezeichnungen

und dergleichen werden in der Zeitschrift

ohne Kennzeichnungen verwendet. Dies berechtigt

nicht zu der Annahme, dass diese Namen

im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung

als frei zu betrachten sind und von jedermann

ohne Kennzeichnung verwendet werden dürfen.

FACHZEITSCHRIFT

FÜR MEDIZIN-TECHNIK

Anforderungen an medizinische

Netzteile – Entwicklung

zwischen Patientenschutz,

EMV und Systemintegration

Inpotron, S. 6

JULI/AUGUST 3/2026 JG. 19

meditronicjournal

Für jedes Kühlkonzept

die richtige Lösung

Titelstory:

Bevor mit der Konstruktion des

Gehäuses für ein neues elektronisches

oder elektrisches System begonnen

wird, sollten einige grundlegende

Überlegungen angestellt werden. 16

Manipulationsschutz

im Fokus

Hersteller von Maschinen für die Produktion

von Medizintechnik werden ab 2027 die

neue EU-Maschinenverordnung einhalten

müssen. 44

Anforderungen

an medizinische Netzteile

Entwicklung zwischen Patientenschutz,

EMV und Systemintegration. 6

Sensoren in der

Lungendiagnostik

Ein Interview von All Sensors

mit Dr. med. Heiner Steffen 30

Was Entwickler über EMV

und Isolation wissen

müssen

Wenn Stromversorgung

zur Sicherheitsfrage in der

Medizintechnik wird. 10

4


Turbolüfter für präzise

Luftförderung in Beatmungsund

Atemunterstützungssystemen

Gesucht wird eine kompakte, regelbare

und dauerhaft stabile Lösung 28

Wann lohnt sich was?

Standard vs. kundenspezifischer Federkontaktstecker. 26

Normen für AC/DC- und DC/DC-Wandler –

ein Überblick

AC/DC- und DC/DC-Wandler bilden das Herzstück vieler

elektronischer Systeme – von industriellen Steuerungen

über Haushaltsgeräte bis hin zur Medizintechnik. 22

Drahtloses BCI-System ermöglicht

erstmals einem Schlaganfallpatienten

die gedankenbasierte

Computersteuerung

Das vollständig implantierte, drahtlose BCI-System

für die Schlaganfallrehabilitation macht erstmalig zusätzlich

die gedankenbasierte Computersteuerung möglich –

ohne weiteren Eingriff oder zusätzliche Hardware. 42

Rauschquellen von GHz bis nHz

verstehen und wie man sie

kontrolliert

EMV in der Medizintechnik stellt sicher, dass

medizinische Geräte störungsfrei arbeiten und

andere Geräte nicht beeinträchtigen. 19

Von der Pflanze bis zum

sicheren Medizinprodukt

So entsteht ein Medical Grade

Biokunststoff 58

Digitale Identitäten und Produktpässe

sichern die MDR-Compliance

Die EU-Medizinprodukte-Verordnung verschärft Anforderungen an

Daten, Rückverfolgbarkeit und Nachverfolgung. 60


5

Titelstory

Anforderungen an medizinische Netzteile

Entwicklung zwischen Patientenschutz, EMV und Systemintegration

Die Entwicklung von Netzteilen für

medizinische Anwendungen unterscheidet

sich grundlegend von klassischen

Industrie-, IT- oder Laboranwendungen.

Während bei Standardanwendungen

häufig funktionale

Anforderungen und Effizienz

im Vordergrund stehen, dominieren

im medizinischen Umfeld Patientensicherheit,

Risikomanagement und

normgerechte Systemintegration.

Die besondere Herausforderung

besteht darin, ein Netzteil nicht

isoliert als Energieversorgung zu

betrachten, sondern als sicherheitsrelevante

Komponente eines

medizinischen Gesamtsystems.

Obwohl ein Netzteil selbst in der

Regel kein eigenständiges Medizinprodukt

darstellt, beeinflusst es

maßgeblich die Zulassungsfähigkeit

und die Essential Performance

(EP) des Endgeräts.

Autor:

Fabian Schmid

Team Vertrieb

Kundenbeziehung und Vernetzung

inpotron Schaltnetzteile GmbH

info@inpotron.com

www.inpotron.com

Die maßgebliche Grundlage bildet

dabei die EN 60601-1 mit ihren

ergänzenden Teilnormen für EMV,

Homecare-Anwendungen und softwarebezogene

Anforderungen.

Normativer Rahmen

medizinischer Netzteile

Die zentrale Sicherheitsnorm für

medizinische elektrische Geräte ist

die genannte EN 60601-1. Ergänzend

greifen weitere Normen

abhängig von Einsatzumgebung

und Funktion.

Medizinische Schutzkonzepte:

MOPP statt

Standardisolierung

Die Abweichung zwischen medizinischen

und industriellen Netzteilen

liegt im Schutzkonzept.

Insbesondere Ableitströme, Isolationskoordination

und Einzelfehlerbetrachtungen

sind in der Norm

deutlich strenger definiert.

Die EN 60601-1 unterscheidet

zwischen:

• MOOP (Means of Operator

Protection) – Schutz des

Bedieners

• MOPP (Means of Patient

Protection) – Schutz des

Patienten

MOPP stellt bereits während der

Entwicklung, erheblich höhere Anforderungen

an die Luft- und Kriechstrecken,

die Prüfspannungen, die

Isolationsnachweise, die Ableitströme

und das Einzelfehlerverhalten

(Single-Fault-Conditions - SFC).

Insbesondere bei Geräten mit

Patientenkontakt – Typ B (Body,

Körperbezug), Typ BF (Body Floating,

Körperbezug mit Stromfluss)

oder Typ CF (Cardiac Floating, Herzbezug

mit Stromfluss) – Anwendungen

– entstehen dadurch deutlich

höhere Anforderungen an Transformatoren,

Optokoppler, Leiterplatten

und EMV-Beschaltung.

Typenbeschreibung

• Typ B: Geerdetes Anwendungsteil,

für innere und äußere Anwendungen,

ausgenommen am Herzen:

Röntgengeräte, OP-Betten,

OP-Leuchten und MRT - Scanner

• Typ BF: Von Erde isoliertes

Anwendungsteil, ausgenommen

am Herzen: Ultraschallgeräte,

Blutdruckmessgeräte, Elektroden

und EKG-Geräte

• Typ CF: Von Erde isoliertes

Anwendungsteil, für direkte

Anwendung am Herzen: Defibrillatoren,

Herzschrittmacher,

Dialysegeräte und Herz-Lungen-

Maschinen

Systemintegration

als kritischer Faktor

Die Medizintechnik gehört

zu den wichtigsten technischen

Bereichen unserer Zeit. Moderne

medizinische Geräte unterstützen

Ärzte und Pflege personal bei der

Diagnose, Therapie und Überwachung

von Patienten. Damit diese

Geräte zuverlässig funktionieren,

müssen viele technische Komponenten

perfekt zusammenarbeiten.

Ein normkonformes Netzteil,

Normative Anforderungen / KI-generiert

als zentrale Komponente im System,

allein garantiert noch keine

sichere medizinische Anwendung,

umso entscheidender ist die Integration

in das Gesamtsystem.

In Krankenhäusern und Arztpraxen

werden heute zahlreiche medizinische

Systeme miteinander vernetzt.

Dazu gehören beispielsweise Patientenmonitore,

Beatmungsgeräte, Ultraschallgeräte

oder zentrale Krankenhausserver.

Die Aufgabe der Systemintegration

besteht darin, Hardware,

Software, Netzwerke und Stromversorgung

zu einem sicheren Gesamtsystem

zu verbinden und eine stabile

Energieversorgung aller Komponenten

zu garantieren.

Aufgaben des Netzteils

Das Netzteil wandelt die Netzspannung

in die benötigten Betriebsspannungen

und übernimmt dabei

mehrere wichtige Aufgaben:

• Versorgung von Sensoren,

Steuerungen und Displays

• Schutz vor Überspannung

und Kurzschluss

• Sicherstellung einer stabilen

Spannung

• elektrische Trennung

zum Schutz des Patienten

• Reduzierung

elektromagnetischer Störungen

Essential Performance

Ohne eine zuverlässige Stromversorgung

könnten medizinische

Geräte ausfallen, welche

6 meditronic-journal 3/2026

Titelstory

Medizinische Schutzkonzepte / KI-generiert

möglicherweise dauerhaft im Betrieb

sein müssen, was im schlimmsten

Fall die Sicherheit von Patienten

gefährdet. Vor allem bei Applikationen

mit Essential Performance,

dürfen kurzfristige Spannungseinbrüche

oder Reset-Zustände nicht

zu gefährlichen Betriebszuständen

führen.

Aus diesem Grund müssen Integrationsgrenzen

frühzeitig definiert

und dokumentiert werden. Hinweise

zu Montage, Kühlung, Einbaulagen

und zulässigen Anwendungsszenarien

sind hierbei essenziel.

EMV-Anforderungen

im Medizinbereich

Die elektromagnetische Verträglichkeit

medizinischer Geräte wird

über die EN 60601-1-2 geregelt.

Dabei gelten höhere Anforderungen

als im klassischen Industriebereich.

Besonders relevant sind

abhängig von der Anwendungsapplikation,

mögliche erhöhte

Störfestigkeitspegel, unterschiedliche

Anforderungen je Einsatzumgebung,

ein Nachweis der sicheren

Funktion unter EMV-Belastung und

verschiedene magnetische Nahfeldprüfungen

gemäß IEC 61000-4-39.

Homecare-Anwendungen stellen

dabei häufig die höchsten Anforderungen,

da dort mit instabilen Netzen,

elektromagnetischen Störungen

und nicht kontrollierten Umgebungen

gerechnet werden muss.

Zusätzlich fordert die aktuelle Ausgabe

EN 60601-1-2:2015+A1:2021

neue Prüfungen gegen magnetische

Nahfelder, wie sie beispielsweise

durch RFID-Systeme oder Induktionsfelder

entstehen können.

Risikomanagement

nach ISO 14971

Das Netzteil ist integraler

Bestandteil des Risikomanagements

eines Medizinprodukts. Auch

wenn der Netzteilhersteller selbst

nicht zwingend eine vollständige

Risikomanagementakte (beinhaltet:

Risiko managementprozess,

Risiko managementplan, Risikoanalyse

für das Produkt, Risikomanagement

Bericht / Report) erstellen

muss, sind umfangreiche sicherheitsrelevante

Informationen bereitzustellen.

Hierzu gehören:

• technische Daten (MOPP/MOOP-

Isolation, Ableitströme, Temperaturgrenzen,

Schutzleiteranforderungen),

• Fehler- und Ausfallverhalten, insbesondere

Single-Fault- Verhalten

und typische Fehlermodi,

• Prüfergebnisse aus EMV- und

Sicherheitstests

• Betriebs – und Einsatzgrenzen

(Umgebung, Lastbereiche, Kühlung,

Lebensdauer)

• Restrisiken und Einbauhinweise,

welche auf Systemebene berücksichtigt

werden müssen

• bei sicherheitsrelevanter Software,

müssen grundlegende

Angaben zur Funktion und möglichen

PEMS – Bezügen bereitgestellt

werden

Diese Informationen fließen direkt in

die Risikomanagementakte (RMA)

des Geräteherstellers ein.

Software

und PEMS-Anforderungen

PEMS heißt Programmable

Electrical Medical Systems und

bedeutet, dass medizinische

Geräte mindestens einen programmierbaren

elektronischen

Bestandteil enthalten, wie beispielsweise

Mikroprozessoren,

Software, Firmware etc. Sobald

programmierbare Elektronik

sicherheitsrelevante Funktionen

beeinflusst, greifen zusätzliche

Kundenspezifische und zuverlässige Schaltnetzteile / KI-generiert


7

Titelstory

Schutzkonzept für Patient, Anwender und Gerät / KI-generiert

Anforderungen gemäß Kapitel 14

der EN 60601-1.

Dies betrifft zum Beispiel die

mikrocontrollergesteuerte Schutzfunktionen,

OVP/OCP-Regelungen,

Kommunikationsschnittstellen, Feld-

Updates oder intelligente Leistungsregelung.

Dann gelten ergänzend Anforderungen

aus der IEC 62304 hinsichtlich

der Software-Lifecycle, Architektur,

Dokumentation, Risiko analyse

und Nachweisführung. Die Grenze

zwischen klassischer Hardware

und sicherheitsrelevanter Embedded-Software

verschwimmt dabei

zunehmend.

Kennzeichnung

und Verpackung

Auch die Kennzeichnung medizinischer

Netzteile unterliegt erweiterten

Anforderungen. Neben klassischen

Angaben, wie Hersteller,

Typbezeichnung, Seriennummer

und den elektrischen Daten, müssen

abhängig von der Anwendung

zusätzliche Informationen berücksichtigt

werden, wie die Schutzklasse,

der IP-Schutzgrad, ISO-

Symbole, Betriebsbedingungen

und die Transport- und Lagerbedingungen.

Ebenso müssen Verpackung und

Transport nachweisen, dass Sicherheit

und Funktion während Lagerung

und Versand erhalten bleiben.

Produktänderungen

im medizinischen Umfeld

Auch wenn das Netzteil als Komponente

keiner eigenen medizinischen

Zulassung unterliegt, können

Änderungen sicherheitsrelevante

Eigenschaften beeinflussen

und damit direkte Auswirkungen

auf die Zulassung des medizinischen

Gesamtsystems haben.

Der formale Ablauf von Prüfungen

und sicherheitstechnischen Bewertungen

unterscheidet sich für Komponenten

im Medizinbereich nicht

grundsätzlich von anderen Normen

(z. B. EN 62368-1).

Der entscheidende Unterschied

liegt jedoch in der systemischen

Bewertung: Änderungen am Netzteil

müssen im Kontext der medizinischen

Anwendung, der Essential

Performance und des Risikomanagements

des Endgeräts betrachtet

werden.

Bei produktrelevanten Änderungen

sind daher insbesondere

zu bewerten:

• Auswirkungen auf Isolation,

Ableitströme und Schutzkonzept

(MOPP/MOOP)

• Veränderungen des Einzelfehlerund

SFC-Verhaltens

• thermisches und dynamisches

Verhalten

• Gültigkeit vorhandener Prüfberichte

Alle relevanten Änderungen und

aktualisierten Nachweise müssen

dem Endgerätehersteller bereitgestellt

werden, damit dessen technische

Dokumentation und Risikomanagementakte

fortgeschrieben

werden können.

Fazit

Die Entwicklung medizinischer

Netzteile erfordert weit mehr

als die Einhaltung klassischer

Sicherheitsnormen. Entscheidend

ist das Zusammenspiel

aus elektrischer Sicherheit, EMV,

Risikomanagement, Systemintegration,

Dokumentation und

normgerechter Entwicklungsorganisation.

Für den Netzteillieferant

bedeutet dies, frühzeitig gemeinsam

mit dem Kunden Anforderungen,

Einsatzumgebung und

Schutzkonzepte zu definieren,

um eine sichere und zulassungsfähige

Systemlösung zu ermöglichen.

Insbesondere Themen wie

MOPP-Isolation, EMV-Festigkeit,

Einzelfehlerzustand und

softwarebezogene Sicherheitsfunktionen

prägen heute die Entwicklung

moderner medizinischer

Netzteile maßgeblich.

Der Trend zu intelligenten, vernetzten

und mobilen Medizingeräten

wird diese Anforderungen

künftig weiter verschärfen –

gleichzeitig eröffnet er Chancen

für innovative, hochintegrierte

und sichere Stromversorgungslösungen.

◄


Zukunft der Medizintechnik im Mittelpunkt

des Branchendialogs auf der MedtecLIVE 2026

Aktuelles

Die MedtecLIVE 2026 machte Stuttgart vom

5. bis 7. Mai zur zentralen Plattform für den Dialog

in der Medizintechnik – im Herzen Europas

und am Innovationsstandort Deutschland. Über

4.000 Entscheider und Projektverantwortliche

von Herstellern und Inverkehrbringern aus der

Medizintechnikbranche informierten sich bei spezialisierten

Zulieferbetrieben und Dienstleistern,

fokussiert und in kompakt gestalteten Formaten.

Damit wuchs die besucherseitige Beteiligung um

neun Prozent gegenüber der letzten Veranstaltung.

267 Anbieter aus 25 Ländern deckten die

komplette Wertschöpfungskette ab, angefangen

bei der Produktentwicklung über Produktion

und Auftragsfertigung bis zum Thema Consulting

und Services.

Die Zukunft der Medizintechnik

Aktuelle Themenschwerpunkte im Rahmenprogramm:

Das Rahmenprogramm mit den Themenschwerpunkten

Digitalisierung, Nachhaltigkeit

sowie Beiträgen zur Zukunft der Medizintechnik

traf den Puls der Zeit: Auf zwei gut besuchten

Vortragsbühnen präsentierten und diskutierten

Vertreter der Aussteller, Medizintechnik-Fachleute

sowie Experten aus der Verbandslandschaft

neueste Produkte, aktuelle Technologien

und zukünftige Herausforderungen für die

Medizintechnik.

MedtecLIVE

www.medteclive.com/de


Starkes Netzwerk

Impulse der Branchenverbände im Rahmenprogramm:

Die Branchenverbände BME,

BVMed, IVAM, MedicalMountains, VDE, VDMA

HealthTech, ZVEI und die Allianz für nachhaltige

Medizintechnik gestalteten das Angebot

der Medizintechnikmesse mit. Sie brachten ihre

Perspektiven zu Themen wie Automatisierung,

Manufacturing X, Digitalisierung und KI sowie

Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft ein. Der

VDMA HealthTech widmete sich in seinem Forum

der Automatisierung in der Medizintechnikproduktion,

Robotik und Smart Hospital IVAM, der

Fachverband für Mikrotechnik zeigte, wie intelligente

Smart-Health- und Care-Lösungen aus

der Mikrotechnik entstehen und der VDE DGBMT

gestaltete eine eigene Session zum Thema KI

in der Medizintechnik.

Formate von ZVEI, BVMed, BME, Medical-

Mountains, Medical Valley und der Allianz für

nachhaltige Medizintechnik widmeten sich Themen

rund um Kreislaufwirtschaft, Beschaffung,

Branchenstrategie, Cybersecurity und Künstlicher

Intelligenz. Geführte Touren zu Themenschwerpunkten

der Messe rundeten das Informationsangebot

ab.

Digitalisierung, Nachhaltigkeit

und die Zukunft der Medizintechnik

Das Exhibitor Forum bot kompakte, praxisnahe

Beiträge zu Künstlicher Intelligenz, Cybersecurity,

Regulatorik und Fertigungstechnologie. Aussteller

zeigten, wie Digitalisierung und KI unter regulatorischen

Vorgaben zur Prozessautomatisierung

eingesetzt werden, das Qualitätsmanagement

unterstützen sowie Einkaufs- und Vertriebsprozesse

optimieren. Zudem wurden Sicherheitsaspekte

der Digitalisierung beleuchtet, einschließlich

Angriffsszenarien auf vernetzte Geräte und

übertragbarer Cybersicherheitsstrategien. Im

Bereich Fertigung präsentierten die Aussteller

neue Bearbeitungsmethoden, innovative Werkstoffprozesse

und die wachsende Bedeutung der

Medizin elektronik. Einen integrativen Überblick

über die Wertschöpfungskette – vom Rohteil

bis zur Ver packung – gaben Laubscher, Foba,

Gindele, KKS Ultraschall, Kumavision und Medipack

in einem gemeinsamen Beitrag.

Glückliche Gewinner

beim MedtecLIVE Startup Contest

Mit dem international besetzten Gemeinschaftsstand

„Young Innovators“ sowie dem

MedtecLIVE Startup Contest bot die Veranstaltung

den Newcomern der Medizintechnik eine

exklusive Bühne. Im Startup Contest pitchten

addSensors, Pharca, pheal, Rivercyte, SoreAlert,

Spectroplast und Vprotect ihre Geschäftsideen

vor einer hochkarätigen Jury und dem

Fach publikum. Sie zeigten auf, wie die Medizintechnik

von morgen aussehen kann – mit neuen

Technologien und skalierbaren Geschäftsmodellen.

Den Pitch konnte Rivercyte für sich entscheiden.

Das Unternehmen aus Erlangen präsentierte

seinen Ansatz zur physikalischen Phänotypisierung

von Zellen mittels Deformabilitätszytometrie,

wobei mikrofluidische Lab-on-a-Chip-

Technologie, Hochgeschwindigkeitsmikroskopie

und KI-basierte Analyse kombiniert werden. Platz

zwei und drei gingen an die Firmen SoreAlert

und Vprotect für ein App-unterstütztes Sensorpflaster

zur Dekubitusprophylaxe und ein telemedizinisches

Angebot zur Herzvorsorge.

Bis zur kommenden Ausgabe wird das Angebot

erweitert durch die ganzjährige, digitale Medtec-

LIVE Community. Die 365-Tage-Plattform, die

mithilfe von Algorithmen ein Match zwischen den

Interessen der Teilnehmenden und dem relevanten

Content der Aussteller sicherstellt. Das

einzigartige Vernetzungs- und Informationsangebot

mit den wichtigsten Themen rund um die

Herstellung und Entwicklung von Medizin technik

bringt weit vor und nach der Messe Menschen

zu den für sie aktuellen Themen und Fragestellungen

zusammen.

Die nächste Ausgabe der Fachmesse

MedtecLIVE findet vom 2. bis 4. Mai 2028 in

Stuttgart statt. ◄

9

Stromversorgung

Wenn Stromversorgung zur Sicherheitsfrage in der Medizintechnik wird

Was Entwickler über EMV und Isolation

wissen müssen

Autoren:

Tamoor Sheikh

FAE Teamlead,

Landers Yeh

PM Teamlead

Delta Electronics EMEA,

Power and System Business Group

www.delta-emea.com

Stromversorgung ist eine zentrale, oft unterschätzte

Komponente elektronischer Systeme.

In vielen Anwendungen entscheidet ihre Auslegung

darüber, ob ein Gerät zuverlässig arbeitet

oder anfällig für Störungen ist. Besonders deutlich

wird dies in der Medizintechnik, wo Stromversorgungen

höchsten Sicherheitsanforderungen

genügen müssen – Anforderungen, die

zunehmend auch in industriellen Elektroniksystemen

relevant werden. Hier treffen höchste

Anforderungen an elektrische Sicherheit auf

strenge Vorgaben zur elektromagnetischen Verträglichkeit.

Medizinische Geräte müssen unter

allen Betriebsbedingungen stabil arbeiten und

dürfen weder Patienten noch Bedienpersonal

gefährden. Gleichzeitig müssen sie sich robust

gegenüber elektromagnetischen Störungen verhalten

und dürfen nur minimale elektromagnetische

Emissionen verursachen.

Technische Anforderungen

Welche technischen Anforderungen daraus

entstehen, zeigt die internationale Normenreihe

IEC 60601. Sie definiert detaillierte Vorgaben

für Isolation, Ableitströme und Störfestigkeit

medizinischer Geräte. Die aktuelle Fassung

IEC 60601-1 in der Ausgabe 3.2 kombiniert

verschärfte Prüfspannungs- und Isolationsanforderungen

mit einem stärkeren Fokus auf

Risiko management gemäß ISO 14971 und auf

die Bewertung der sogenannten wesentlichen

Leistungsfähigkeit eines Geräts. Für Entwickler

bedeutet dies, dass Stromversorgungen nicht

nur effizient arbeiten müssen, sondern gleichzeitig

kompakt, thermisch optimiert und normkonform

ausgelegt sein müssen.

Normen definieren

den Sicherheitsrahmen

Bevor ein medizinisches Produkt in Europa,

den USA oder Asien auf den Markt gebracht

werden darf, ist der Nachweis der Normkonformität

zwingend erforderlich. Ohne entsprechende

Zertifizierung dürfen Geräte weder verkauft

noch eingesetzt werden. Die IEC 60601-1

legt deshalb konkrete Mindestwerte für Isolationsspannungen

sowie für Kriech- und Luftstrecken

fest.


Stromversorgung

Diese Abstände verhindern, dass elektrische

Ströme über Oberflächen oder durch die Luft

unkontrolliert überspringen. Während die Kriechstrecke

den Abstand entlang einer Oberfläche

beschreibt und vor leitenden Ablagerungen wie

Feuchtigkeit oder Staub schützt, bezeichnet die

Luftstrecke den direkten Abstand zwischen zwei

spannungsführenden Punkten. Beide Größen

spielen eine entscheidende Rolle für die elektrische

Sicherheit.

Verschiedene Schutzebenen

Die Norm unterscheidet zudem zwischen

verschiedenen Schutzebenen. MOOP steht für

„Means of Operator Protection“ und beschreibt

Maßnahmen zum Schutz des Bedienpersonals.

MOPP, „Means of Patient Protection“, stellt deutlich

strengere Anforderungen und betrifft Geräte,

die direkt mit dem Patienten in Kontakt kommen.

Je nach Anwendung fordert die Norm unterschiedliche

Isolationsspannungen sowie Mindestabstände

zwischen leitenden Teilen. Für

besonders kritische Anwendungen mit direktem

Patientenkontakt können beispielsweise Prüfspannungen

von bis zu 4.000 Volt sowie Kriechstrecken

von mindestens acht Millimetern erforderlich

sein. Auch die zulässigen Ableitströme

sind deutlich niedriger als in anderen elektronischen

Geräten.

Verschiedene Gerätekategorien

Zusätzlich unterscheidet die Norm zwischen

verschiedenen Gerätekategorien. Typ B

beschreibt Geräte ohne direkten Patientenkontakt

oder mit nur indirektem Kontakt. Typ BF

steht für Anwendungen mit direktem Hautkontakt,

während Typ CF Geräte mit direktem Kontakt

zum Herzen bezeichnet. Für diese Kategorie

gelten besonders strenge Grenzwerte, da

bereits kleinste Ströme lebensgefährliche Auswirkungen

haben können. In solchen Fällen müssen

die zulässigen Patientenableitströme deutlich

niedriger sein als bei anderen Anwendungen.

Elektromagnetische Verträglichkeit

im realen Einsatz

Neben der elektrischen Sicherheit ist die elektromagnetische

Verträglichkeit ein weiterer entscheidender

Faktor. Medizinische Geräte arbeiten

häufig in Umgebungen mit vielen potenziellen

Störquellen. Mobile Endgeräte, drahtlose

Kommunikationssysteme oder elektrostatische

Entladungen können elektromagnetische

Störungen verursachen, die zu Fehlfunktionen

führen. Diese reichen von temporären Messabweichungen

bis hin zu vollständigen Geräteausfällen.

Gerade bei medizinischen Systemen,

die Vitalfunktionen überwachen oder Patienten

unterstützen, kann eine solche Störung erhebliche

Folgen haben.

Die Norm IEC 60601-1-2 definiert deshalb

Anforderungen an die elektromagnetische

Verträglichkeit medizinischer Geräte.

Stromversorgungen müssen sowohl geringe


elektromagnetische Emissionen aufweisen als

auch ausreichend störfest gegenüber externen

Einflüssen sein. Darüber hinaus ergänzt

die Norm IEC 60601-1-11 diese Anforderungen

speziell für Medizingeräte im häuslichen

Umfeld. Hier ist die elektromagnetische Umgebung

weniger kontrolliert als in klinischen Einrichtungen,

weshalb Geräte besonders robust

ausgelegt sein müssen.

Leistungsdichte und Effizienz

als Entwicklungsfaktor

Ein Beispiel für die praktische Umsetzung

solcher Anforderungen sind moderne medizinische

Netzteile mit hoher Leistungsdichte und

verbesserter Effizienz. Ein aktuelles Modell

aus der MEP-Serie von Delta Electronics nutzt

Gallium nitrid-Halbleiter, die höhere Schaltfrequenzen

und geringere Verluste ermöglichen.

Dadurch lässt sich eine hohe Leistungsdichte

realisieren, während gleichzeitig die thermische

Belastung reduziert wird. Das Netzteil erreicht

Ausgangsleistungen von bis zu 600 Watt und

kann auch bei erhöhten Umgebungstemperaturen

zuverlässig betrieben werden. Funktionen

wie ein zusätzlicher Standby-Ausgang, Remote-

Ein- und Ausschaltfunktionen sowie integrierte

Stromverteilung unterstützen die Integration in

komplexe medizinische Systeme.

Dank einer Isolation nach dem 2×MOPP-Standard

eignet sich das Netzteil insbesondere für

Anwendungen mit direktem Patientenkontakt,

etwa in Monitoringsystemen, Analysegeräten

oder bildgebenden Verfahren. Gleichzeitig erfüllt

es die relevanten Sicherheits- und EMV-Normen

wie IEC 60601-1 und EN 55032 Klasse B.

Dadurch lassen sich leitungs- und feldgebundene

Störaussendungen minimieren und gleichzeitig

eine hohe Störfestigkeit gewährleisten.

Fazit

Sicherheit entsteht durch das Zusammenspiel

vieler Faktoren. Die Kombination aus hoher

Energieeffizienz, kompakter Bauform und normgerechter

Isolation bildet eine wichtige Grundlage

für die Entwicklung moderner medizinischer

Geräte. Entwickler profitieren nicht nur von der

Einhaltung regulatorischer Anforderungen, sondern

auch von einer stabilen und zuverlässigen

Stromversorgung, die unter verschiedensten

Umwelt- und Störbedingungen konstante elektrische

Parameter liefert.

Gerade in sicherheitskritischen Anwendungen

zeigt sich, wie wichtig eine sorgfältig ausgelegte

Stromversorgung ist. Elektrische Sicherheit und

elektromagnetische Verträglichkeit sind dabei

keine isolierten Anforderungen, sondern eng

miteinander verknüpft. Nur wenn beide Aspekte

konsequent berücksichtigt werden, lassen sich

Geräte entwickeln, die im praktischen Einsatz

zuverlässig funktionieren. Das gilt für hochspezialisierte

medizinische Systeme ebenso wie

für viele andere elektronische Anwendungen,

in denen eine stabile und störungsfreie Stromversorgung

entscheidend ist. ◄

11

Stromversorgung

1000-W-AC/DC-Netzteil für Industrie,

Medizin und anspruchsvolle Umgebungen

Fortec Power erweitert Portfolio um die leistungsstarke SLB1000-Serie von Advanced Energy.

FORTEC Power GmbH

https://fortec-power.de/

Leistung und Zuverlässigkeit

im kompakten Format: Mit der

SLB1000-Serie bietet Advanced

Energy eine Stromversorgung mit

bis zu 1000 W Ausgangsleistung

im kompakten Enclosed- Design

(2,4“ × 5,2“ × 10,0“). Die Serie ist

für Anwendungen ausgelegt, die

hohe Leistungsdichte mit zuverlässigem

Dauerbetrieb verbinden

müssen – etwa in der Industrieautomation,

der Medizintechnik oder

in robusten Umgebungen wie dem

Defence-Bereich.

Weltweiter Einsatz

dank universalem

Eingangsbereich

Der weite Eingangsspannungsbereich

von 90 bis 264 VAC

(47-63 Hz) ermöglicht den welt weiten

Einsatz ohne weitere Anpassungen.

Der typische Leistungs faktor

von 0,99 gewährleistet dabei eine

netzfreundliche Integration gemäß

EN 61000-3-2.

Flexible Ausgangsvarianten

Die SLB1000-Serie ist als Single-

Output-Netzteil in drei Ausgangsspannungen

erhältlich: 12 V / 84 A,

24 V / 42 A sowie 48 V / 21 A –

jeweils mit 1000 W Ausgangsleistung.

Ein zusätzlicher 5-V-Standby-

Ausgang mit 2 A ermöglicht den Einsatz

in Systemen mit Standby-Funktionalität.

Die Ausgangsspannung

ist um ±5 % einstellbar.

Hoher Wirkungsgrad,

breiter Temperaturbereich

Mit einem typischen Wirkungsgrad

von über 85 % minimiert die

Serie Energieverluste und thermische

Belastungen. Der zuverlässige

Betrieb ist von -20 °C bis +70 °C

sichergestellt, mit linearem Derating

ab 40 °C. Die Serie ist zudem für

Betriebshöhen bis 5.000 m ausgelegt

und erreicht eine MTBF von

über 250.000 Stunden.

Umfassende

Schutzfunktionen

Integrierte Schutzmechanismen –

darunter Kurzschlussschutz (Auto-

Recovery), Überlastschutz (Hiccup

Mode), Überspannungsschutz sowie

Übertemperaturschutz (Latch Mode)

– gewährleisten einen sicheren

Systembetrieb. Die Ausgangsregelgenauigkeit

von ±1 % sowie eine

Transientenabweichung von maximal

±3,5 % sorgen für eine stabile

Versorgung empfindlicher Elektronik.

Erfüllt industrielle und

medizinische Normen

Die SLB1000-Serie ist nach IEC/

EN/UL 62368-1 (ITE) sowie ANSI/

AAMI ES60601-1 (Medical, BF)

zertifiziert und erfüllt die medizinische

EMV-Norm IEC 60601-1-2

(4th Edition). Die Isolation entspricht

2× MOPP mit 4.000 VAC Eingangs-/

Ausgangsisolation. Für EMV-Konformität

ist die Serie gemäß EN 55011/

EN 55032 Klasse B (leitungsgebunden)

qualifiziert. ◄

Leistungsstarke AC/DC- und kompakte DC/DC-Wandler

für moderne Medizintechnik

Murata erweitert Portfolio medizinisch zugelassener Stromversorgungen für Healthcare-Anwendungen

KAMAKA Electronic

Bauelemente Vertriebs GmbH

www.kamaka.de

Murata (Vertrieb: KAMAKA Electronic

Bauelemente Vertriebs GmbH)

präsentiert ein erweitertes Portfolio

an medizinisch zugelassenen Stromversorgungen

für Healthcare- und

Medizintechnik-Anwendungen. Die

neuen AC/DC- und DC/DC-Wandler

kombinieren hohe Effizienz, kompakte

Bauformen und umfassende

Sicherheitszertifizierungen für den

Einsatz in anspruchsvollen medizinischen

Geräten.


Stromversorgung

AC/DC-Stromversorgungen (75–320 W) für

Industrie, Medizintechnik und Haushaltsgeräte

Mit der Mean Well NSP-Serie bringt Fortec Power eine leistungsstarke Nachfolgegeneration

der bewährten RSP-Serie ins Portfolio – kompakter, breiter zertifiziert und für den globalen Einsatz

Die NSP-Serie wurde als direkte

Nachfolgegeneration der RSP-Serie

konzipiert und überzeugt durch eine

kompaktere Bauform, einen erweiterten

Betriebstemperaturbereich

von -40 °C bis +85 °C sowie ein

breites Portfolio an Sicherheitszertifizierungen.

FORTEC Power GmbH

https://fortec-power.de/

Die Zulassungen umfassen unter

anderem IEC/EN/UL 62368-1,

60601-1, 61010-1, 61558-1, 62477-1,

IEC/EN 60335-1 und SEMI F47 —

und decken damit die Anforderungen

vieler internationaler Märkte ab.

Der weite Eingangsspannungsbereich

von 85 bis 305 V AC macht

die Serie besonders robust gegenüber

Spannungsschwankungen im

Netz und ermöglicht den Betrieb mit

277 V AC in Nordamerika.

Lüfterloses Design,

hoher Wirkungsgrad,

medizintauglich

Die Modelle NSP-75 bis NSP-200

arbeiten vollständig lüfterlos und

ermöglichen so einen geräuscharmen

Betrieb. Die NSP-320 ist mit

einem leisen Lüfter ausgestattet,

der unter 40 dB bleibt. Alle Modelle

erreichen einen Wirkungsgrad von

bis zu 94,5 % und bieten eine Peak-

Leistung von bis zu 200 % für maximal

5 Sekunden — ideal für Applikationen

mit hohem Einschaltstrom.

Für den medizinischen Einsatz

besonders relevant: Die NSP-Serie

verfügt über einen Ableitstrom von

unter 350 µA, eine 2x-MOPP-Isolation

und die Geräteklassifizierung

BF. Das Conformal Coating der Leiterplatten

schützt zusätzlich gegen

Feuchtigkeit.

Serienmäßig an Bord sind Schutzfunktionen

gegen Kurzschluss,

Überlast, Überspannung, Unterspannung

und Übertemperatur.

Technische Daten

im Überblick

• Leistungsbereich: 75 - 320 W

• Eingangsbereich: 85 - 305 V AC

• Wirkungsgrad: bis zu 94,5 %

• Betriebstemperatur:

-40 °C bis +85 °C

• Spitzenleistung: 200 % / 5 Sek.

• Betriebshöhe: max. 5.000 m

• Ableitstrom: < 350 µA

• Garantie: 5 Jahre

Verfügbare Modelle

Die Modelle NSP-75, NSP-100,

NSP-150, NSP-200 und NSP-320

sind ab sofort bei Fortec Power

bestellbar. Darüber hinaus ist die

NSP-Serie auch in den Leistungsklassen

NSP-500 und NSP-750

erhältlich.

Zertifizierungen und Normen

• IEC/EN/UL 62368-1

• IEC/EN/UL 60601-1

• IEC/EN 61010-1

• IEC/EN 61558-1

• IEC/EN 62477-1

• IEC/EN 60335-1

• SEMI F47

• EN 55032

• EN 60601-1-2

• CCC

• EAC

• CE

• UKCA ◄

Speziell ausgelegte

Lösungen

Im Bereich der Low-

Power- DC/DC-Wandler bietet

Murata Lösungen mit geringer Koppelkapazität

und niedrigen Leckströmen,

speziell ausgelegt für sensible

medizinische Anwendungen.

Die Gate-Drive-DC/DC-Converter

zeichnen sich unter anderem

durch eine hohe dV/dt-Festigkeit

von 80 kV/µs, robuste Teilentladungsperformance

sowie flexible

Einsatzmöglichkeiten bis 3 kVDC

Zwischenkreisspannung aus. Zudem

unterstützen sie Ausgangsleistungen

von 1 bis 6 Watt und einen Betrieb

bis 105 °C.

Anwendungsbereiche

für DC/DC-Wandler

Die DC/DC-Wandler eignen sich

insbesondere für Anwendungen

wie MRT- und Röntgensysteme,

Ultraschallgeräte, Infusionspumpen,

CPAP-Systeme, Telehealth-

Lösungen sowie Robotik.

AC/DC-Serien

Für Anwendungen mit höherem

Leistungsbedarf stellt Murata die

AC/DC-Serien PQC250, MVAC400

und PQU650 vor. Diese decken

Leistungsbereiche von 250 W bis

650 W ab und erfüllen aktuelle medizinische

Sicherheitsstandards nach

IEC60601-1. Die Stromversorgungen

bieten hohe Wirkungsgrade von

bis zu 95 %, geringe Standby-Verluste

sowie kompakte Bauformen

für platzkritische Designs.

Die 250-W-Serie PQC250 arbeitet

lüfterlos bis 50 °C beziehungsweise

mit 200 W bis 70 °C und

erreicht eine MTBF von über zwei

Millionen Stunden. Die MVAC400-

Serie bietet 400 W Ausgangsleistung

bei bewegter Luft und erfüllt

die Anforderungen der dritten Edition

der IEC60601-1-Norm. Für

besonders leistungsintensive Systeme

steht die PQU650-Serie mit

bis zu 650 W Ausgangsleistung

und 800 W Spitzenleistung zur

Verfügung.

Anwendungsbereiche

für AC/DC-Wandler

Typische Einsatzgebiete der

leistungsstarken AC/DC-Wandler

sind Beatmungsgeräte, Ultraschallmonitore,

ECG-Systeme,

Krankenhausbetten, Operationsbeleuchtungen,

Blutdruckmessgeräte

und Inkubatoren.

Mit dem erweiterten Port folio

adressiert Murata die steigenden

Anforderungen moderner Medizintechnik

hinsichtlich Sicherheit,

Zuverlässigkeit und Energieeffizienz

und unterstützt Entwickler

bei der schnellen Realisierung

normgerechter Healthcare-

Systeme. ◄


13

Stromversorgung

Medizinische ATX-Netzteile

für Bildgebung und Edge-KI

Das neue medizinische ATX-Netzteil von FSP zeigt worauf es ankommt:

IEC 60601-1/62368-1 konform, 80 PLUS Gold, verfügbar mit 900 W und 1000 W.

Seit jeher benötigen medizinische Geräte

Netzteile, die strenge Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards

erfüllen. Der schnelle Aufstieg

von KI im Gesundheitswesen verändert

diese Anforderungen. Wenn sich die KI-Inferenz

an den Point of Care auf klinische PCs verlagert,

müssen Systeme hochauflösende Bildgebung

verarbeiten und Modelle lokal ausführen

- mit höherer Rechendichte und größerem

Leistungsbedarf.

Diese Konvergenz von Medizin und KI macht

das Design der Stromversorgung in klinischen

PCs zum kritischen Faktor. In den folgenden

Abschnitten zeigen wir, was bei medizinischen

Netzteilen zählt und wie das ATX-Portfolio

von FSP Power Solution diese Anforderungen

erfüllt - bis hin zu seinen neuesten 900-W- und

1000-W-Hochleistungsmodellen für Bildgebung

und Edge-KI-Anwendungen.

Worauf kommt es an?

Die Anforderungen an das Netzteildesign

medizinischer Netzteile bis zu Bildgebungs- &

KI-Geräten sind enorm gestiegen:

Sicherheit und Stabilität

Medizinische Bildgebungs-PCs müssen

zunächst grundlegende Anforderungen an Sicherheit

und Stabilität erfüllen. Diese stellen sicher,

dass das Gerät in regulierten Gesundheitsumgebungen

zuverlässig arbeiten kann:

• Konformität mit IEC 60601-1 / IEC 62368-1

• Typ-BF-Isolation und MOPP-Schutz

• Stabile 12-V-Schienen für den Dauerbetrieb

• Zertifizierungen wie CE / UL / CB

FSP POWER SOLUTION GMBH

www.fsp-ps.de

Gestiegene Leistungsanforderungen

KI-gestützte Bildgebungssysteme bringen

neue Leistungsanforderungen mit sich. Wenn

Workloads mit GPUs und Multi-Board-Konfigurationen

skalieren, müssen medizinische Netzteile

mehr Kapazität und Effizienz liefern:

• Höhere Ausgangsleistung (≥900 W) zur

Unterstützung von GPUs und Multi-Board-

Konfigurationen

• Höhere Effizienz zur Reduzierung der Wärmeentwicklung

in kompakten Gehäusen

Diese zusätzlichen Anforderungen sind entscheidend

für Geräte zur Echtzeitüberwachung

und Systeme zur Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung,

bei denen unterbrechungsfreie

Leistung und geringe Latenz wesentlich sind.

Das medizinische ATX-Portfolio von FSP

Power Solution deckt beide Ebenen ab. Die

neuen 900-W- und 1000-W-ATX-Modelle erfüllen

nicht nur Konformität und Stabilität für medizinische

Geräte, sondern stellen auch die nötigen

Leistungsreserven und die 80-PLUS-Gold-

Effizienz für Bildgebungs-Workloads der nächsten

Generation und die KI-Integration bereit.

FSP Portfolio

und Compliance-Überblick

FSP Power Solution bietet ein breites ATX-

Portfolio medizinischer Netzteile für medizinische

PCs, validiert nach zentralen Normen:

• Konformität mit IEC 60601-1 / IEC 62368-1 für

Sicherheit und behördliche Zulassung

• CE- / UL- / CB-Zertifizierungen je nach Modell

verfügbar

• 80-PLUS-Gold-Effizienz bei einem Großteil

des Portfolios - senkt Wärmeentwicklung

und Betriebskosten und unterstützt Nachhaltigkeitsziele

• Verfügbar in mehreren Formfaktoren, passend

für unterschiedliche Layouts medizinischer

Systeme

• 250 - 500 W - ideal für Bildgebungskonsolen,

Controller und Lichtquellen-Subsysteme

• 700 - 1000 W - für Hochleistungs-Bildgebungs-

PCs und KI-Workloads mit GPUs und erweiterter

Rekonstruktion. Top-Auswahl: 900-Wund

1000-W-ATX-Modelle mit Reserven für

die KI-Integration der nächsten Generation.

Medizinische Anwendungen

für Bildgebung und Edge-KI

KI-Technologien werden rasch Teil der klinischen

Routine - von Diagnostik bis Monitoring

- und erhöhen Rechenlast sowie Zuverlässigkeitsanforderungen

in medizinischen PCs.

Mit der Weiterentwicklung dieser Systeme liefern

medizinische Netzteile die konstante, hohe

Leistung für klassische Bildgebung und neue

KI-Workloads.

KI verbessert diese medizinischen Anwendungen,

erhöht jedoch auch deren Leistungsanforderungen.

Präzisere Diagnosen verlangen

schnellere Bildanalyse, kontinuierliches Monitoring

braucht stabilen Langzeitbetrieb, und Entscheidungen

in Echtzeit verlagern schwerere

Modelle in den lokalen Betrieb. Daraus ergibt

sich der Bedarf an stärkeren, effizienteren Netzteilen,

die höhere Lasten tragen, ohne Konformität

oder Zuverlässigkeit zu gefährden.


Stromversorgung

Vorteile

der KI-gestützten medizinischen Anwendungen

und deren Anforderungen an Netzteile

• Verbesserte Diagnostik: Stabiles ATX-Netzteil

für fortgeschrittene Bildanalyse und Diagnoseplattformen.

• Hochauflösende Darstellung: Zuverlässige

Versorgung für medizinische Displays

und kontinuierliche Visualisierung.

• Echtzeit-Überwachung: Unterbrechungsfreie

Versorgung für Patientenmonitoring und

klinische Systeme.

• Höhere Datenübertragungsgeschwindigkeit:

Schnellere, präzisere Handhabung medizinischer

Bilddaten.

• KI-Integration: Bei Integration diskreter KI-

Technologie in medizinische PCs bieten medizinische

Netzteile mit 900 W und 1000 W

den nötigen Spielraum und die Konformität

für sicheren Betrieb.

Als Lösung präsentiert FSP Power Solution

seine 900-W- und 1000-W-ATX-Modelle - speziell

ausgelegt für moderne Bildgebungssysteme

und KI-gestützte medizinische PCs.

Medizinische Hochleistungs-ATX-

Netzteile für Bildgebung und Edge-KI

FSP900Mß60PJ

Das FSP900M-60PJ ist ein kompaktes

1U-medizinisches ATX-Netzteil für platzkritische

Bildgebungs-PCs. Mit 240 × 100 × 41 mm und

900 W bietet es effiziente, emissionsarme Leistung

und eignet sich für CT-Systeme, Ultraschallgeräte,

Röntgendisplays und Endoskopie-Plattformen.

Features im Überblick:

• 900 W Ausgangsleistung

• 1U-Bauform (240 × 100 × 41 mm)

• IEC 60601-1 & IEC 62368-1 zertifiziert

• Intel ATX12V v3.0 konform

• 80 PLUS Gold-Effizienz

• EN 55011 Klasse B konform

• Typ-BF-Isolation

• Betrieb bis 5.000 m Höhe


FSP 1000M-60PG

Zuverlässige 1000-W-Leistung für optimale

Performance: Das FSP1000M-60PG ist ein

PS/2-medizinisches ATX-Netzteil für Bildgebungs-PCs

und Edge-KI-Workstations mit intensiver

GPU-Nutzung. Mit Standardmaßen von 165

× 150 × 86 mm und insgesamt 1000 W unterstützt

es moderne diagnostische Workloads

und Multikarten-Systeme. Außerdem erfüllt es

die Emissions- und Sicherheitsanforderungen

für den klinischen Einsatz.

Features im Überblick:

• 1000 W Ausgangsleistung

• ATX-Abmessungen 165 × 150 × 86 mm

• IEC 60601-1 & IEC 62368-1 zertifiziert

• Intel ATX12V v3.0 konform

• 80 PLUS Gold-Effizienz

• EN 55011 Klasse B konform

• Typ-BF-Isolation

• Betrieb bis 5.000 m Höhe

FSP900M-60PJ für medizinische

Edge-KI-Workstation

Ein Beispiel aus der Praxis: Diese medizinische

Edge-KI-Workstation vereint KI-Computing und

Bildgebung in einer kompakten Plattform und

ist für anspruchsvolle vielfältige Anwendungen

ausgelegt, darunter:

• KI-Integration in der Chirurgie

• Radiologie und Bildzuordnung

• Orthopädische Navigation

• Medizinische Mobilität und erweiterte

Diagnostik

Um diese Fähigkeiten zu erreichen, benötigte

das System ein 900-W medizinisches ATX-

Netzteil, das Hochleistungs-GPUs und mehrere

PCIe-Erweiterungskarten zuverlässig versorgt.

Das FSP900M-60PJ erfüllte diese Anforderungen

mit:

• Support für Intel Core i7 & i9 der 12./13./14.

Generation

• Kompatibilität mit NVIDIA A6000 und Dual-

Capture-Card-Konfigurationen

• Medizinischer Zertifizierung: 2 × MOPP &

2 × MOOP

• 900 W Ausgangsleistung und ATX-3.0-

Konformität für moderne medizinische PCs

• Flexibler PCIe-x16/-x8/-x4-Erweiterung für

unterschiedliche Workloads

Mit dem FSP900M-60PJ erfüllte die Workstation

sowohl Compliance- als auch Performance-Vorgaben:

stabile 12-V-Versorgung für

GPU-lastige Aufgaben, verkürzte Verifizierungszeit

durch Zertifizierungen und die Möglichkeit,

KI-gestützte Bildgebung direkt am Point of Care

auszuführen.

Vorteile:

Zentrale Vorteile und Gründe für die Wahl medizinischer

Netzteile von FSP Power Solution für

• Dokumentation und Kennzeichnungen:

CE / UL / CB (je nach Modell) zur Erfüllung

der gestiegenen Anforderungen bei Zulassungsprozessen

• Spezialisiert für Bildgebung

und Edge-KI:

Die Netzteile sind für den Einsatz in der

Medizin technik und im medizinischen Bereich

entwickelt und gefertigt

• Compliance first:

IEC 60601-1 / IEC 62368-1, BF-Klasse-

Anwendung, MOPP (je nach Modell)

• Effizienz:

80 PLUS Gold bescheinigt einen hohen Wirkungsgrad,

sodass weniger Energie in Form

von Wärme verloren geht

• Kundenspezifische medizinische

Netzteile:

Die Netzteile werden a ndie Anforderungen des

Produktes angepasst, z. B. Kabelbaumlängen/-

abschlüsse, Halterungen, Lüfter etc

• ISO-zertifizierter Support:

FAE mit ISO 9001 & ISO 13485 für regulierte

Umgebungen ◄

15

Stromversorgung

Für jedes Kühlkonzept die richtige Lösung

Bild 1: TDK-Lambda 250-W Open-Frame-Netzteil

CUS250M

Bevor mit der Konstruktion des Gehäuses

für ein neues elektronisches oder elektrisches

System begonnen wird, sollten einige grundlegende

Überlegungen angestellt werden. Die

mechanischen Abmessungen werden häufig

vom Projektmanager unter Design- und Marketinggesichtspunkten

festgelegt. Ein ansprechendes

Äußeres und möglichst kompakte

Abmessungen stellen in vielen Anwendungen

ein entscheidendes Kriterium für den Markterfolg

der neuen Entwicklung dar und stehen

daher im Focus. In der Frühphase der technischen

Machbarkeitsstudie wird häufig eine

3D-Modellierung durchgeführt, um festzustellen,

ob alle erforderlichen Teile und Baugruppen

tatsächlich in die geplanten Abmessungen

passen werden.

Kühlung einplanen

Normalerweise wird in diesem Zusammenhang

auch definiert, wie das System gekühlt

werden soll. Bei einem medizinischen Gerät

zum Einsatz in unmittelbarer Nähe zum Patienten

wird in der Regel sehr viel Wert auf einen

möglichst geräuscharmen Betrieb gelegt. Aus

diesem Grund versucht man soweit möglich auf

eine Lüfterkühlung ganz zu verzichten oder die

damit verbundene Geräuschbelastung zumindest

so weit wie möglich zu reduzieren.

Auch bei Geräten für Büro- oder Industrieumgebung

kann die Geräuschentwicklung ein

bedeutendes Kaufkriterium darstellen oder es

ergeben sich Beschränkungen hinsichtlich der

Anzahl, Größe und Position möglicher Kühlöffnungen.

Staub und andere Verunreinigungen in

der unmittelbaren Umgebung – insbesondere

leitfähige oder brennbare – lassen eine aktive

Lüfterkühlung und die dafür erforderlichen Öffnungen

im Gehäuse nicht immer zu.

Geräte zum Rack-Einbau

Bei Geräten zum Rack-Einbau, wie sie typischerweise

in den Bereichen Testsysteme, Telekommunikation

oder IT/Server eingesetzt werden,

wird in der Regel immer eine Luftstromrichtung

vom Anwender vorgegeben. Nahezu überall

wo die Systeme zugänglich aufgestellt sind

oder gar Bedien- und Anzeigeinstrumente auf

der Frontseite angebracht sind, wird kühle Luft

an der Frontseite eingesaugt und auf der Rückseite

ausgestoßen. Verständlich, denn niemand

möchte ununterbrochen warme Luft ins Gesicht

geblasen bekommen, während man Instrumente

abließt oder Einstellungen vornimmt.

Thermische Simulation

Sobald die Anordnung der wichtigsten Teile

und Baugruppen im Gehäuse definiert ist, sollte

eine computergestützte thermische Simulation

Bild 2: TDK-Lambda 250-W-Netzteil CUS250M

im Gehäuse

durchgeführt werden. So lassen sich Bereiche

lokalisieren, in denen die Abwärme mehrerer

Komponenten sich aufsummiert und in Temperaturen

mündet, welche die Lebenserwartung oder

gar die Funktionssicherheit des Endgerätes in

einem nicht akzeptablen Umfang beeinträchtigen

würde. Mit der thermischen Simulation lässt

sich der erforderliche Luftstrom ermitteln und

daraus dann erforderliche Gehäuseöffnungen

sowie Luftmenge und/oder die Strömungsgeschwindigkeit

von Lüftern ableiten.

Geeignete Netzteile bestimmen

Bei Geräten zum Betrieb an der typischen

Netzspannung (Steckdose) kommen in der

Regel ein oder mehrere AC/DC-Netzteile zum

Einsatz. In vielen Entwicklungen liegt es im Verantwortungsbereich

von Elektro- oder Maschinenbaukonstrukteuren,

geeignete Netzteile zu

bestimmen.

Für unsere nachfolgende Betrachtung gehen

wir davon aus, dass ein handelsübliches Standard-Netzteil

mit einer Leistung von 250 W benötigt

wird. In diesem Leistungsbereich gibt es ein

Autor:

Udo Schweizer

Technical Marketing Manager

TDK Lambda EMEA

www.emea.lambda.tdk.com/de

Bild 3: Natürlicher Luftstrom um ein konvektionsgekühltes Netzgerät


Stromversorgung

Bild 4: Leistungshalbleiter in SMD-Technik

auf der Unterseite des CUS250M

breites Angebot unterschiedlicher Bauformen.

Open-Frame Designs bestehen in der Regel

nur aus einer bestückten Leiterplatte. Sie verfügen

über auf der Leiterplatte bestückte Steckoder

Schraubklemmen (je nach Stromstärke) für

den Netzeingang und den DC-Ausgang sowie

vier Bohrungen in den Ecken der Leiterplatte.

Die Montage im System erfolgt üblicherweise

mittels Schrauben und Distanzhülsen (Bild 1).

Open-Frame-Netzteil

Ein Open-Frame-Netzteil kann seine Verlustwärme

einfach nach allen Seiten abstrahlen und

stellt zudem die kostengünstigste Lösung dar.

Der Einbau im Endgerät muss aber so erfolgen,

dass Anwender oder Servicepersonal nicht aus

Versehen in Kontakt mit spannungsführenden

oder heißen Teilen kommen können. Die Anforderungen

zur Begrenzung leitungsgebundener

und abgestrahlter Störungen im Rahmen der

EMV-Richtlinie können es ferner erforderlich

machen, das Netzteil mit Blechen abzuschirmen.

Beide Punkte schränken die Wärmeabstrahlung

der Open-Frame Konstruktion ein und dürfen

bei der thermischen Betrachtung keinesfalls

vernachlässigt werden.

Stromversorgungen in geschlossener Bauweise

(Bild 2) sind teilweise oder vollständig

von einem Metallgehäuse umgeben.

Abdeckungen können Wärme ableiten

Diese Abdeckungen schränken die natürliche

Konvektion zuerst einmal mehr oder minder stark

ein. Gleichzeitig sind die Gehäuseteile aber in

Bild 6: „Lückenfüller“ zwischen Leiterplatte

und Gehäuse


der Lage, Wärme von Leistungshalbleitern wie

den Schalt-MOSFETs und dem Ausgangsgleichrichter

(oder FETs) aufzunehmen bzw. sogar

auf das Gehäuse des Gesamtgerätes zu übertragen.

Je nach verwendetem Gehäusematerial

und dessen Stärke lässt sich so sehr viel

Wärme abführen. Dickere Aluminiumbleche leiten

beispielsweise wesentlich mehr Wärme ab

als Stahlbleche.

Elektromagnetische Störungen

Die Abdeckung des Netzteils und zu gewissen

Teilen auch das Montageprofil schirmen zum

einen unerwünschte elektromagnetische Störungen

ab und schützen Anwender oder Wartungstechniker

vor Stromschlägen durch unbeabsichtigten

Kontakt mit spannungsführenden Teilen.

Das Gehäuse verursacht aber auch zusätzliche

Kosten, so dass der Preis eines Netzteils

mit geschlossenem Gehäuse gegenüber einer

Open-Frame Version höher ausfällt.

Zuverlässigkeit im Feld

Der störungsfreie Betrieb eines AC/DC-Netzteils

über viele Jahre wird in hohem Maße durch

die Umgebungstemperatur und damit einhergehend

einer zuverlässigen Kühlung beeinflusst. In

Stromversorgungen werden Elektrolytkondensatoren

sowohl zur Speicherung als auch zur Filterung

eingesetzt. Ihre Lebensdauer ist sehr stark

temperaturabhängig. Als Faustformel rechnet

man mit einer Halbierung je 10 °C Temperaturanstieg.

Eine um 20 °C höhere Umgebungstemperatur

hat somit eine Reduzierung der Lebensdauer

der Kondensatoren um 75 % zur Folge.

Kondensatoren

Ein Hochspannungs-Zwischenkreiskondensator

verhindert, dass bei einem Abfall oder

gar vollständigem Ausfall der Netzspannung im

Zeitbereich von typisch bis zu 20 Millisekunden,

irgendwelche Beeinträchtigungen am Ausgang

des Netzteils auftreten. Niederspannungskondensatoren

kommen auf der Ausgangsseite zum

Einsatz, um die hochfrequente Restwelligkeit des

Schaltreglers zu glätten und die Ausgangsspannung

bei plötzlichen Lastsprüngen zu stabilisieren.

Weitere Elektrolytkondensatoren kommen in

der internen Hilfsversorgung für die Steuer- und

Regelkreise zum Einsatz. Ein Nachlassen dieser

Kondensatoren führt zunächst zu Beeinträchtigungen

der Regelgüte des Netzteils und kann

am Ende sogar in einem Totalausfall münden.

Kühlung eines Netzteils

Es gibt verschiedene Methoden ein Netzteil

zu kühlen, um einen zuverlässigen Betrieb zu

gewährleisten. Dazu gehören Konvektionskühlung,

Kühlung mittels Luftstrom und Kontaktkühlung.

Diese können auch kombiniert werden, um

die Abwärme der internen Bauteile des Netzteils

möglichst gut abzuleiten. Bis vor kurzem waren

die meisten Open-Frame-Netzteile auf Konvektionskühlung

oder einen Luftstrom (in der

Bild 5: CUS250M/F mit integriertem,

oben montiertem Lüfter

Regel durch einen externen Lüfter) ausgelegt.

In jüngster Zeit haben die Hersteller nun neue

Netzteil-Designs auf den Markt gebracht, die

mit verschiedenen Gehäuseformen neue Möglichkeiten

und mehr Flexibilität zur Wärmeabfuhr

in den Systemen der Anwender eröffnen.

Konvektionskühlung

Bei Konvektionskühlung steht kein künstlich

erzeugter Luftstrom zur Verfügung. Nur das

physische Gesetz, nachdem erwärmte Luft aufsteigt,

muss ausreichend eine zuverlässige Wärmeabfuhr

sichergestellen (Bild 3). Wird dieser

Luftstrom, der typischerweise nur etwa 0,3 m/s

beträgt, durch umliegende Komponenten oder

ein Gehäuse beeinträchtigt, führt dies unmittelbar

zu wesentlich höheren Bauteiltemperaturen.

Forcierte Kühlung

Bei forcierter Kühlung wird ein externer Lüfter

eingesetzt, der einen Luftstrom über bzw.

durch das Netzteil leitet, um die Komponenten

zu kühlen. Die Richtung des Luftstroms ist

dabei ebenso wichtig wie das erforderliche Luftvolumen.

Daher sollten die Hersteller unbedingt

Angaben zur optimalen Richtung des Luftstroms

und zu dessen Mindestgeschwindigkeit machen.

Ferner ist eine Referenztabelle mit den maximal

zulässigen Bauteiltemperaturen unerlässlich.

Bei dem in Bild 1 dargestellten Open-Frame-

Netzteil CUS250M sind keinerlei Leistungshalbleiter

auf Kühlkörpern zu erkennen. Dies

ist zum Teil dem hohen Wirkungsgrad von bis

Bild 7: CUS250M/U mit U-Gehäuse

17

Stromversorgung

Bild 8a: Ausgangsleistung vs. Umgebungstemperatur (Konvektionskühlung)

Bild 8b: Die Ausgangsleistung ist abhängig von der Umgebungstemperatur

(bei Konvektions- und Kontaktkühlung)

zu 94 % zu verdanken, aber auch einer Besonderheit

im Design: Die Leistungshalbleiter

wurden ausnahmslos in SMD-Technik auf der

Unterseite der Leiterplatte angeordnet. Daraus

resultieren sehr geringe thermische Verluste

zur Leiterplatte hin (Bild 4). Dieses „saubere“

Design erlaubt mehr Freiräume auf der Oberseite

und damit ungehinderte Zirkulation der

Luft um die Bauteile.

Integrierter Lüfter

Wenn im Endgerät kein forcierter Luftstrom

bereitgestellt werden kann, bieten die Netzteilhersteller

häufig Modelle mit integriertem Lüfter

an (Bild 5). So lange weder die ein- noch die

ausströmende Luft anderweitig eingeschränkt

wird, ist der zuverlässige Betrieb des Netzteiles

innerhalb seiner Spezifikationen gewährleistet.

Dies vereinfacht die Konstruktion des Systems

sowohl aus mechanischer als auch aus thermischer

Sicht. Die Größe des vom Hersteller

vorgesehenen Lüfters bestimmt den Geräuschpegel.

Ein größerer Lüfter kann das gleiche

Luftvolumen mit einer viel geringeren Drehzahl

erzeugen als ein kleinerer Lüfter. Daher hat ein

Netzteil mit einem größeren Lüfter in der Regel

ein geringeres hörbares Geräusch. Ein größerer

Lüfter lässt aber immer die Größe des Netzteils

mit wachsen und hier gilt es den optimalen

Kompromiss zu finden.

Kontaktkühlung

ist ideal für Anwendungen, bei denen nur

geringe oder gar keine hörbaren Geräusche

akzeptiert werden und gleichzeitig auch

keine Lüftungsöffnungen oder Lüfter im System

möglich sind. Dies gilt beispielsweise für

medizinische Geräte, bei denen das permanente

hochfrequente Laufgeräusch eines Lüfters

vom Patienten als störend oder ermüdend

wahrgenommen wird und damit seine Genesung

behindert.

Auch bei Einsatz in der freien Natur oder in

hermetisch dichten Gehäusen kann die Abwärme

einer Stromversorgung über Kontaktkühlung

an das umgebende Gehäuse abgegeben werden,

dessen Oberfläche nach Bedarf noch mit

Kühlprofilen maximiert wird. Kontaktkühlung ist

ebenfalls die Basis für alle wasser- oder peltiergekühlten

Anwendungen.

Wärmeleitmaterialien

Wie bereits erwähnt, sind bei einem Netzteil

wie dem CUS250M alle Leistungshalbleiter in

SMD-Technik ausgeführt und auf der Unterseite

der Leiterplatte angeordnet. Am Markt ist heute

ein riesiges Angebot an Wärmeleitmaterialien

unterschiedlichster Materialstärke mit hoher

Wärmeleitfähigkeit und geringem thermischen

Widerstand verfügbar. Damit lassen sich die

Lücken zwischen Bauteilen unterschiedlicher

Höhe und dem Gehäuseteil unter dem Netzteil

auffüllen und damit eine optimale Wärmeabfuhr

mittels Kontaktkühlung erzielen (Bild 6).

Zur optimalen Kontaktkühlung kann ein Netzteil

mit einer Metallgrundplatte oder einem

U-Gehäuse ausgestattet werden (Bild 7).

Derating-Kurven beachten

Unabhängig davon, welche Kühlmethode ausgewählt

wurde, dürfen die Derating-Kurven des

Herstellers nicht außer Acht gelassen werden,

um sicherzustellen, dass das Netzteil innerhalb

seiner Nennwerte betrieben wird. Diese sind in

der Regel schon im Datenblatt oder in einem

Installationshandbuch oder weiteren detaillierten

Anwendungshinweisen zu finden.

Zur Veranschaulichung greifen wir erneut

auf das Netzteil CUS250M als Beispiel

zurück. Bild 8a zeigt, dass das Netzteil

mit reiner Konvektionskühlung bei einer

Umgebungstemperatur von 30 °C volle 200 W

Ausgangsleistung liefern kann, bei einer Umgebungstemperatur

von 50 °C aber nur noch 160 W.

Kontaktkühlung

erhöht Ausgangsleistung

Durch Kontaktkühlung mit der U-Gehäuse-

Option (Bild 8b, orangefarbene Linie) kann das

Netzteil bei 30 °C Umgebungstemperatur dagegen

sogar 250 W liefern. Die Leistungshalbleiter

können hier mehr Verlustwärme über die Grundplatte

an das Metallgehäuse abführen und dadurch

sind höhere Ausgangsleistungen möglich.

Wird das U-Gehäuse im Endgerät auf ein Kühlprofil

oder ein thermisch gut leitfähiges Systemgehäuse

montiert (Bild 8b, grüne Linie), verbessert

sich die Wärmeabfuhr weiter, so dass das

Netzteil die volle Leistung von 250 W nun bis

zu 45 °C Umgebungstemperatur und 230 W bis

zu 50 °C erbringen kann.

Grundsätzlich sollten die kritischen Bauteiltemperaturen

eines Netzteils unter realen Bedingungen

in der endgültigen Einbausituation im

Endgerät gemessen werden.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine

Netzteilserie mit für verschiedene Kühlungsarten

optimierten Varianten, für alle Herausforderungen

im Systemdesign stets die optimale

Lösung bieten kann. Im Gegensatz zu einem

vordergründig auf Konvektionskühlung ausgelegten

Open-Frame-Netzteil lässt sich die vom

Gesamtsystem geforderte Leistung auch unter

erschwerten Umgebungsbedingungen mit einem

kompakteren Gerät bereitstellen. Dies reduziert

den erforderlichen Platzbedarf im Gesamtsystem

und bietet obendrein Einsparpotentiale

bei Gewicht und nicht zuletzt den Kosten. ◄


Stromversorgung

Rauschquellen von GHz bis nHz

verstehen und kontrollieren

Ein EMV-Prüflabor

EMV in der Medizintechnik stellt sicher, dass

medizinische Geräte störungsfrei arbeiten und

andere Geräte nicht beeinträchtigen, gemäß

der Norm IEC 60601-1-2. EMV ist somit ein

Sicherheitsfaktor.

Grundlagen der EMV

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

beschreibt die Fähigkeit eines Geräts, in einer

elektromagnetischen Umgebung korrekt zu

funktionieren, ohne andere Geräte zu stören

(Störaussendung) oder selbst durch Störungen

beeinträchtigt zu werden (Störfestigkeit). In der

Medizintechnik ist dies besonders kritisch, da

Fehlfunktionen lebensbedrohlich sein können,

z. B. wenn ein Monitor oder ein Beatmungsgerät

durch Handy-Strahlung gestört wird.

Traco Electronic AG

www.tracopower.com


Normen und Anforderungen

Die zentrale Norm für EMV in der Medizintechnik

ist IEC 60601-1-2, aktuell in der Edition 4.1

(DIN EN 60601-1-2:2016 + AMD 1). Sie gilt für

medizinisch-elektrische Geräte (ME-Geräte) und

Systeme, insbesondere für Anwendungsteile, die

mit Patienten in Kontakt kommen. Auch elektrische

Geräte in medizinischen Umgebungen,

die keine Medizinprodukte sind, sollten die Norm

erfüllen, um Störungen anderer Geräte zu vermeiden.

Für Laborgeräte wie IVD-Produkte gilt

hingegen die Norm IEC 61326-2-6.

Herausforderungen

Herausforderungen im Bereich der elektromagnetischen

Verträglichkeit (EMV) gehen

selten auf eine einzelne fehlerhafte Komponente

oder einen isolierten Konstruktionsfehler

zurück. Vielmehr entstehen sie aus dem komplexen

Zusammenspiel elektronischer Systeme

über das gesamte Frequenzspektrum hinweg.

Von HF-Emissionen im Gigahertz-Bereich bis

hin zu Drift im Nanohertz-Bereich und Umgebungsstörungen

– jedes Frequenzband bringt

einzigartige Kopplungsmechanismen, Störquellen

und Ausfallmodi mit sich.

Das Verständnis, wie die Frequenz das elektromagnetische

Verhalten bestimmt, ist für den Aufbau

zuverlässiger, konformer und robuster elektronischer

Systeme unerlässlich. Hochfrequentes

Rauschen kann zu Fehlern bei der abgestrahlten

Emission führen, während niederfrequente Störungen

die Messgenauigkeit oder die langfristige

Systemstabilität unbemerkt beeinträchtigen können.

Dieser Leitfaden untersucht, wie die Frequenz

das EMV-Verhalten grundlegend steuert,

beleuchtet reale Störquellen vom GHz- bis

hin zum Nanohertz-Bereich und skizziert praktische

Strategien zur Störungsminderung, die

Ingenieure anwenden können, um Emissionskonformität,

Störfestigkeit und langfristige Zuverlässigkeit

sicherzustellen.

Warum die Frequenz das EMV-Verhalten steuert,

zeigt das Bild Frequenzspektrumdiagramm.

Praktische Bedeutung der EMV

für reale elektronische Systeme

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

bezeichnet die Fähigkeit eines Systems, in seiner

elektromagnetischen Umgebung korrekt zu

funktionieren, ohne andere Geräte in unzumutbarer

Weise zu stören. In der Praxis bedeutet

dies, dass gesetzliche Emissionsgrenzwerte

eingehalten, die Störfestigkeit gegenüber externem

Rauschen gewahrt und ein stabiler Betrieb

unter realen Bedingungen gewährleistet werden

müssen.

Jedes elektronische Produkt erzeugt elektromagnetische

Energie und reagiert darauf. Ob

diese Energie zu Problemen führt, hängt weitgehend

von der Frequenz ab. Dieselbe Spannungsstörung

kann bei einer Frequenz harmlos

sein, bei einer anderen jedoch katastrophale Folgen

haben. Beim EMV-Design geht es daher im

Wesentlichen darum, zu verstehen und zu steuern,

wie sich Signale über die Frequenz hinweg

ausbreiten, koppeln, abstrahlen und stören.

Warum Störungsprobleme

grundsätzlich frequenzabhängig sind

Die Frequenz bestimmt, wie sich Energie durch

Leiter, Dielektrika und den freien Raum bewegt.

Bei niedrigen Frequenzen folgen Ströme vorhersehbaren

Pfaden, und die Kopplung wird von

magnetischen und ohmschen Effekten dominiert.

Mit steigender Frequenz bestimmen parasitäre

Kapazitäten, Induktivitäten, Abstrahlung

und Wellenausbreitung das Systemverhalten.

Hochfrequenzsignale nutzen unbeabsichtigte

Kopplungswege wie Leiterbahnkapazität, Kabelinduktivität

und Gehäuseöffnungen aus. Bei sehr

niedrigen Frequenzen verfälschen langsame

thermische und elektrische Drift unbemerkt

Präzisionsmessungen. In beiden Fällen sind die

Ausfallmechanismen direkt auf frequenzabhängige

physikalische Phänomene zurückzuführen.

Wellenlänge, Hauttiefe

und Kopplungseffizienz

Die Wellenlänge nimmt mit steigender Frequenz

ab. Bei niedrigen Frequenzen können

Wellenlängen kilometerlang sein, wodurch

Leiter plattenelemente elektrisch klein erscheinen.

Bei hohen Frequenzen schrumpfen die

Wellen längen auf Zentimeter oder Millimeter,

wodurch Leiterbahnen, Kabel und Steckverbinder

sich wie Resonanzantennen verhalten.

19

Stromversorgung

Frequenzspektrumdiagramm

Auch die Hauttiefe nimmt mit steigender Frequenz

ab, wodurch Ströme gezwungen werden,

näher an den Leiteroberflächen zu fließen. Dies

erhöht den Widerstand, verändert die Impedanz

und verstärkt die EMI-Kopplung durch Oberflächenströme.

Der Zusammenhang

zwischen Emissionen, Störfestigkeit

und Zuverlässigkeit

Emissionen und Störfestigkeit sind zwei Seiten

derselben elektromagnetischen Medaille. Schaltungen,

die stark abstrahlen, sind in der Regel

sehr anfällig, während eine robuste Störunterdrückung

oft auch die Störfestigkeit verbessert.

Im Laufe der Zeit können unkontrollierte Störungen

die Zuverlässigkeit des Systems beeinträchtigen,

indem sie Komponenten belasten,

Daten verfälschen, Alterungsprozesse beschleunigen

und zeitweise auftretende Fehler verursachen,

die bekanntermaßen schwer zu diagnostizieren

sind.

Hoch- bis Mittelfrequenzrauschen

(GHz bis kHz): Digitale,

HF- und Schaltstörungen

HF-Sender und Funkmodule

Absichtliche HF-Quellen wie WLAN, Bluetooth,

Mobilfunk und Radarmodule erzeugen

starke Emissionen im MHz- bis GHz-Bereich.

Während diese Systeme sorgfältig auf eine effiziente

Abstrahlung ausgelegt sind, müssen die

umgebenden Schaltungen gegenüber hohen

Feldstärken immun bleiben.

Eine schlechte Erdung, unzureichende Abschirmung

oder unsachgemäße Isolierung kann dazu

führen, dass HF-Energie in empfindliche analoge,

digitale oder Stromversorgungsschaltungen

eingekoppelt wird, was zu Datenverfälschungen,

Jitter oder Latch-up-Ereignissen führt.

Schnelle digitale Flanken

und Oberwellenbildung

Moderne Mikrocontroller, Prozessoren und

FPGAs erzeugen extrem schnelle Flankenraten.

Eine Anstiegszeit von 1 ns enthält erhebliche

Energie bis weit in den GHz-Bereich hinein,

selbst wenn die Taktfrequenz nur bei einigen

zehn Megahertz liegt.

Diese Oberwellen breiten sich entlang von

Leiter bahnstrecken, Stromversorgungsflächen

und Kabeln aus und verwandeln diese in unbeabsichtigte

Antennen. Schlecht terminierte Leiterbahnen

reflektieren Energie und erzeugen stehende

Wellen, die Emissionen verstärken und

die Signalintegrität beeinträchtigen.

Schaltnetzteile und DC/DC-Wandler

Schaltnetzteile und DC/DC-Wandler gehören

zu den aggressivsten Störquellen in elektronischen

Systemen. Ihre hohen di/dt-Schaltflanken

erzeugen Breitbandrauschen, das sich

von kHz bis in den Bereich von Hunderten von

MHz erstreckt. Ohne sorgfältiges Layout, Filterung

und Abschirmung koppeln Schalttransienten

in Signalwege ein, regen Kabelresonanzen an

und strahlen aus Gehäusen ab. Stromverteilungsnetze

(PDNs) können bei bestimmten Frequenzen

in Resonanz treten, wodurch Welligkeit

verstärkt und Ground Bounce induziert wird.

Leiterbahnen, Kabel und Gehäuse

als Antennen

Mit steigender Frequenz wird jede leitfähige

Struktur zu einer Antenne. Leiterbahnstrecken

verhalten sich wie Übertragungsleitungen, Kabel

strahlen stark ab und Gehäusefugen lassen elektromagnetische

Energie entweichen.

Selbst kurze Verbindungen können zu effizienten

Strahlern werden, wenn ihre elektrische

Länge sich einer Viertelwellenlänge nähert.

Unsachgemäße Verlegung, unzureichende Rückwege

und Unterbrechungen verschlechtern die

Abstrahlung und die Störanfälligkeit erheblich.

Typische EMV-Fehler

im Hochfrequenzbereich

Zu den häufigen Fehlermechanismen in diesem

Frequenzbereich gehören:

• Abgestrahlte Emissionen, die die

gesetzlichen Grenzwerte überschreiten

• Signalreflexionen, die zum Zusammenbruch

des Augendiagramms führen

• Übersprechen zwischen benachbarten

Leiterbahnen

Diese Probleme treten häufig bei Konformitätsprüfungen

auf und können umfangreiche Neukonstruktionen

erfordern, wenn EMV-Aspekte

nicht frühzeitig berücksichtigt wurden.

Kerntechniken

zur Störungsbekämpfung

Eine wirksame Minderung bei hohen und mittleren

Frequenzen beruht auf mehrschichtigen

Kontrollstrategien:

• Impedanzkontrolliertes Routing:

Gewährleistet ein vorhersehbares

Signalverhalten und minimiert Reflexionen.

• Kurze Rückwege: Reduzieren

Schleifenflächen und begrenzen die

Abstrahlung.

• Via-Stitching und durchgehende

Referenzflächen: Bieten durchgehende

Abschirmung und einen niederohmigen

Strombrückweg.

• Entkopplungsnetzwerke: Lokale Bypass-

Kondensatoren unterdrücken transiente

Ströme, bevor sie sich ausbreiten.

Niederfrequente Störungen

(kHz bis Hz): Strom- und

Umgebungskopplung

Netzbrummen

und harmonische Verzerrung

Netzstörungen bei 50 oder 60 Hz und deren

Oberschwingungen gehören zu den hartnäckigsten

EMV-Herausforderungen. Magnetische

Kopplung von Transformatoren und Stromleitungen

induziert Brummgeräusche in nahegelegenen

analogen Schaltungen, Audio-Pfaden

und Sensor-Schnittstellen.

Das Schalten von Gleichrichtern und nichtlineare

Lasten speisen Oberschwingungen ein,

die bis in den Kilohertzbereich reichen, empfindliche

Systeme stören und die Messgenauigkeit

beeinträchtigen.

Erdschleifen

und unbeabsichtigte Strompfade

Bei niedrigen Frequenzen wird eine unsachgemäße

Erdung oft zum dominierenden Störmechanismus.

Erdschleifen entstehen, wenn mehrere

Rückleitungspfade zirkulierende Ströme ermöglichen,

die durch kleine Spannungsunterschiede

zwischen Erdungspunkten angetrieben werden.

Diese Schleifen führen zu Störspannungen

in empfindlichen Schaltungen, insbesondere in

Mess- und Instrumentierungssystemen, in denen

eine Auflösung im Mikrovoltbereich erforderlich ist.


Stromversorgung

Leiterplattenlayout

Magnetische Streufelder und induktive

Kopplung bei Transformatoren

Transformatoren erzeugen Streumagnetfelder,

die leicht in benachbarte Leitungen einkoppeln.

Niederfrequente magnetische Kopplung

ist schwer abzuschirmen und erfordert oft

eine sorgfältige physikalische Trennung, Ausrichtungskontrolle

und durchdachte Anordnung.

Induktive Störaufnahmen in Sensorschleifen,

Audioleitungen und langen Kabeln verursachen

häufig Brummen und Basislinienabweichungen.

Auswirkungen auf Präzisionssysteme

Niederfrequente Störungen beeinträchtigen

die Leistung in Anwendungen wie:

• Medizinische Geräte

• Präzise Datenerfassung

• Industrielle Sensorik und Steuerung

• Audio- und Akustikgeräte

Selbst geringe Rauschpegel können echte

Signale überdecken, die Genauigkeit beeinträchtigen

und Regelkreise destabilisieren.

Praktische Strategien

zur Unterdrückung

Zu den wichtigsten Techniken zur Unterdrückung

von Niederfrequenzstörungen gehören:

• Stern-Erdung: Verhindert

Zirkulationsströme durch die Verwendung

von Einpunkt-Rückleitungspfaden.

• Differenzielle Signalübertragung:

Unterdrückt Gleichtaktstörungen und

Masseversätze.

• Verdrillte Doppeladern: Reduziert

magnetische Induktionsstörungen durch die

Aufhebung induzierter Felder.


Sehr niedrige und extrem

niedrige Frequenzen

(Sub-Hz bis nHz):

Drift und Langzeitinstabilität

Flicker-Rauschen (1/f)

in Halbleiterbauelementen

Bei extrem niedrigen Frequenzen dominiert

Flicker-Rauschen das Verhalten von Halbleitern.

Dieser Rauschmechanismus verursacht

langsame, zufällige Schwankungen der Transistorparameter

und führt zu Drift in Verstärkern,

Spannungsreferenzen und Präzisions-

ADC-Systemen.

In Anwendungen, die eine Genauigkeit im

Mikrovoltbereich oder lange Integrationszeiten

erfordern, wird das 1/f-Rauschen zum primären

begrenzenden Faktor.

Temperaturdrift

und Alterung von Bauteilen

Temperaturschwankungen und Materialalterung

führen zu allmählichen Veränderungen

der elektrischen Eigenschaften. Widerstandswerte

driften, Referenzspannungen wandern,

und mechanische Belastungen verändern das

Schaltungsverhalten.

Über Monate oder Jahre hinweg können diese

Effekte zu Kalibrierungsfehlern, Messabweichungen

und einer Verschlechterung der Leistung

führen.

Rauschen und Referenzdrift

aufgrund der Batteriechemie

Batteriebetriebene Systeme unterliegen langsamen

Spannungsschwankungen, die durch

chemische Reaktionen, die Lastgeschichte und

Temperaturänderungen verursacht werden.

Präzisionsanalogsysteme haben oft Schwierigkeiten,

ohne geregelte und gefilterte Referenzspannungen

einen stabilen Betrieb aufrechtzuerhalten.

Geomagnetische Schwankungen

und Umgebungsbelastungen

Extrem empfindliche Systeme, darunter geophysikalische

Instrumente und wissenschaftliche

Sensoren, können auf Schwankungen des Erdmagnetfelds

und mechanische Vibrationen reagieren.

Diese Effekte im Ultra-Niederfrequenzbereich

erfordern fortschrittliche Schutzstrategien,

die über herkömmliche EMV-Ansätze

hinausgehen.

Abhilfemaßnahmen

für extrem niedrige Frequenzen

Zu den wichtigsten Stabilisierungsstrategien

gehören:

• Chopper-stabilisierte Verstärker:

Unterdrückung von Flicker-Rauschen durch

Modulationstechniken.

• Wärmemanagement: Gehäuse,

Wärmeableitung und Isolierung reduzieren

temperaturbedingte Drift.

• Präzisionsspannungsreferenzen:

Minimieren langfristige

Ausgangsschwankungen.

• Magnetische Abschirmung: Reduziert

die Anfälligkeit gegenüber externen

Magnetfeldern.

• Algorithmen zur automatischen

Kalibrierung: Kompensieren langsame

Systemdrift während des Betriebs.

Fazit: EMV-konformes Design

über das gesamte Frequenzspektrum

EMV-Herausforderungen erstrecken sich über

mehr als zwölf Größenordnungen an Frequenzen,

von Gigahertz-HF-Emissionen bis hin zu Driften

im Nanohertz-Bereich. Jeder Bereich weist spezifische

physikalische Verhaltensweisen, Kopplungspfade

und Ausfallmechanismen auf, die

maßgeschneiderte Designstrategien erfordern.

Frequenzbewusstes EMV-Design ist nicht

mehr optional. Da moderne Elektronik immer

höhere Geschwindigkeiten, stärkere Integration,

niedrigere Spannungen und dichtere Bauformen

anstrebt, reagieren Systeme zunehmend empfindlich

auf elektromagnetische Wechselwirkungen.

Eine frühzeitige EMV-Planung reduziert Redesign-Zyklen,

Zertifizierungsrisiken und langfristige

Zuverlässigkeitsausfälle erheblich. Indem sie das

elektromagnetische Verhalten bereits während

der Architekturentwicklung berücksichtigen, können

Ingenieure kostspielige Compliance-Überraschungen

in späten Phasen und Zuverlässigkeitsprobleme

im Feld vermeiden.

Mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Leistungselektronik

bietet Traco Power präzise entwickelte

Stromversorgungslösungen, die eine

robuste EMV-Leistung unterstützen und einen

stabilen Betrieb, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften

sowie eine zuverlässige Langzeitfunktionalität

in kritischen Industrie-, Medizin- und

Kommunikationsanwendungen gewährleisten. ◄

21

Stromversorgung

Normen für AC/DC- und DC/DC-Wandler –

ein Überblick

Autor:

Paul-Martin Kamprath

Leitung Marketing

pk components GmbH

www.pk-components.de

AC/DC- und DC/DC-Wandler bilden das Herzstück

vieler elektronischer Systeme – von industriellen

Steuerungen über Haushaltsgeräte bis

hin zur Medizintechnik. Damit diese Stromversorgungen

weltweit eingesetzt werden dürfen,

müssen sie eine Vielzahl technischer Normen

erfüllen. Diese Normen decken Sicherheitsanforderungen,

elektromagnetische Verträglichkeit

(EMV) und Isolationskoordination ab. Werden

die relevanten Normen frühzeitig berücksichtigt,

lässt sich die Markteinführung deutlich

reibungsloser gestalten.

Im Folgenden finden Sie einen strukturierten

Überblick über die wichtigsten Normen für

AC/DC- und DC/DC-Wandler unterteilt nach

deren Anwendungsbereiche.

Sicherheitsnormen für industrielle

AC/DC- und DC/DC-Wandler

EN50178 – Sicherheit

in der Leistungselektronik

Die EN50178 regelt die Sicherheit von elektrischen

Geräten zur Verwendung in industriellen

Anwendungen. AC/DC- und DC/DC-Wandler, die

in Schaltschrank-Systeme oder Maschinensteuerungen

integriert werden, müssen die Anforderungen

dieser Norm erfüllen. Im Fokus stehen:

• Schutz vor elektrischem Schlag

• Anforderungen an die Isolationsfestigkeit

• Schutz gegen Überspannungen

(Überspannungskategorien)

• Anforderungen an die sichere Trennung von

Eingangs- und Ausgangskreisen

IEC/EN60664-1 –

Isolationskoordination in

Niederspannungssystemen

Für alle Wandler, die mit Netzspannung arbeiten,

ist die Isolationskoordination von zentraler

Bedeutung. EN60664-1 legt fest:

• Mindestabstände für Kriech- und

Luftstrecken

• Einfluss von Verschmutzungsgraden

• Anforderungen an die Isolationsqualität bei

unterschiedlichen Spannungsniveaus


Stromversorgung

IEC/EN61010-1 – Sicherheit von Mess-,

Steuer-, Regel- und Laborgeräten

Die IEC/EN61010-1 definiert grundlegende

Sicherheitsanforderungen für elektrische

Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte – also

auch für viele Geräte, in denen AC/DC- oder

DC/DC-Wandler integriert sind. Sie gilt weltweit

und wird häufig von Prüfstellen wie TÜV oder

UL für entsprechende Anwendungen herangezogen.

Im Mittelpunkt stehen:

• Schutz vor elektrischem Schlag bei

Berührung, Isolations- und Luft-/

Kriechstrecken

• Anforderungen an Gehäuse,

Temperaturgrenzen und Lüftung

• Sicherer Betrieb bei Fehlerbedingungen

(z. B. interner Kurzschluss)

• Mechanische Festigkeit, Stabilität und

Brandschutz

• Betriebsbedingungen in Laborumgebungen

(Temperatur, Feuchte, Fremdkörper)

Die IEC/EN61010-1 ergänzt andere Sicherheitsnormen

wie EN50178 oder IEC/EN/UL62368-1

und ist besonders relevant für Geräte in Prüfständen,

Fertigungsmesstechnik oder medizinischer

Forschung.

IEC/EN61204-7 – Allgemeine

Anforderungen an industrielle

Schaltnetzteile

Die IEC/EN61204-7 legt grundlegende Sicherheits-

und Leistungsanforderungen an geregelte,

eingebaute DC-Stromversorgungen für industrielle

Anwendungen fest – speziell für Geräte

mit einer Nennleistung über 200 W. Sie richtet

sich an Hersteller, die Netzteile entwickeln, die

in Maschinensteuerungen, Schaltschränken

oder industriellen Automatisierungssystemen

verbaut werden. Im Fokus stehen:

• Sicherheitsanforderungen gemäß IEC

62368-1 (z. B. Schutz gegen elektrischen

Schlag, sichere Trennung)

• Mechanische Anforderungen (z. B.

Befestigung, Anschlussklemmen, Lüftung)

• Thermische Anforderungen und

Kühlkonzepte

• EMV-Vorbereitung – Hinweis auf

zusätzliche Einhaltung von IEC/EN61204-3

• Prüfverfahren für Typ- und Stückprüfung

IEC/EN62477-1 –

Sicherheitsanforderungen an

Leistungselektronik

Diese Norm ergänzt die EN50178 und fokussiert

speziell auf Leistungswandler wie AC/DCoder

DC/DC-Stromversorgungen. Wichtige

Inhalte:

• Temperaturgrenzwerte

• Kurzschluss- und Überlastsicherheit


• Anforderungen an Schutzleiteranschlüsse

• Maßnahmen zur Vermeidung von

elektrischen und thermischen Risiken

Sicherheitsnormen

für Haushaltsanwendungen

IEC/EN60335 – Sicherheit

von Haushaltsgeräten

Für Wandler in Haushaltsgeräten, wie Ladegeräte,

Netzteile für Küchen- oder Pflegegeräte,

gilt die IEC/EN60335. Die Norm adressiert:

• Isolationsfestigkeit bei Berührung mit

Wasser (z. B. Küchenbereich)

• Berührungsschutz und kindersichere

Gestaltung

• Anforderungen an Materialien hinsichtlich

Entflammbarkeit

• Schutz vor Überhitzung bei Fehlbedienung

IEC/EN61558 – Sicherheit

von Transformatoren und Netzgeräten

IEC/EN61558-1 enthält allgemeine Anforderungen,

während IEC/EN61558-2-16 speziell

Schaltnetzteile und Transformatoren mit

integriertem Netzanschluss behandelt. Diese

Norm legt fest:

• Spannungsfestigkeit

• Isolationsfestigkeit

• Temperaturüberwachung und

Schutzabschaltungen

• Anforderungen an Ableitströme

IEC/EN61347-1 – Sicherheit

von Betriebsgeräten für Lampen

Die IEC/EN61347-1 legt allgemeine Sicherheitsanforderungen

für elektrische Betriebsgeräte

fest, die Lampen und LED-Module versorgen

– darunter auch elektronische Vorschaltgeräte

und LED-Treiber mit integrierten

AC/DC- oder DC/DC-Wandlern. Die Norm ist

besonders relevant für Beleuchtungssysteme in

Haushalten, Büros, Industrieanlagen oder auch

Straßenbeleuchtung.


• Isolationsanforderungen zwischen Eingang,

Ausgang und Gehäuse

• Begrenzung der Ausgangsspannung bei

Fehlern (z. B. Kurzschluss)

• Schutz vor elektrischem Schlag und

Brandgefahr

• Anforderungen an Erwärmung,

Betriebstemperatur und mechanische

Festigkeit

• Kompatibilität mit dimmbaren und

intelligenten Lichtsystemen

Die Norm wird ergänzt durch eine Vielzahl von

produktspezifischen Teilen, z. B. IEC/EN61347-2-

13 für LED-Module. Für Hersteller von LED-Versorgungstechnik

ist sie ein zentrales Regelwerk.

Sicherheitsnormen

für IT- und Bürogeräte

IEC/EN/UL62368-1 –

Der neue Sicherheitsstandard

für IT- und Kommunikationsgeräte

Seit der Ablösung der UL60950 ist die IEC/

EN/UL62368-1 (IEC 62368-1 (international), EN

62368-1 (Europa), UL 62368-1 (USA)) die wichtigste

Norm für IT- und Kommunikationsgeräte.

Sie basiert auf einem risikobasierten Ansatz:

• Identifikation von Gefährdungen (elektrisch,

thermisch, mechanisch)

• Risikominimierung durch Design- und

Schutzmaßnahmen

• Sicherheitsprüfungen für verschiedene

Einsatzszenarien (Büro, Rechenzentrum,

Homeoffice)

Medizinische Normen

für AC/DC- und DC/DC-Wandler

IEC/EN/UL60601 –

Sicherheit in der Medizintechnik

Medizinische Geräte stellen besonders hohe

Anforderungen an die eingesetzten Wandler. Die

IEC/EN/UL60601 deckt:

• Isolationsanforderungen für

Patientenkontakt (MOPP – Means of

Patient Protection)

• Ableitstromgrenzen

• Anforderungen an Notfallbetrieb

(z. B. bei Netzausfall)

• Berücksichtigung elektromagnetischer

Störungen in OP-Umgebungen

IEC/EN60664-1 –

Isolationskoordination

in der Medizintechnik

Auch hier ist die Isolationskoordination essenziell.

Im medizinischen Umfeld gelten häufig

strengere Abstandsanforderungen, besonders

bei direktem Patientenkontakt. Kombinationen

aus IEC/EN60664-1 und spezifischen Anforderungen

aus IEC/EN60601-1 bestimmen die

sicherheitsrelevanten Abstände.

IEC/EN61000 –

EMV in der Medizintechnik

Da medizinische Geräte häufig in störanfälligen

Umgebungen arbeiten, gelten für Wandler

besonders hohe Anforderungen:

• Immunität gegen Netzstörungen

• Immunität gegen Hochfrequenzstörungen

• Begrenzung leitungsgebundener

Emissionen

23

Stromversorgung

EMV- und Störfestigkeitsnormen

EN55032 – EMV für Multimedia und IT

Für Wandler in Multimedia- und IT-Produkten

gilt EN55032. Sie regelt:

• Begrenzung abgestrahlter Störungen

• Begrenzung leitungsgebundener Störungen

• Messverfahren und Prüfaufbauten

EN55024 – Störfestigkeit von IT- und

Telekommunikationsgeräten

Die EN55024 legt Anforderungen an die Störfestigkeit

von IT- und Telekommunikationsgeräten

fest, also an deren Fähigkeit, unter Einwirkung

elektromagnetischer Störungen korrekt zu

funktionieren. Sie ergänzt die EN55032, die sich

mit der Emission befasst. Für Wandler in Geräten

wie Routern, Servern oder Kommunikationssystemen

sind folgende Anforderungen relevant:

• Immunität gegen elektrostatische

Entladungen (ESD)

• Immunität gegen schnelle Transienten

(Burst) und Überspannungen (Surge)

• Störfestigkeit gegenüber Netz- und

HF-Störungen

• Prüfbedingungen für leitungs- und

feldgebundene Störungen

• Bewertung der Funktionsfähigkeit während

und nach Störungen

Die Norm stellt sicher, dass Geräte nicht nur

selbst keine unzulässigen Störungen aussenden,

sondern auch in realen, störbehafteten

Umgebungen zuverlässig funktionieren.

EN55011 – Störaussendung

von Industrie- und Medizinprodukten

Die EN55011 ist eine grundlegende EMV-Norm

für Geräte, die hochfrequente Energie erzeugen

oder nutzen – insbesondere industrielle Stromversorgungen,

medizinische Geräte und Laboranlagen.

Sie legt Grenzwerte für elektromagnetische

Störaussendungen fest und ist eine der

ältesten und meistverwendeten EMV-Normen

in der Industrie.

Im Fokus stehen:

• Klasse A: Geräte für den Einsatz in industrieller

Umgebung. Höhere Grenzwerte sind zulässig,

jedoch dürfen diese Produkte nicht ohne

Weiteres in Wohnbereichen betrieben werden.

• Klasse B: Geräte für Haushaltsumgebungen

oder solche mit geringer EMV-Belastung.

Strengere Grenzwerte für abgestrahlte und

leitungsgebundene Störungen.

• Messung der leitungsgebundenen Störaussendungen:

Festlegung von Prüfmethoden

und Grenzwerten für Störungen, die über die

Netzzuleitung in andere Systeme eingekoppelt

werden könnten.

• Messung der abgestrahlten Störungen:

Anforderungen an die maximal zulässige

elektromagnetische Abstrahlung im Hochfrequenzbereich,

z. B. über Gehäuse, Kabel

oder Antennenstrukturen.

• Prüfumgebung und Testaufbau: Detaillierte

Festlegungen zu Testentfernungen, verwendeten

Netzen und Messeinrichtungen.

Die EN55011 ist international harmonisiert (auch

als CISPR 11 bekannt) und wird häufig in Kombination

mit EN61000-Normen für die Störfestigkeit

angewendet.

EN50082 –

Störfestigkeit in Industrieumgebungen

Die Normenreihe EN50082 spezifiziert Anforderungen

an die Immunität von Geräten gegenüber

elektromagnetischen Störungen in industriellen

Umgebungen. Insbesondere AC/DC- und

DC/DC-Wandler in Maschinen, Produktionslinien

oder Schaltschränken müssen unter realen Störbedingungen

zuverlässig funktionieren.

Zentrale Anforderungen umfassen:

• Immunität gegen Spannungseinbrüche und

Netzunterbrechungen: Geräte müssen bei

plötzlichen Spannungsabsenkungen oder

kurzen Ausfällen (typisch bei Schaltvorgängen

oder Netzübergängen) entweder stabil

weiterarbeiten oder sich sicher abschalten.

• Immunität gegenüber elektromagnetischen

HF-Feldern: Schutz vor hochfrequenten Störungen,

wie sie z. B. durch Funkkommunikation,

Schweißgeräte oder Frequenzumrichter

erzeugt werden.

• Elektrostatische Entladungen (ESD):

Absicherung gegen unkontrollierte Entladungen

– etwa beim Berühren offener Schnittstellen

oder Gehäuse – gemäß IEC61000-4-2.

• Störfestigkeit gegenüber Burst- und Surge-

Impulsen: Robustheit gegenüber schnellen

Transienten (z. B. Schaltvorgänge von Induktivitäten)

und Überspannungen (z. B. Blitzeinschläge

oder Lastumschaltungen).

Die EN50082-Reihe ist heute weitgehend durch

spezifischere Normen wie IEC/EN61000-6-2

ersetzt worden, wird jedoch in älteren Lastenheften

oder Zertifizierungsdokumenten weiterhin

genannt.

IEC/EN 61000 – Elektromagnetische

Verträglichkeit (EMV)

Die Normenreihe IEC/EN 61000 definiert

Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit

(EMV) von elektrischen und elektronischen

Geräten. Sie legt fest, wie Geräte

mit elektromagnetischen Störungen umgehen

müssen, sowohl in Bezug auf ihre Störfestigkeit

(Immunität gegenüber äußeren Einflüssen)

als auch hinsichtlich der Störaussendungen,

die sie selbst verursachen dürfen. Ziel ist es,

ein störungsfreies Zusammenspiel verschiedener

elektrischer Systeme sicherzustellen. In

der Praxis sind für Stromversorgungen insbesondere

die folgenden Teile der Norm relevant:

• IEC/EN 61000-3-x: Bezieht sich auf die

Begrenzung von Netzrückwirkungen, z. B.

Oberschwingungen oder Flicker (Spannungsschwankungen).

• IEC/EN 61000-4-x: Beschreibt Prüfverfahren

zur Beurteilung der Störfestigkeit gegen z. B.

elektrostatische Entladungen (ESD), Spannungsspitzen

(Surge) oder schnelle Transienten

(Burst).

• IEC/EN 61000-6-x: Legt generische EMV-

Anforderungen für unterschiedliche Einsatzumgebungen

wie Industrie- oder Wohnbereiche

fest.

IEC/EN61204-3 – EMV-Anforderungen

an geregelte Schaltnetzteile

Die IEC/EN61204-3 legt die Anforderungen

an die elektromagnetische Verträglichkeit

(EMV) von geregelten Schaltnetzteilen mit

Nennausgangsspannungen bis 200 V DC für

industrielle Anwendungen fest. Sie ergänzt allgemeine

Sicherheitsnormen wie EN50178 oder

EN62477-1 um den wichtigen Aspekt der EMV

und ist zentral für die CE-Konformität von Netzteilen

in industriellen Steuerungen.


• Grenzwerte für Störaussendungen (leitungs-

und feldgebunden) entsprechend den

Anforderungen industrieller Umgebungen

• Störfestigkeit gegen typische EMV-Störgrößen

wie elektrostatische Entladung (ESD),

schnelle transiente elektrische Störungen

(Burst), Spannungsspitzen (Surge) und leitungsgebundene

Störungen

• Prüfverfahren und Messaufbauten nach

EN 61000-x-Normenreihen

• Klassifizierung der Einsatzumgebung (industrielle

Umgebung, Wohnbereich, leichte

Industrie)

• Hinweise zur EMV-gerechten Installation,

um die Einhaltung der Grenzwerte im Gesamtsystem

zu unterstützen

Die Norm gilt sowohl für Einzelgeräte als auch

für Komponenten, die in größeren Steuerungssystemen

verbaut werden. Sie ist ein zentraler

Baustein zur Einhaltung der EMV-Richtlinie und

wird häufig in Verbindung mit Sicherheitsnormen

wie EN50178 oder EN61010-1 angewendet. Die

Norm ergänzt auch die EN55011, EN55024 und

EN61000 und unterstützt Entwickler bei der Einhaltung

aller relevanten EMV- und Sicherheitsanforderungen

in Industrieumgebungen ◄


Komponenten

Isolierte, geregelte DC/DC-Wandler

im robusten DIP-Gehäuse

Gaptec Electronic stellt die neuen 10 Watt und 20 Watt DIP DC/DC-Wandler vor

Halle A5-103

GAPTEC Electronic

GmbH & Co. KG

www.gaptec-electronic.com

Mit der neuen 10DPMW4_6R Serie (10 Watt)

und der 20DBMW4_6 Serie (20 Watt) erweitert

Gaptec sein Programm um zwei vollständig isolierte,

geregelte DC/DC-Wandler im robusten

DIP-Gehäuse — abgestimmt auf die Anforderungen

industrieller, medizinischer und kommunikationstechnischer

Anwendungen, in denen

Sicherheit, Wirkungsgrad und Schutzfunktionen

gleichermaßen entscheidend sind.

Eingangsspannungsbereiche

Beide Serien decken einen weiten Eingangsspannungsbereich

im 4:1-Verhältnis ab und sind

als 12-V-, 24-V- bzw. 48-V-Eingangsversionen

verfügbar (10 W: 12/24/48 V; 20 W: 24/48 V). Die

Ausgangsspannungen umfassen 5, 12 und 15 V

als Single-Output- sowie ±5, ±12 und ±15 V als

Dual-Output-Varianten — bei Wirkungsgraden

von bis zu 89 % (10 W) bzw. 90 % (20 W).

Isolationsspannung

Die Serien bieten eine Isolationsspannung

von 5.000 VAC sowie eine verstärkte Isolation

(reinforced isolation) für eine zulässige

Arbeitsspannung von 250 Vrms — eine Auslegung,

die typische medizinische und industrielle

Sicherheitsanforderungen u. a. nach IEC/EN/

UL 62368-1 sicher abbildet. Die niedrige Isolationskapazität

von 17 pF reduziert Gleichtaktkopplungen

und damit die EMV-Anforderungen

an die Systemauslegung.

Umfassendes Schutzkonzept

Ein integriertes, umfassendes Schutzkonzept

sichert das System auch im Fehlerfall ab.

Dazu gehören Überspannungsschutz (OVP),

Überlastschutz (OCP), Kurzschlussschutz mit

Hiccup-Verhalten und automatische Wiedereinschaltung

(SCP) sowie Unterspannungsschutz

(UVP). Die 20DBMW4_6 Serie verfügt

zusätzlich über einen Übertemperaturschutz

(OTP).

Ein Remote-On/Off-Eingang und eine Trim-

Funktion (±10 % Ausgangsspannung) erlauben

eine flexible Systemintegration. Beide Serien

arbeiten im erweiterten Temperaturbereich

von -40 bis +100 °C, erfüllen EN 55032 ohne

externe Beschaltung (Criterion A) und überzeugen

mit hoher Störfestigkeit (ESD Luft ±15 kV,

Kontakt ±8 kV).

Einsatzbereiche

In der Medizintechnik eignen sich die Serien

besonders für Patientenmonitore (Multi-Parameter

und Telemetrie), für Beatmungs- und Anästhesiegeräte

sowie für Infusions- und Spritzenpumpen.

Weitere typische Einsatzgebiete

sind Dialysegeräte und bildgebende Systeme.

Außerhalb der Medizintechnik adressieren sie

industrielle Steuerungs- und Automatisierungssysteme,

Telekommunikations- und Netzwerkinfrastruktur

sowie verteilte Stromversorgungsarchitekturen.

◄

FPGA-Smart-Embedded-Video-Ökosystem erweitert

Microchip Technology hat

sein PolarFire-FPGA-Smart-

Embedded-Video-Ökosystem

erweitert, um Entwickler zu

unterstützen, die eine zuverlässige,

stromsparende Videoverbindungen

mit hoher Bandbreite

benötigen. Die Embedded-Vision-

Lösungen kombinieren Hardware-Evaluierungskits,

Entwicklungstools,

IP-Cores und Referenzdesigns,

um die Entwicklung

zu optimieren, die Sicherheit zu

erhöhen und die Markteinführung

zu beschleunigen. Die Stacks

umfassen SDI-Empfangs-/Rxund

-Sende-/Tx-IP-Cores sowie

eine Quad-CoaXPress-/CXP-

Karte, um komplette Videopipelines

u. a. für medizinische Diagnostik

und Bildgebung mit geringer

Latenz bis hin zur Echtzeit-

Kameraanbindung für intelligente

Systeme zu unterstützen.

Microchip ist derzeit der einzige

bekannte FPGA-Anbieter, der eine

Quad-CoaXPress-FPGA-basierte

Lösung anbietet, was direktes Bridging

von SLVS-EC (bis 5 GBit/s

pro Lane) auf CoaXPress 2.0

(bis 12,5 GBit/s pro Lane) ohne

IP von Drittanbietern ermöglicht.

Die SDI-Rx/Tx-IP-Cores bieten

SMPTE-konforme 1,5-; 3-; 6-

und 12G-SDI-Videoübertragung

für Broadcast- und Embedded-

Imaging-Anwendungen. Das

Öko system umfasst auch HDMIzu-SDI-

und SDI-zu-HDMI-Bridging,

das 4- und 8K-Videoformate

unterstützt, um eine hochauflösende

Videoübertragung mit

hoher Bandbreite in zahlreichen

professionellen und Embedded-

Anwendungen zu ermöglichen.

Microchip Technology Inc.

www.microchip.com


25

Komponenten

Wann lohnt sich was?

Standard vs. kundenspezifischer Federkontaktstecker

Bild 1: Typische Standardstecker

Kundenspezifische Steckverbinder für verschiedene Anwendungen

Die Auswahl eines geeigneten Steckverbinders

ist eine zentrale Entscheidung in der Produktentwicklung.

Sie beeinflusst nicht nur die

elektrische Funktion, sondern auch Bauraum,

Montageprozesse, Zuverlässigkeit und letztlich

die Gesamtkosten eines Systems.

In der Praxis greifen viele Unternehmen

zunächst auf Standardlösungen zurück. Doch

mit steigenden Anforderungen stellt sich zunehmend

die Frage:

Reicht ein Standard-Steckverbinder aus –

oder ist eine kundenspezifische Lösung wirtschaftlich

und technisch sinnvoller?

Standardlösungen

Verfügbarkeit und geringe Einstiegskosten:

Standard-Steckverbinder (Bild 1) bieten insbesondere

in frühen Entwicklungsphasen klare

Vorteile.

Autorin:

Julia Beusch

Marketingleitung

N&H Technology GmbH

www.nh-technology.de

Sie sind kurzfristig verfügbar, vergleichsweise

kostengünstig und ohne zusätzlichen Entwicklungsaufwand

einsetzbar. Für Prototypen, kleinere

Stückzahlen oder Anwendungen mit überschaubaren

Anforderungen stellen sie daher

eine pragmatische und oft sinnvolle Wahl dar.

Allerdings basiert diese Entscheidung häufig

auf der Annahme, dass der Steckverbinder

lediglich eine Verbindung herstellt – und nicht

als integraler Bestandteil des Gesamtsystems

betrachtet werden muss.

Grenzen

von Standard-Steckverbindern

Mit zunehmender Komplexität einer Anwendung

treten die Einschränkungen von Standardlösungen

deutlicher hervor. In vielen Fällen müssen

Konstruktionen an den verfügbaren Steckverbinder

angepasst werden, was zu zusätzlichem

Bauraumbedarf, erhöhtem Montageaufwand

oder zusätzlichen Komponenten wie Adaptern

und Kabeln führt.

Auch hinsichtlich der Kontaktierung und Langzeitstabilität

sind Standardlösungen nicht immer

optimal ausgelegt. Die Folge sind konstruktive

Kompromisse, die sich im weiteren Verlauf

negativ auf Zuverlässigkeit, Servicefähigkeit und

Kosten auswirken können.

Eine weitere Einschränkung betrifft insbesondere

den Einsatz von Federkontakten. In Standard-Steckverbindern

sind sowohl die Auswahl

der Federkontakttypen als auch deren Anzahl in

der Regel fest vorgegeben. Individuelle Anforderungen,

etwa an unterschiedliche Federkräfte,

Sonderbeschichtungen, Kontaktgeometrien oder

kombinierte Signal- und Leistungsübertragung,

lassen sich dadurch nur eingeschränkt umsetzen.

Bild 2: Federkontaktlösungen durch die direkte

Integration in Gehäuse.

Kundenspezifische Steckverbinder

Funktion und Integration im Fokus: Kundenspezifische

Steckverbinder verfolgen einen anderen

Ansatz: Nicht die Anwendung wird an den

Steckverbinder angepasst, sondern der Steckverbinder

an die Anwendung.

Durch diese Herangehensweise lassen sich

Bauteile und Schnittstellen reduzieren, Montageprozesse

vereinfachen und die Integration in

bestehende Baugruppen deutlich verbessern.

Insbesondere bei Federkontaktlösungen zeigt

sich das Potenzial individueller Entwicklungen,

etwa durch die direkte Integration in Gehäuse

oder funktionale Baugruppen (Bild 2).

Konstruktive Freiheit

Ein wesentlicher Vorteil liegt in der konstruktiven

Freiheit: Steckverbindergehäuse können

nahezu beliebige Formen annehmen und exakt

an vorhandene Einbauräume angepasst werden

(Bild 3). Auch hohe Schutzanforderungen,

beispielsweise Abdichtungen bis IP68, lassen

sich gezielt realisieren. Darüber hinaus kann

die Anzahl der Kontakte individuell definiert

werden, wobei auch unterschiedliche Federkontakttypen

innerhalb eines Gehäuses kombiniert

werden können.

Neben konstruktiven Vorteilen ergeben sich

auch positive Effekte auf die Prozesssicherheit

und die Reproduzierbarkeit in der Serienfertigung.

Leistungsfähigkeit

und Variantenvielfalt

von Federkontaktlösungen

Während Standardlösungen typischerweise

für Nennströme von 1 A bis 2 A ausgelegt

sind, können kundenspezifisch entwickelte


Komponenten

Bild 3: Kundenspezifische Steckverbindergehäuse

können nahezu beliebige Formen annehmen

Federkontaktsteckverbinder deutlich höhere Leistungen

übertragen. Abhängig von Auslegung, Kontaktgeometrie

und Materialwahl sind Ströme von

bis zu 15 A pro Pin realisierbar. Auch besteht die

Möglichkeit die Federkraft des Kontaktes gezielt

auf die jeweilige Anwendung abzustimmen.

Darüber hinaus stehen verschiedene technische

Ausführungen zur Verfügung. Dazu zählen

unter anderem Lösungen mit Rolling Pin

Federkotankten sowie Varianten mit direktem

Kabelanschluss.

Materialien und Beschichtungen

als Leistungsfaktor

Ein weiterer Unterschied zwischen Standardund

kundenspezifischen Steckverbindern liegt in

der Auswahl von Materialien und Oberflächen.

Während Standardlösungen in der Regel mit

einer Goldbeschichtung als Standardoberfläche

ausgeführt sind, ermöglichen kundenspezifische

Konzepte eine gezielte Anpassung an die tatsächlichen

Einsatzbedingungen. Gerade bei

hoher mechanischer Belastung oder anspruchsvollen

Umgebungen ist die richtige Beschichtung

entscheidend für die langfristige Kontaktzuverlässigkeit.

Moderne Sonderbeschichtungen wie beispielsweise

Super APT (Bild 4) sind speziell für Anwendungen

mit hohen mechanischen und elektrischen

Anforderungen ausgelegt. Sie reduzieren

Verschleiß, verbessern die Korrosionsbeständigkeit

und sorgen für stabile elektrische

Eigenschaften über die gesamte Lebensdauer.

Damit wird die Beschichtung zu einem zentralen

Auslegungsparameter – und nicht lediglich

zu einem Standardmerkmal.

Erweiterte Konzepte:

Magnetische Steckverbinder

Federkontakte bieten eine besonders geeignete

Basis zur Realisierung magnetischer Steckverbindersysteme

(Bild 5). Durch ihre konstruktiven

Eigenschaften lassen sich magnetisch geführte

Verbindungen einfach und effizient umsetzen,

ohne komplexe mechanische Steckmechanismen

zu benötigen.

Die Kombination aus Magnetführung und

Federkontakten ermöglicht eine selbstjustierende,

toleranzausgleichende Kontaktierung.

Dadurch werden sowohl der konstruktive Aufwand

als auch die mechanische Belastung im

Steckprozess reduziert.


Bild 4: Federkontaktstecker mit Super-AP

Sonderbeschichtung (silber)

Solche Lösungen eignen sich insbesondere

für Anwendungen mit häufigen Steckzyklen,

begrenztem Bauraum oder erhöhten Anforderungen

an die Bedienfreundlichkeit. Gleichzeitig

lässt sich die Kontaktierung in Gehäuse- und

Baugruppenkonzepte integrieren.

Gesamtkosten statt Stückpreis

Ein zentraler Aspekt bei der Bewertung von

Steckverbindern ist die Betrachtung der Gesamtkosten

über den gesamten Lebenszyklus. Während

Standardlösungen auf den ersten Blick

durch einen niedrigen Stückpreis überzeugen,

zeigen sich die tatsächlichen Kosten häufig erst

im Zusammenspiel mit Montage, Logistik und

Qualitätssicherung.

Kundenspezifische Steckverbinder können

hier trotz höherer initialer Entwicklungskosten

wirtschaftliche Vorteile bieten, da sie Prozesse

vereinfachen, Fehlerquellen reduzieren und die

Systemkomplexität verringern.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Stückzahl.

Häufig wird angenommen, dass sich kundenspezifische

Lösungen erst bei sehr hohen

Volumina lohnen. In der Praxis zeigt sich jedoch,

dass bereits bei mittleren Stückzahlen wirtschaftliche

Vorteile realisierbar sind. Typische Projektvolumina

für kundenspezifische Steckverbinder

beginnen oft im Bereich von etwa 1.000 Stück.

Je nach Komplexität und Anforderung können

jedoch auch kleinere Serien sinnvoll umgesetzt

werden – insbesondere bei technisch anspruchsvollen

Anwendungen, bei denen die funktionalen

Vorteile überwiegen.

Ein Praxisbeispiel verdeutlicht dies:

Für einen kundenspezifischen 18-poligen

Federkontaktsteckverbinder mit individueller

Gehäuseform und integrierten Plug-in-Federkontakten

(Bild 6) lagen die Werkzeugkosten

bei knapp 5.000 Euro. Bei einer Mindestabnahmemenge

von 1.000 Stück ergibt sich ein

Stückpreis von 13,22 Euro, der sich bei höheren

Stückzahlen entsprechend reduziert (z. B.

11,08 Euro bei 3.000 Stück bzw. 10,09 Euro

bei 5.000 Stück).

Dieses Beispiel zeigt, dass sich kundenspezifische

Lösungen bereits bei mittleren Stückzahlen

wirtschaftlich darstellen lassen – insbesondere

dann, wenn zusätzliche Einsparungen

in Montage, Bauraum und Systemintegration

berücksichtigt werden.

Bild 5: Integrierte magnetische Lösung

mit Federkontakten

Fazit:

Die Anwendung bestimmt die Lösung

Die Entscheidung zwischen Standard- und

kundenspezifischen Steckverbindern sollte

nicht pauschal getroffen werden. Während

Standard lösungen in vielen Fällen eine sinnvolle

Ausgangsbasis darstellen, bieten individuelle

Konzepte erhebliche Vorteile, sobald Integration,

Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit

im Fokus stehen.

Entscheidend ist letztlich nicht der Steckverbinder

selbst, sondern die Frage, wie gut er zur

jeweiligen Anwendung passt. In der Praxis zeigt

sich, dass einmal definierte Steckverbinder häufig

über viele Jahre unverändert eingesetzt werden.

Eine regelmäßige Überprüfung bestehender

Lösungen kann jedoch erhebliches Optimierungspotenzial

aufdecken.

Bereits auf Basis von Zeichnungen, Spezifikationen

oder Mustern lässt sich bewerten, ob eine

Standardlösung weiterhin geeignet ist oder ob

eine kundenspezifische Auslegung technische

und wirtschaftliche Vorteile bietet.

Wer schreibt:

N&H Technology GmbH ist Entwicklungspartner

und Lieferant für kundenspezifische

HMI-Lösungen, elektromechanische Baugruppen

sowie Steckverbinder- und Federkontaktlösungen.

Das Unternehmen unterstützt Kunden

von der Konzeptphase bis zur Serienfertigung

und verfügt sowohl über ein breites Portfolio

an Standardkomponenten als auch über

umfassende Erfahrung in der Entwicklung individueller

Lösungen.

Ein besonderer Fokus liegt auf der Integration

von Komponenten in bestehende Systeme, um

Bauraum, Montageaufwand und System kosten

zu optimieren. ◄

Bild 6: Referenzprojekt: kundenspezifischer

18-poliger Federkontaktsteckverbinder

27

Komponenten

Turbolüfter für präzise Luftförderung

in Beatmungs- und Atemunterstützungssystemen

Gesucht wird eine kompakte, regelbare und dauerhaft stabile Lösung

©AdobeStock_337955524

In der Medizintechnik ist Luftförderung weit

mehr als eine Nebenfunktion. Gerade in Beatmungs-

und Atemunterstützungssystemen bildet

sie einen zentralen Bestandteil des Gesamtsystems.

Hier geht es nicht nur darum, Luft einfach

nur zu fördern, sondern die Luft muss mit

passendem Druck gleichmäßig und zuverlässig

durch die einzelnen Komponenten des Systems

geführt werden. Nur so lässt sich eine stabile und

präzise Gerätefunktion sicherstellen. Für Entwickler

entsteht daraus eine anspruchsvolle Aufgabe,

denn gesucht wird eine kompakte, regelbare

und dauerhaft stabile Lösung.

SEPA EUROPE GmbH

www.sepa-europe.com

Extrem anspruchsvoll

Aus Entwicklersicht gehört die Luftführung

in medizinischen Atemsystemen zu einem der

anspruchsvollsten Teilbereiche des Gerätedesigns.

Anders als bei klassischen Kühl- oder

Belüftungsaufgaben reicht es hier nicht aus, dass

einfach nur genug Luft bewegt wird. Viel wichtiger

ist, dass das ganze System auch dann stabil

und zuverlässig arbeitet, wenn sich die Bedingungen

im Betrieb ständig ändern.

Es müssen viele Anforderungen gleichzeitig

berücksichtigt werden. Der Lüfter soll ausreichend

Druck aufbauen, schnell auf Veränderungen

reagieren, in ein kompaktes Gerät passen

sowie leise und vibrationsarm arbeiten. Dazu

kommt, dass er auch im langen Dauerbetrieb

zuverlässig funktionieren muss. Ebenso wichtig

ist, dass sich die Luftmenge und der Druck gut

steuern lassen und der Lüfter elektrisch sauber

in das Gerät integriert wird, damit es keine Störungen

mit anderer Elektronik gibt. Das bedeutet,

dass ein Lüfter kein Standardbauteil ist, sondern

ein aktives Funktionsmodul, das maßgeblich

zur Systemperformance beiträgt!

Der Turbolüfter

Das Grundprinzip eines Turbolüfters beruht

darauf, dass die Luft axial angesaugt und radial

beschleunigt wird. Der entscheidende Unterschied

zu einem normalen Radiallüfter liegt vor allem in

der deutlich höheren Drehzahl. Während ein klassischer

Radiallüfter nur mit etwa 5.000 Umdrehungen

pro Minute läuft, erreicht ein Turbolüfter

rund 40.000 Umdrehungen pro Minute. Dadurch

kann er bei kompakter Bauform deutlich mehr

Druck aufbauen. Genau das ist in medizinischen

Atemsystemen ein großer Vorteil, denn dort

muss die Luft oft gegen Widerstände im System

gefördert werden.

Ein Turbolüfter kann also trotz kleiner Baugröße

leistungsstark arbeiten und die Luft gezielt dorthin

bringen, wo sie gebraucht wird. Gleichzeitig

lässt sich seine Drehzahl gut regeln. Dadurch

können Menge und Druck genau an den jeweiligen

Bedarf angepasst werden. Das macht den

Turbolüfter besonders geeignet für Geräte, in

denen die Luftförderung nicht einfach konstant

läuft, sondern präzise gesteuert werden soll.

Warum ein Radialgebläse?

Ein Radiallüfter arbeitet anders als ein Axiallüfter.

Beim Axiallüfter strömt die Luft gerade

durch den Lüfter hindurch. Beim Radiallüfter

wird die Luft zuerst angesaugt und dann seitlich

nach außen gedrückt. Im Spiralgehäuse

wird diese kinetische Energie in Druck umgewandelt.

Genau das ist der wichtige Vorteil. Dieser

Lüftertyp ist gut, wenn die Luft nicht einfach

frei strömen kann, sondern gegen Widerstand

durch das Gerät bewegt werden muss. Das ist

besonders nützlich, wenn im Gerät mit Druck,

Unterdruck oder gezielt geführter Luft gearbeitet

wird. Das Spiralgehäuse dient nicht nur als

mechanische Hülle, sondern als strömungsrelevantes

Element. Es beeinflusst wesentlich

den Druckaufbau, die Austrittsgeschwindigkeit,

das Turbulenzverhalten und den Wirkungsgrad

im Arbeitspunkt. Schon kleine Änderungen an

Ausblasquerschnitt, Diffusorführung oder Anbindung

an nachgelagerte Kanäle können die resultierende

Systemkennlinie deutlich verändern.

Die Kabel am Lüfter sind nicht nur dafür da,

ihn mit Strom zu versorgen. Über sie kann der

Lüfter auch gesteuert und überwacht werden.

Das heißt, man kann zum Beispiel einstellen, wie

schnell er laufen soll, und das Gerät kann auch

zurückmelden, wie der Lüfter gerade arbeitet.

Worauf Entwickler

bei der Auslegung achten sollten

Ob ein Turbolüfter gut zu einem Gerät passt,

hängt nicht nur vom Lüfter selbst ab, sondern

davon, wie gut er zum ganzen System passt.

Deshalb sollte man schon früh prüfen, wie der

Lüfter später im echten Gerät arbeitet.


Komponenten

Der Turbolüfter kann er bei kompakter Bauform

deutlich mehr Druck aufbauen.

Wichtig ist dabei, nicht nur auf Messwerte

zu schauen, die der Lüfter allein ohne Einbau

erreicht. Entscheidend ist, wie er sich im fertigen

System verhält. Dabei spielen Druck, Luftmenge

und die Steuerung zusammen. Nur

wenn diese Dinge gut aufeinander abgestimmt

sind, funktioniert die Luftförderung später stabil

und passend.

Außerdem muss man darauf achten, wie warm

der Lüfter im Dauerbetrieb wird, wie laut er ist,

wie er mechanisch ins Gerät eingebaut wird und

wie gut er elektrisch mit den anderen Bauteilen

zusammenarbeitet. Auch Störungen mit anderer

Elektronik müssen vermieden werden. Dazu

kommen noch Anforderungen an Zuverlässigkeit,

Sicherheit und Diagnose sowie die Frage,

ob Materialien und technische Vorgaben zum

jeweiligen Medizinprodukt passen.

Luftleistung im realen Arbeitspunkt

Ein häufiger Fehler in frühen Entwicklungsphasen

besteht darin, Lüfter primär anhand von

Freiluftwerten zu vergleichen. Für ein Radialgebläse

ist das nur eingeschränkt aussagekräftig.

Entscheidend ist die P-Q-Kennlinie, also der

Zusammenhang zwischen Volumenstrom und

statischem Druck.

In der Praxis ergibt sich der tatsächliche

Arbeitspunkt immer aus dem Schnittpunkt von

Lüfterkennlinie und Gerätekennlinie. Die Lüfterkennlinie

stammt in der Regel aus dem Datenblatt

des Lüfterherstellers. Die Gerätekennlinie

ergibt sich aus dem eigenen System und muss

meist durch Berechnung, Simulation oder Messung

im realen Aufbau ermittelt werden.

Gerade bei kompakten Geräten mit engen

Luftwegen verschiebt sich der Arbeitspunkt häufig

stark in Richtung höherer Druckanteile und

geringerer Fördermengen. Ein technisch sinnvoller

Auswahlprozess muss daher immer das

komplette Luftsystem betrachten, nicht nur den

Lüfter isoliert.


Präzise Regelbarkeit/

Geräuschverhalten

Atemunterstützungssysteme arbeiten nicht

unter konstanten Bedingungen. Mal braucht

das System mehr Luft, mal weniger. Manchmal

strömt sie leicht durch das Gerät, manchmal

schwerer. Deshalb muss der Lüfter nicht nur

stark sein, sondern sich auch gut steuern lassen.

Ein Turbolüfter ist dafür gut geeignet, weil

man seine Drehzahl anpassen kann. So kann

das Gerät die Luftmenge und den Druck passend

zur aktuellen Situation verändern. Wenn

man das elektrische Signal etwas erhöht, heißt

das aber nicht automatisch, dass auch die Luftmenge

oder der Druck genau im gleichen Maß

steigt. Das Verhalten ist also nicht ganz einfach.

Der Grund ist, dass nicht nur der Lüfter selbst

eine Rolle spielt, sondern auch das ganze Luftsystem

im Gerät.

Zur Regelbarkeit gehört auch das Geräuschverhalten.

Über die Drehzahl lässt sich beeinflussen,

wie laut der Lüfter arbeitet. Hier wird eine

Montage in schall- und vibrationsabsorbierender

Weise empfohlen. Das ist besonders wichtig bei

Geräten, die in der Nähe von Patienten eingesetzt

werden. Eine gute Regelung hilft also nicht

nur dabei Luftmenge und Druck passend einzustellen,

sondern auch dabei, das System ruhiger

und angenehmer arbeiten zu lassen.

Dauerbetrieb und Zuverlässigkeit

Beatmungs- und Atemunterstützungsgeräte

müssen über lange Zeiträume stabil funktionieren.

Entwickler müssen deshalb nicht nur die

nominelle Leistung bewerten, sondern auch das

Verhalten im Dauerbetrieb. Dazu gehören thermische

Stabilität, Lagerlebensdauer, reproduzierbares

Anlaufverhalten, sichere elektrische Anbindung

und robuste Funktion über den gesamten

vorgesehenen Einsatzbereich.

Gleichzeitig muss das Gesamtsystem so entwickelt

werden, dass auch Randbedingungen

wie Temperatur, Verschmutzung, Versorgungsschwankungen

oder veränderte Luftwiderstände

berücksichtigt werden.

Der Lüfter allein reicht nicht

Ein Turboblower kann sein Potenzial nur dann

entfalten, wenn die Luftwege strömungsgerecht

ausgelegt sind.

Saugseite

Die Ansaugseite ist besonders empfindlich

gegenüber:

• zu engen Eintrittsquerschnitten

• abrupten Umlenkungen

• nahen Gehäusewänden

• Gittern mit kleinem freien Querschnitt

Solche Effekte verschlechtern nicht nur

den Wirkungsgrad, sondern können auch das

Geräuschspektrum deutlich verschärfen.

Druckseite

Auf der Druckseite führen häufig folgende

Fehler zu unnötigen Verlusten:

• abrupt verengte Querschnitte

• harte 90-°Umlenkungen direkt hinter dem

Auslass

• ungeeignete Düsengeometrien

• Leckagen in Übergängen

• ungünstige Ankopplung an flexible

Schläuche

Eine saubere Anpassung der Druckseite

kann den nutzbaren Systemarbeitspunkt

stärker verbessern als eine nominell höhere

Lüfterdrehzahl. ◄

Der tatsächliche Arbeitspunkt in der Praxis ergibt sich immer aus dem Schnittpunkt

von Lüfterkennlinie und Gerätekennlinie.

29

Komponenten

Sensoren in der Lungendiagnostik

Ein Interview von All Sensors mit Dr. med. Heiner Steffen

All Sensors: Welche Rolle spielen

Drucksensoren bei der Messung und welche

Anforderungen müssen sie erfüllen?

Medizinische Niederdruck-Sensoren spielen

in der Lungendiagnostik eine wichtige Rolle. Sie

eignen sich ideal für Lungenfunktionstests (PFT)

weil sie eine hohe Präzision und Zuverlässigkeit

gewährleisten. Zu ihren Funktionen gehört die

genaue Messung von Lungenvolumen, Kapazität

und Flussrate. Daher sind diese Sensoren

für umfassende Bewertungen unerlässlich, beispielsweise

für die Diagnose von Atemwegserkrankungen

wie Asthma und chronisch obstruktiver

Lungenerkrankung (COPD). Sie helfen,

Behandlungspläne zu erstellen, Krankheitsverläufe

zu überwachen und die Wirksamkeit der

verordneten Therapien zu bewerten.

Um den Einsatz der Sensoren und die Anwendung

der Untersuchungsmethoden zu beschreiben,

haben wir von All Sensors ein Interview

mit Dr. med Heiner Steffen, Facharzt für Innere

Medizin, Pneumologie, Allergologie, Sportmedizin

und Umweltmedizin geführt. Er leitet seit 25

Jahren eine eigene Praxis in Landsberg am Lech.

All Sensors GmbH

info@allsensors.eu

www.allsensors.eu

All Sensors: Vielen Dank Herr Dr. Steffen,

dass Sie sich die Zeit nehmen für ein

Interview. Welche Diagnostikverfahren sind

essenziell zur Untersuchung der Lunge?

Dr. Steffen: Als Basisuntersuchung gilt die

Spiro metrie, gefolgt von der Bodyplethysmographie.

Die Spirometrie ist essenziell für die Diagnose

und Verlaufskontrolle von Atemwegserkrankungen.

Sie wird als kleine Lungenfunktion

bezeichnet und ist die Basisdiagnostik in der Lungenfunktionsanalytik.

Es ist eine einfache Technik.

Es wird eine Fluss-Volumen-Kurve erstellt.

Diese Fluss-Volumen-Kurve ist eine Blickdiagnostik,

mit der man sofort abschätzen kann, ob der

Patient krank oder gesund ist und wo mögliche

Krankheitsbilder sind. Hier muss der Patient aktiv

mitarbeiten, deshalb wird diese Methode auch

als dynamische Messung bezeichnet.

Die Bodyplethysmographie ist die große Lungenfunktion.

Sie ist eine ganzheitliche Messung,

die das gesamte Lungenvolumen erfasst, einschließlich

des Residualvolumens, also der

nicht mobilisierbaren Restluft. Zusätzlich wird

der Widerstand in den Atemwegen gemessen.

Die Bodyplethysmographie erfolgt in einer abgeschlossene

Kammer. Der Patient ist bei der

Untersuchung inaktiv, deshalb handelt es sich

um statische Messungen.

All Sensors: Welches sind die wichtigsten

Messwerte in der Lungenfunktionsdiagnostik?

Dr. Steffen: Die Fluss-Volumen-Kurve kümmert

sich einerseits um die inspiratorische

Kapazität, um die Exspiration, den Peak exspiratorischen

Flow, das PEF und den Einsekundenwert,

das FEV1, den großen Parameter der

Atemwegsenge, der Atemwegsobstruktion. Und

dann gibt es ein paar rechnerische Werte, die

daraus folgen. Da finden auch Graduierungen

des Krankheitsgrades statt, z. B. im Rahmen der

chronisch obstruktiven Atemwegserkrankung.

Dr. Steffen: Die Sensorik muss schnell ansprechen

und reproduzierbar sein. Das heißt, wenn

der Patient aufgefordert wird drei, vier Mal die

gleiche Dynamik zu erzeugen, dann sollte natürlich

auch die Messtechnik in der Lage sein, verlässlich

und wiederkehrend das Gleiche zu messen.

Die Variabilität von Patientenseite ist in der

Praxis meist viel größer, d. h. pustet der Patient

richtig in das Spirometer, hat er ordentlich eingeatmet,

und macht er das auch reproduzierbar.

In der Praxis misst die Sensorik korrekt. Es ist

meist der Patient oder das Personal die Fehler

machen. Aber dafür kann man in der Fluss-Volumen-Kurve

Kriterien finden. Das sind die Prüfkriterien,

eine Art Blickdiagnose. Man sieht, ob

der Patient gehustet hat und ob er genug eingeatmet

hat, um auch das an Volumen rauszubringen,

was er soll. Messtechnik ist hilfreich, um

Fehler des Patienten zu erkennen, wie Husten,

Räuspern, nicht konstant ausatmen. Und um dem

medizinischen Personal eine Validität zu geben

und Messungen mit Störfaktoren zu erkennen.

Hierfür braucht man intelligente Sensorik die

exakt genug misst.

Das erfahrene Fachpersonal erkennt, welche

Messungen nicht gelungen sind und nimmt z. B.

von 5 Messungen nur den Mittelwert der drei

besten. Wichtig ist die Gleichheit in der Messung,

die Verlässlichkeit der Messung. Das ist

wichtiger als der letzte Prozentbereich der Messgenauigkeit.

In der Medizin geht es um prinzipielle

Entscheidungen: Krank, gesund oder auf

dem Weg zu krank. Da ist die Messtechnik viel

genauer als die Genauigkeit unserer Diagnose.

All Sensors: Welche anderen Messgrößen

werden in der Spirometrie noch gemessen?

Dr. Steffen: Feuchte, Temperatur, der Umgebungsluftdruck.

Diese Größen braucht man, um

den Einfluss der BTPS-Bedingungen des Körpers

zu korrigieren. Früher mussten wir diese

Parameter noch eingeben in den initialen Bodyplethysmographen.

Man musste sie von einem

Hygrometer und Thermometer ablesen und dann

in den Computer eingeben. Und bei Temperaturschwankungen

im Tagesverlauf musste der

Vorgang wiederholt werden. Hier hilft die Sensorik

den Vorgang zu automatisieren und das

Personal zu entlasten.

All Sensors: Wäre es auch interessant, die

Sensorik weiter zu miniaturisieren oder auch

mehrere Sensoren in einem Gehäuse

zu integrieren?


Komponenten

Fachbegriffe

Fluss-Volumen-Kurve:

Die Fluss-Volumen-Kurve ist eine grafische

Darstellung der Atemstromstärke in Abhängigkeit

vom Lungenvolumen. Auf der y-Achse

steht der Fluss in L/s, auf der x-Achse das

Lungenvolumen in Litern. Sie ist ein zentrales

Auswertungselement der Spirometrie

und hilft vor allem dabei, obstruktive und

restriktive Ventilationsmuster zu erkennen.

Die Kurve zeigt typischerweise einen steilen

Anstieg zu Beginn der Ausatmung, gefolgt von

einem abfallenden Plateau bis zur vollständigen

Exspiration.

PEF:

Der Peak Expiratory Flow (PEF) ist die

maximale Luftströmung, die beim kräftigen

Ausatmen erreicht wird und dient der Überwachung

der Lungenfunktion, insbesondere

bei Asthma und COPD.

FEV1:

FEV1 steht für forciertes exspiratorisches

Volumen in einer Sekunde

Dr. Steffen: Geräte, die man den Patienten

mit nach Hause gibt, sollten kompakt und handhabbar

sein bei gleichzeitig hoher Verlässlichkeit.

Geräte für die Schlafapnoe-Diagnostik

und zur Diagnostik obstruktiver Atemwegserkrankungen

nehmen zu Hause über Tage und

Wochen Messparameter auf, um sie dann zentral

auszuwerten. Hier sind kleine Sensoren

eine gute Antwort.

All Sensors: Wie oft müssen die Spirometer

gereinigt oder kalibriert werden?

Dr. Steffen: Jeden Tag wird gemessen, ob das

Volumen, das wir vorgeben – 3 Liter, geeichte

Pumpe – dementsprechend auch unsere Kurve

produziert. Gereinigt wird auch jeden Tag. Und

die Filter werden individualisiert und weggeworfen

oder dem Patienten mitgegeben für den

nächsten Besuch. Vor die Sensorik sind Filter

geschaltet, die sie vor Feuchtigkeit und Verschmutzung

schützten.

Wichtig ist auch die intelligente Temperaturkompensation

der Sensorik. In den Praxisräumen

ist der Bodyplethysmograph im Tagesverlauf

Temperaturschwankungen durch Sonneneinstrahlung

und Verdunkelung ausgesetzt, die

ausgeglichen werden müssen. Die Kalibrierung

über Temperatur muss sehr genau sein. Das

erspart dem Personal das ständige manuelle

nachkalibrieren der Nullkurve und erleichtert

die Anwendung und verhindert Anwenderfehler.

All Sensors: Welche Kenngrößen des Sensors

wie z. B. Ansprechzeit, Genauigkeit und

Langzeitstabilität sind am wichtigsten und


( Einsekundenkapazität). Es ist das Luftvolumen,

das nach maximaler Einatmung innerhalb

der ersten Sekunde forciert ausgeatmet

werden kann und ein zentraler Indikator für

die Lungenfunktion.

COPD:

COPD steht für „chronic obstructive pulmonary

disease“ und bezeichnet eine chronische

Verengung der Atemwege (Atemwegsobstruktion),

bei der die Lunge dauerhaft

geschädigt und insbesondere die Ausatmung

erschwert ist.

BTPS:

BTPS steht für Body Temperature, Pressure,

Saturated und beschreibt die Bedingungen

in der Lunge: 37 °C Körpertemperatur,

Umgebungsdruck und mit Wasserdampf

gesättigte Luft. Diese Normierung wird in der

Lungenfunktionsdiagnostik verwendet, damit

gemessene Fluss- und Volumenwerte auf die

tatsächlichen Verhältnisse im Körper umgerechnet

werden können.

welche Verbesserungen oder Entwicklungen

wären hier wünschenswert?

Dr. Steffen: Ich glaube, die Verlässlichkeit in

der Querschnittsuntersuchung ist sehr wichtig.

Wenn der Patient heute kommt und dann kommt

er in ein paar Monaten oder in einem Jahr wieder,

muss die gleiche Verlässlichkeit in der diagnostischen

Qualität gewährleistet sein. Oder

wenn ich Therapien umstelle, und der Patient

wiederholt in die Praxis kommt. Da erwarte

ich, dass meine Messungen vergleichbar sind

über einen längeren Zeitraum. Nur so können

sie Grundlage meiner Therapieentscheidung

sein. Ob das Gerät einen Milliliter mehr oder

weniger misst, hat da nicht so viel Einfluss auf

die Entscheidung ob und wie ich den Patienten

behandle. Die Verlässlichkeit im Querschnitt

über die Langzeit ist die wichtigste Größe. Und

je weniger der Arzt über die Messtechnik nachdenkt,

je verlässlicher und stabiler ist sein System

und desto besser ist es mutmaßlich.

Das andere ist die schnelle Response des

Sensors. Hier ist wichtig, dass man gerade bei

dynamischen Prozessen nicht irgendwo entscheidende

Informationen verliert.

All Sensors: Wie lange ist die Lebensdauer

dieser Geräte?

Dr. Steffen: Jahrzehnte. Man wechselt einen

Bodyplethysmograph eigentlich nur, wenn man

die Praxisräume wechselt oder wenn das Gerät

in die Jahre gekommen ist und der Verschleiß

zu hoch wird, also z. B. Dichtungsringe zu oft

Fehler verursachen und getauscht werden

müssen. Daher sind die Reproduzierbarkeit und

Langzeitstabilität der Sensoren über einen Zeitraum

von 10, 15 oder 20 Jahren sehr wichtig.

All Sensors: Inwieweit sehen Sie

aktuell Veränderungen durch die KI

in der Diagnostik? Kann KI z. B. im

Auswertungsprozess unterstützen?

Dr. Steffen: Auswertung wäre ja so eine Art

Vorschlag für eine Diagnose, so wie wir das bei

den EKGs haben. Ich finde es gut, wenn der Arzt

eine Hilfe bei der Interpretation hat, oder einen

Hinweis und Vorschlag bekommt. Aber trotzdem

sollte er natürlich Herr des EKG-Papiers

oder der grafischen Darstellung der Fluss-Volumen-Kurve

sein.

KI könnte auch bei der Messung helfen. Bei

der Frage welche Messung ist schlecht? Wo hat

der Patient Volumenschwankungen in der Ausund

Einatmung? Wenn der Algorithmus bei der

Auswahl der Messungen mit der besten Qualität

hilft, kann KI das medizinische Personal unterstützen

und den Prozess verbessern. Besonders

bei der Auswertung von Messungen in

eng definierten Grenzen kann man von KI bessere

Ergebnisse erwarten als vom Menschen.

Die Zukunft der KI liegt in der Anwenderfreundlichkeit

und der Mitgestaltung bei der Interpretation.

Die spirometrische Messung ist Physik

und wird sich nicht ändern.

All Sensors: Sehen Sie noch weitere

KI-Entwicklungen?

Dr. Steffen: KI könnte helfen, den diagnostischen

Aufwand zu reduzieren durch immer

intelligentere Kombination und Interpretation

verschiedener Messparameter. Die Therapie

fände dann vermehrt zu Hause statt mit mobilen

Geräten, die man den Patienten mitgibt. Dies

würde Arztbesuche reduzieren und Kosten im

Gesundheitswesen sparen.

All Sensors: Vielen Dank für das Gespräch

Herr Dr. Steffen! ◄

31

Komponenten

Widerstandsreduzierte Schwingquarze

Mehr Batterielaufzeit und Funktionssicherheit

für mobile Medizingeräte

Ob Patientenmonitor, Insulinpumpe, Fingerpulsoxymeter,

Hörsystem oder vernetzter Sensor

am Körper – batteriebetriebene Medizingeräte

leben von einem knappen Energiebudget. Ein

oft unterschätzter Hebel sitzt direkt im Taktteil

der Schaltung: der Schwingquarz. Widerstandsreduzierte

Schwingquarze, wie die LRT-Quarze

von der Petermann-Technik, schwingen deutlich

schneller und sicherer an, senken dadurch

die Stromaufnahme der Schaltung und verlängern

damit die Batterielaufzeit – bei gleichzeitig

höherer Anschwingsicherheit, die in der Medizintechnik

unmittelbar zur Produktsicherheit beiträgt.

Das Energiebudget entscheidet

Moderne Medizingeräte werden zunehmend

mobil: Wearables zur Vitaldatenerfassung, tragbare

Diagnostiksysteme, Medikamentenpumpen,

Fingerpulsoxymeter, Hörsysteme und drahtlos

vernetzte Sensoren arbeiten batterie- oder

akkubetrieben – häufig über Jahre, ohne dass

ein Batteriewechsel praktikabel oder erwünscht

ist. Entsprechend hart ist das Energiebudget kalkuliert.

Die Funkmodule und Mikrocontroller solcher

Geräte arbeiten im Duty-Cycle-Betrieb: Sie

wachen auf, übertragen ein Telegramm, gehen

wieder in den Sleep-Modus. Bei jedem dieser

Zyklen muss der Oszillator neu anschwingen –

und genau hier entscheidet sich, wie viel Energie

das System tatsächlich verbraucht.

PETERMANN-TECHNIK GmbH

info@petermann-technik.de

www.petermann-technik.de

Serienwiderstand

Der maßgebliche Parameter ist der Serienwiderstand

(ESR, Equivalent Series Resistance)

des Quarzresonators. Je niedriger der ESR, desto

schneller und sicherer schwingt der Quarz in der

Oszillatorstufe des ICs an. Eine kurze Start-up-

Time bedeutet: Das IC verbringt weniger Zeit im

stromintensiven Anschwingvorgang, die aktive

Phase verkürzt sich, die mittlere Stromaufnahme

der Schaltung sinkt. Über Tausende von Sendeund

Aufwachzyklen summiert sich dieser Effekt

zu einer deutlich verlängerten Batterielaufzeit.

LRT: widerstandsoptimierte

Resonatoren als Fertigungsstandard

Petermann-Technik setzt mit seiner exklusiven

LRT-Technologie (LOW ESR Resonator Technology)

genau an diesem Punkt an. Für die Fertigung

der SMD-LRT-Schwingquarze wird auf

31 Patente zurückgegriffen; das Ergebnis sind

Schwingquarze, die im Vergleich zu Mitbewerberprodukten

deutlich niedrigere Widerstände

aufweisen – nachweisbar in In-Circuit-Messungen

direkt in der Kundenschaltung.

Langzeitverfügbar

Da nur selbst entwickelte und gefertigte

Quarzresonatoren verbaut werden, kann über

viele Jahre hinweg dasselbe LRT-Resonatordesign

für das jeweilige Produkt geliefert werden –

höchste Produktsicherheit von Lieferlos zu Lieferlos.

Für Medizingerätehersteller mit langen

Produktlebenszyklen und aufwendigen Zulassungsverfahren

ist diese Konstanz ein entscheidender

Faktor: Ein einmal qualifiziertes Bauteil

bleibt in seinem Verhalten reproduzierbar.

Jeder gelieferte LRT-Schwingquarz wird zu

100 % geprüft; vom Quarzrohmaterial bis zum

Endprodukt (keine marktübliche AQL-Toleranz,

die nur Risiken in sich birgt).

Anschwingsicherheit

ist Produktsicherheit

In der Medizintechnik ist ein zuverlässig startender

Oszillator keine Komfortfrage, sondern

eine Frage der Funktionssicherheit. Kritisch wird

es in Schaltungen, deren Oszillatorstufen einen

schwachen negativen Eingangswiderstand (-R)

aufweisen oder bei denen dieser Wert in der

Serienfertigung des ICs streut. Standardquarze

mit höherem ESR können hier grenzwertig oder

gar nicht anschwingen – ein Risiko, das sich in

der Entwicklung nicht immer zeigt, in der Serie

aber zu Ausfällen führt.

LRT-Schwingquarze bieten aufgrund ihres

sehr niedrigen Widerstands in allen Kundenschaltungen

einen sehr hohen Anschwingsicherheitsfaktor

(SF). Der Applikationsdesigner

erhält damit eine Schaltung, die auch unter

ungünstigen Bedingungen – Bauteilstreuung,

Temperaturextreme, niedrige Versorgungsspannung

am Ende der Batterielebensdauer –

sicher startet. Die Integration bleibt dabei einfach:

Quarz per kurzer Leitung an das IC anbinden,

externe Lastkapazitäten dimensionieren

oder intern programmieren – fertig ist die funktionssichere

Taktversorgung.

Hinzu kommt die hohe Frequenzgenauigkeit

der LRT-Quarze. In drahtlos kommunizierenden

Medizingeräten – etwa über Bluetooth

Low Energy oder Sub-GHz-Funk – sorgt

sie für stabile Verbindungen und Reichweitenvorteile,

sodass Telegramme schnell und ohne

Wiederholungen übertragen werden. Auch das

spart Energie.

Bauformen

für miniaturisierte Medizinelektronik

LRT-Schwingquarze sind in allen THT- und

SMD-Gehäusen von Petermann-Technik lieferbar.

Für Neuentwicklungen empfehlen sich

die miniaturisierten SMD-Keramikgehäuse mit

3,2 × 2,5 mm, 2,0 × 1,6 mm und 1,6 × 1,2 mm,

die je nach Gehäuse das Frequenzspektrum

von 8 bis 285 MHz im Grundton abdecken –

ideal für platzkritische Designs wie Wearables


Komponenten

oder In-Ear-Systeme. Für besonders kleine

Anwendungen kann auch die Verwendung des

MHz-Schwingquarzes im 1,2 × 1.0mm/4pad

Keramikgehäuse von Interesse sein. Auch der

SMD01210/4 basiert auf der exklusiven LRT-

Technologie. Werden niedrigere Frequenzen

mit nochmals reduzierten Widerständen benötigt,

stehen die Bauformen 7,0 × 5,0 mm,

6,0 × 3,5 mm und 5,0 × 3,2 mm in 4-Pad-Keramikgehäusen

zur Verfügung. Auch im kHz-Bereich,

etwa für 32,768-kHz-Uhrenquarze in RTC- und

Low-Power-Anwendungen, liefert Petermann-

TechniK widerstandsoptimierte Lösungen – zum

Beispiel die Serie M3215RR im 3.2x1.5mm/2Pad

Keramikgehäuse mit 50 kOhm max.

Bemerkenswert: Die LRT-Resonatortechnologie

entspricht dem Fertigungsstandard des

Unternehmens und kostet keinen Aufpreis –

sie wird als Standardperformance mitgeliefert.

Produktempfehlungen

für Neuentwicklungen

Grundsätzlich berät die Petermann-Technik ihre

Kunden mit langfristig verfügbaren Schwingquarzen

– Nachkaufgarantie ≥20 Jahre. Der absolut

günstigste SMD-MHz-Quarz ist der Schwingquarz

der Serie SMD03025/4 im 3.2x2.5mm/4pad Keramikgehäuse.

Empfohlen wird der 32.768-kHz-

Quarz der Serie M3215RR (3.2x1.5mm/2pad mit

50 kOhm). Wem der SMD03025/4 zu groß ist,

kann entweder auf den SMD2016/4 (2.0x1.6mm)

wechseln, oder gar den SMD01612/4 (1.6x1.2mm)

LRT-MHz-Quarz verwenden. Wenn miniaturisiert

werden muss, dann ist die Kombination aus

SMD01612/4 (MHz) und M3215RR (32.768 kHz)

die günstigste. 32.768-kHz-Quarze im Gehäuse

2.0x1.2 haben einen ESR schon von 70 kOhm,

bzw. im 1.6x1.0mm/2pad Keramikgehäuse sogar

90 kOhm. So hohe ESR reduzieren die Batterielaufzeit.

Exzellente Produktperformance

und -langlebigkeit

Die Petermann-Technik GmbH mit Sitz in

Landsberg am Lech hat sich seit seiner Gründung

im Jahre 1996 als Experte für Frequenzprodukte

mit exzellenter Produktperformance

und -langlebigkeit etabliert und unterstützt ihre

Kunden von der Bauteilauswahl über das Designin

bis zur Serienlieferung.

Ergänzt wird das Produktspektrum durch

einen umfangreichen Design-in-Service, der

unter anderem effektive In-Circuit-Tests der

SMD-LRT-Schwingquarze in der realen Kundenschaltung

umfasst. So lassen sich Anschwingsicherheitsreserve,

Drive-Level und Lastkapazität

bereits in der Entwicklungsphase verifizieren

– bevor das Gerät in die Zulassung geht.

Über die Website können Produkte konfiguriert,

angefragt und Musterquarze direkt angefordert

werden. ◄

2 Watt DC/DC-Wandler für hohe Anforderungen

an Patientensicherheit

Halle A5-103

GAPTEC Electronic GmbH & Co. KG


Gaptec Electronic stellt die neue

2S10B1_7UP Serie vor. Sie ist ein 2 Watt

DC/DC-Wandler mit galvanischer Trennung

und ungeregeltem Ausgang im kompakten

SIP10-Gehäuse, entwickelt für Anwendungen

mit hohen Anforderungen an Patientensicherheit,

Isolationsfestigkeit und Langzeitzuverlässigkeit.

Mit einem festen 12-VDC-Eingang

und Ausgangsspannungen von 5 V oder 12 V

deckt die Serie typische Versorgungsaufgaben

in 12-V-Industrie- und Medizinbussen

zuverlässig ab.

Das herausragende Merkmal der Serie ist

ihre verstärkte Isolation von 7.000 VDC zwischen

Eingang und Ausgang sowie die Stoßspannungsfestigkeit

von 8 kV bei Volllast —

Eigenschaften, die patientenseitige Versorgungen

und industrielle Hochspannungs-

Trennaufgaben sicher absichern. Trotz dieser

hohen Isolationswerte erreicht die Serie

mit nur 7 pF eine außergewöhnlich niedrige

Isolationskapazität, was Gleichtaktstörungen

im System spürbar reduziert.

Für höchste Zuverlässigkeit ausgelegt,

erreicht die 2S10B1_7UP Serie eine herausragende

MTBF von 3.500.000 Stunden (MIL-

HDBK-217F @ 25 °C). Sie arbeitet stabil im

erweiterten Temperaturbereich von -40 bis

+105 °C (mit Derating ab 71 °C) und ist mit

einem kontinuierlichen, selbst zurücksetzenden

Kurzschlussschutz ausgestattet.

Der Wirkungsgrad liegt bei bis zu 84 % bei

Volllast, mit einem typischen Ripple & Noise

von 50 mVp-p.

Mit einer Schaltfrequenz von 260 kHz,

EMV-Konformität gemäß CISPR32/EN 55032

Klasse B und einer hohen ESD-Festigkeit (Luft

±8 kV, Kontakt ±6 kV) liefert die Serie eine

stabile, saubere Versorgung für empfindliche

nachgeschaltete Elektronik. Das flammhemmende

schwarze Kunststoffgehäuse ist nach

UL94 V-0 zertifiziert.

In der Medizintechnik eignet sich die

2S10B1_7UP Serie besonders für patientenseitige

Signalversorgungen in EKG-, EEGund

EMG-Geräten, für die Front-End-Elektronik

von SpO 2 - und nicht-invasiver Blutdruckmessung

sowie für tragbare Point-of-Care-

Diagnostikgeräte. Darüber hinaus deckt sie

isolierte Signalversorgungen in industriellen

Bus- und Sensorschnittstellen sowie in der

Mess- und Prüftechnik zuverlässig ab. ◄


33

Komponenten

Stabile Wärmeabfuhr sichert solide Testergebnisse

CTX-Kühllösungen für Laborstromversorgungen zum Testen medizinischer Geräte

Profilkühlkörper von CTX sind die Allrounder unter den Kühllösungen für die Leistungselektronik,

© CTX Thermal Solutions

Besonders wichtig für die Laborstrom ver sorgungen

ist ein möglichst kleiner Temperatur widerstand der

Profilkühlkörper, die Verlust leistungen von 300 bis

750 Watt abführen müssen, © ET System electronic

Die ET System electronic GmbH wurde 1986

im Herzen des Rhein-Neckar-Dreiecks gegründet.

Als Tochterunternehmen einer führenden

Stromversorgungsgruppe übernahm ET System

electronic schnell eine Führungsrolle im

Bereich der Laborleistungselektronik und der

dazugehörigen Messtechnik. Für die Ausstattung

ihrer Produkte mit Profilkühlkörpern aus

Aluminium setzen die Entwickler auf die umfassende

Kompetenz von CTX Thermal Solutions.

CTX Thermal Solutions GmbH

www.ctx.eu

www.ctx.eu/produkte/kuehlkoerper/

profilkuehlkoerper

ET System electronic GmbH

www.et-system.de

ET System electronic bietet programmierbare

Laborstromversorgungen für alle Bereiche der

Industrie, Telekommunikation, Medizin, Bahntechnik,

Luft- und Raumfahrt sowie Automobilelektronik

an.

Seit 1997 besteht im Unternehmen der separate

Produktbereich „Power Solutions“ mit Spezial-Know-how

rund um die Stromversorgung und

heute 40 Mitarbeitern. Eigene Technologieplattformen

sowie ein engagiertes Entwicklungsteam

bieten den Kunden dabei die notwendige Unterstützung

für jede Aufgabe. Neben einem breiten

Standardprogramm realisiert das Unternehmen

auch kundenspezifische Modifikationen seiner

Geräte. So sind die Entwicklungsingenieure in

der Lage fast jedes Feature an die Kundenbedürfnisse

anzupassen.

Die große Fertigungstiefe und die kurzen Entscheidungswege

sorgen nicht nur für höchste Qualität

und schnelle Lieferung, sie bringen den Kunden

auch den Vorteil, dass Designänderungen

oder Modifikationen an Serienprodukten schnell

und flexibel umgesetzt werden können. Ent wickelt,

vertrieben und produziert werden sämtliche Geräte

am deutschen Firmensitz in Altlußheim. Da von

der Metallverarbeitung bis zur Wickel- und EMV-

Technik alle notwendigen Ressourcen in-house

vorhanden sind, wird dadurch auch der Entwicklungsprozess

positiv beeinflusst.

Hohe Bestückungs-, Montage- und Prüfkapazitäten

für Prototypen und Nullserien bis

hin zu hohen Stückzahlen garantieren schnellste

Fertigungsanläufe. Durchlaufzeiten von 6 bis

8 Wochen für kundenspezifische Lösungen sind

üblich und das schnelle Erreichen der Serienreife

eine Selbstverständlichkeit.

Das Produktportfolio

von ET System electronic:

• Getaktete DC-Quellen

• Längsgeregelte DC-Quellen

• DC-Quellen mit integrierter Last

• Bidirektionale DC-Quellen und -Senken mit

Netzrückspeisung

• Getaktete AC-Quellen

• Längsgeregelte AC- Quellen

• Stromgeregelte AC-Quellen

• Motorisch geregelte AC-Quellen

• Bidirektionale AC-Quellen und -Senken mit

Netzrückspeisung

• Elektronische AC- und DC-Lasten


Komponenten

Gefertigt werden die Profilkühlkörper bei CTX aus Aluminiumprofilen nach den Zeichnungen

von ET System electronic, © CTX Thermal Solutions

Zuverlässige Testgeräte

für sichere Gerätetests

Von medizintechnischen Geräten hängen im

Zweifelsfall Menschenleben ab. Entsprechend

hoch sind die Qualitätsanforderungen dieser

Branche. Die Geräte und alle verbauten Komponenten,

beispielsweise Profilkühlkörper, müssen

höchsten Ansprüchen genügen und absolut

zuverlässig arbeiten. Leistungsstarke Profilkühlkörper

und effiziente Lüfter führen die in

Form von Wärme anfallende Verlustleistung der

verbauten elektronischen Bauteile schnell ab.

Damit sichern sie die verlässliche Funktion der

Geräte und verlängern zudem die Lebensdauer

der Elektronik. Das gleiche gilt für Laborstromversorgungen

sowie elektronische Lasten und

Senken, mit denen medizintechnische Geräte in

der Entwicklungsphase und bei der Qualitätskontrolle

„auf Herz und Nieren“ geprüft werden.

Profilkühlkörper werden im Extrusionsverfahren

hergestellt. Dabei wird das Metall, in der Regel

eine Aluminium-Stranggusslegierung, durch eine

Matrize gepresst, © CTX Thermal Solutions


EAC-S-Serie

Die AC-Laborstromversorgungen der Serie

EAC-S zum Testen medizinischer Geräte von

ET System electronic sind dafür ein gutes Beispiel.

Als linear geregelte elektronische Laborstromversorgungen

können sie medizinspezifische

Kurvenformen nach EN 60601 generieren.

Ausgangsspannungen bis 700 VAC Phase/

Null oder eine DC-Spannung bis 1000 VDC mit

Frequenzen bis 2000 Hz sind optional verfügbar.

Die AC-Laborstromversorgungen der Serie

EAC-S zum Einsatz in Laboren und in Prüffeldern

für elektrische Komponenten werden verwendet

um Spannungen, Ströme, Frequenzen und

Kurvenformen unabhängig vom Netz einphasig

nachzubilden und damit die korrekte Funktion

der medizintechnischen Geräte zu überprüfen.

Für die erforderliche Kühlung elektronischer

Baugruppen in den Laborstromversorgungen

verlässt sich ET System electronic ausschließlich

auf die Präzision, Zuverlässigkeit und hochwertige

Verarbeitung der Aluminium-Profilkühlkörper

von CTX Thermal Solutions.

CTX bietet Profilkühlkörper

vom Spezialisten

Gefertigt werden die Profilkühlkörper bei CTX

aus Aluminiumprofilen nach den Zeichnungen

von ET System electronic. Besonders wichtig für

die Laborstromversorgungen zum Testen medizinischer

Geräte ist ein möglichst kleiner Temperaturwiderstand

der Profilkühlkörper, die Verlustleistungen

von 300 bis 750 Watt abführen müssen.

Bei klassischen Profilkühlkörpern sorgen Kühlrippen

für eine besonders große Oberfläche und

damit zu einer verbesserten Abführung der Verlustleistung

von elektronischen Bauteilen. Diese

einfache, aber zuverlässige Kühl lösung trägt zur

Funktionalität, Zuverlässigkeit und Lebensdauer

elektronischer Geräte bei. Profil- bzw. Rippenkühlkörper

werden im Extrusionsverfahren hergestellt.

Dabei wird das Metall, in der Regel eine

Aluminium-Stranggusslegierung mit einer Wärmeleitfähigkeit

von 180 W/mK, durch eine Matrize

gepresst. Seltener kommen Reinaluminium oder

Reinkupfer zum Einsatz. Die individuelle Gestaltung

des Extrusionswerkzeuges gibt das Kühlkörperdesign

vor. Einmal angefertigt, können

auf diese Weise mit einer Matrize nahezu beliebig

viele Kühlkörper produziert werden, wodurch

sich niedrige Stückkosten ergeben.

Optimierung durch CNC-Bearbeitung

und Oberflächenveredelung

Beim Strangguss ergeben sich verfahrensbedingt

unvermeidliche Toleranzabweichungen, die

sich jedoch durch eine nachträgliche CNC-Bearbeitung

nach Zeichnungsvorgabe ausgleichen

lassen. Dadurch wird der Kontakt zwischen der

elektronischen Komponente und dem Kühlkörper

optimiert, der Wärmeübergangswiderstand verringert

sich und die Wärmeleitung wird verbessert.

Neben der CNC-Bearbeitung bietet CTX auch eine

Oberflächenveredelung durch Eloxieren, Pulverbeschichten,

Chromatieren oder Lackieren an.

Das CTX-Portfolio umfasst sowohl individuelle

und CNC-bearbeitete Stranggussprofile als auch

klassische Profil- bzw. Rippenkühlkörper in den

unterschiedlichsten Geometrien und Varianten.

Dazu zählen Standardausführungen wie Lamellen-,

Kammprofil- und Fingerkühlkörper sowie

Kleinstkühlkörper. Die Größe dieser Standard-

Profilkühlkörper reicht von 12,4 mm bis 750 mm

Breite, das Gewicht beträgt zwischen 130 g/m und

75,1 kg/m. Der Wärmewiderstand liegt bei R th -Werten

zwischen 81,6°C/W und 0,04°C/W. Als Spezialist

für projekt- und anwendungsbezogene Kühllösungen

ist CTX Thermal Solutions der exklusive

Lieferpartner für ET System electronic. Die ausgezeichnete

CTX-Produktqualität ist dabei ebenso

wichtig wie die Flexibilität, die schnelle Bearbeitung

und die optimale Erreichbarkeit der CTX-

Experten bei allen fachlichen Fragestellungen. ◄

Als Spezialist für projekt- und

anwendungsbezogene Kühllösungen ist CTX

Thermal Solutions der exklusive Lieferpartner

für ET System electronic, © CTX Thermal Solutions

35

Komponenten

Großvolumiges Tischgehäuse

in herausragender Optik

Die neue Gehäusereihe

COMMUNITEC ist die ideale

Lösung, um voluminöse und gewichtigere

Einbauten in einer modernen

und designorientierten „Verpackung“

unterzubringen. Doch das Standgehäuse

hat noch wesentlich mehr zu

bieten! Die Schrägstellung der Sichtund

Bedienflächen von 12° ist ergonomisch

optimal für die Bedienung

und das Ablesen der angezeigten

Inhalte. Es können große Displays

von 12“- bis 14“-Diagonale eingebaut

werden und der Clou: Das

Tischgehäuse verfügt über eine integrierte

Griff- und Tragemöglichkeit,

um auch schwerere Geräte leichter

bewegen zu können.

Odenwälder Kunststoffwerke

Gehäusesysteme GmbH

www.okw.com

Robust und modern

Eine hochwertige Optik in Kombination

mit einer robusten Konstruktion

und sehr viel Platz für große,

massige Bauteile, das zeichnet das

neue COMMUNITEC von OKW

Gehäusesysteme aus. Der bereits

oben erwähnte Griff gestattet es, die

Geräte bequem z. B. von Patientenzimmer

zu Patientenzimmer zu tragen.

Somit ergeben sich vielfältige

Anwendungsoptionen in der Medizintechnik,

wie z. B. für das Patientenmonitoring,

Beatmungsgeräte,

Neuro monitoring u.v.m. Ebenso können

die Standardgehäuse für Applikationen

in der ästhetischen Medizin

(Laserbehandlung, Fußpflege,

IPL-Geräte) genutzt werden. Weitere

Einsatzgebiete sind natürlich

ebenfalls denkbar: für Mess-/Testgeräte

im Labor und in der Umwelttechnik,

Automatisierung sowie zur

Fehleranalyse und Qualitätskontrolle.

Die im Lieferumfang enthaltenen

Gummi füße sorgen für einen

sicheren Stand auf ebenen Flächen.

Groß und noch größer

Das voluminöse Tischgehäuse

ist ab Lager in 2 unterschiedlichen

Größen erhältlich:

Version “S” mit 283 x 246 x

194 mm und der noch größeren

Version “M” in 344 x 274 x 219 mm

(Breite x Höhe x Tiefe).

Die vordere Sicht- und Bedienfläche

erhielt konstruktiv eine

12°-Neigung. Das erleichtert die

Bedienung und ermöglicht, dass

die angezeigten Daten auch aus

unterschiedlichen Blickwinkeln zum

Gerät gut ablesbar sind.

Je nach Bedarf können Displays

mit 12“- bis 14“-Diagonale in die

vertiefte Fläche der Bedienfront

eingebaut werden, welche auch

gleichzeitig Folientastaturen einen

gewissen Schutz bietet. Die plane

Fläche unterhalb der geneigten

Bedienfläche kann für frontseitige

Bedienelemente/Anschlüsse oder für

Bedruckungen (Logos, Gerätedaten)

genutzt werden. Auf der Rückseite

der Gehäuse befindet sich darüber

hinaus ein zurückversetztes Areal

zum Schutz eingebauter Buchsen,

Stecker und Zuleitungen. Die dafür

notwendige mechanische Bearbeitung

wird dadurch vereinfacht und

es ergeben sich nutzerfreundliche

Anschlussmöglichkeiten. Wie von

OKW gewohnt, ist die Oberfläche

der neuen Standgehäuse leicht

strukturiert und einfach zu reinigen.

Durchdachte Technik

Das COMMUNITEC besteht

aus vier Einzelteilen, jeweils aus

hochwertigem, UV-beständigem

ASA+PC-FR-Material und ist in den

Farben verkehrsweiß (RAL 9016)

oder anthrazitgrau (RAL 7016)

erhältlich. Für die Zusammenstellung

eines Komplettgehäuses wird

jeweils ein Grundgehäuse, eine

Bedienfront, eine Bodenplatte sowie

eine „Abdeckung Griffmulde“ benötigt.

Die Einzelteile müssen separat

bestellt werden. Dies ermöglicht

bei Bedarf eine individuelle Farbkombination

der einzelnen Teile,

welche schnell und einfach umgesetzt

werden kann. Die „Abdeckung

Griffmulde“ ist zusätzlich in

verkehrsgrau A (RAL 7042) lieferbar.

Die Bodenplatte, wie auch die

Die beiden Größen gibt es in verkehrsweiß und anthrazitgrau,

die Griffmulde ist zusätzlich in verkehrsgrau erhältlich.


Komponenten

Das COMMUNITEC besteht aus vier Einzelteilen und verfügt über eine

integrierte Griff- und Tragemöglichkeit.

„ Abdeckung Griffmulde“ sind zur

Verwendung bei beiden Größen

„S“ und „M“ ausgelegt.

Einfache Montage

Die Montage der Einzelteile ist

einfach, servicefreundlich und

erfolgt mittels rostfreien Torx-Edelstahlschrauben

auf der Gehäuserück-

bzw. Innenseite. So wird das

Design auf der Vorderseite nicht

durch Schraubenköpfe gestört -

ein weiteres Plus für die Optik und

die Verschraubungen sind dennoch

jederzeit leicht zugänglich.

Für den Einbau großvolumiger

Platinen und Bauteile, sind sowohl

im Grundgehäuse, der Bedienfront

als auch auf der Bodenplatte,

vielfältige Möglichkeiten vorhanden.

Die Bestückung der Bodenplatte

kann bereits in unmontiertem

Zustand außerhalb des

Gehäuses erfolgen (kein Muss);

erst danach befestigt man die

Platte im Gehäuse selbst. Müssen

dann noch weitere Montagevorgänge

im Innenraum getätigt

werden, kann dies sowohl von

oben, durch die Öffnung für die

„ Abdeckung Griffmulde“, als auch

von vorne erfolgen.

Individuelle Bearbeitung

und Veredelung

Neben einer mechanischen Bearbeitung

(Fräsen, Bohren, Stanzen,

Senken) bietet das hauseigene Service-Center

von OKW viele weitere

Optionen, um aus dem Standardgehäuse

ein kundenindividuelles Produkt

zu kreieren:

• EMV-Aluminiumbeschichtung:

Zum Schutz der Elektronik vor

Störeinflüssen von außen sowie

vor eigenen, erhöhten Störemission

kann die Gehäuseinnenseite

mit Aluminium beschichtet

werden.

• Sieb-/Tampon- und Digitaldruck:

Die Gehäuse können individuell

bedruckt oder beschriftet

werden. So lässt sich das Logo

perfekt in Szene setzen oder es

können wichtige Funktionen der

Endgeräte hervorgehoben werden.

• Laserbeschriftung: Die Laserbeschriftung

eignet sich hervorragend

zur dauerhaften und

abriebfesten Beschriftung und

Kennzeichnung. Insbesondere

sehr kleine maschinenlesbare

Kennzeichnungen, z. B. QR-

Codes, Barcodes, fortlaufende

Nummerierungen von Einzelteilen

und Texte sind somit einfach

realisierbar.

• Lackierung: Damit die Kunststoffgehäuse

zur jeweiligen Produktanwendung

oder dem Firmen-CI

passen, können sie in

der vom Kunden gewünschten

Farbe lackiert werden. Für besondere

Anforderungen, wie z. B. zur

haptischen Aufwertung des Produktes

(Soft-Touch-Lack) oder für

metallische Effekte, bietet OKW

weitere Lacke zur Auswahl an.

• Sondermaterial: Auf Wunsch,

ab einer Mindestmenge von

200 Stück, können die Gehäuse

auch in anderen, kundenspezifischen

Farben und Materialien

gefertigt werden.

• Konfektionierung/Montage:

Montage und Einkleben von

Gehäusezubehör, Baugruppen-

Montage, individuelle Bestückung

mit Befestigungsdomen, Lichtleitern

uvm. sind auch als Dienstleistung

möglich. ◄

Mehr Stabilität für optische Sensorik

In modernen optischen Sensorund

industriellen Mess systemen

wird die Systemleistung zunehmend

durch das reale Betriebsverhalten

der Lichtquelle bestimmt.

Temperaturabhängige Drift,

Leistungsveränderungen oder

Bauteilstreuung führen häufig

zu zusätzlichem Regel- und Kalibrieraufwand

auf Systemebene.

Um diesen Herausforderungen

zu begegnen, hat IMM Photonics

eine Plattform von 850-nm- Single-

Mode-VCSELs entwickelt. Der

Fokus liegt dabei auf Stabilität,

hoher Reproduzierbarkeit und einfacher

Integration in bestehende

Systeme. Die Bauelemente sind

insbesondere für Anwendungen

wie Time-of-Flight-Systeme, interferometrische

Messaufbauten

sowie industrielle und medizinische

Sensorik ausgelegt.

Nach einem qualifizierenden

Elevated-Stress-Burn-in zeigen

die VCSELs ein äußerst stabiles

Betriebsverhalten: Die Wellenlängendrift

verläuft linear und reproduzierbar

mit etwa 0,053 nm/K,

während gleichzeitig ein glatter

Leis tungsverlauf im Temperaturbereich

von 0 °C bis 60 °C

gewährleistet ist. Die Bauteil-zu-

Bauteil-Streuung der optischen

Leistung liegt typischerweise

bei nur ±0,01 mW. Dies ermöglicht

eine analytische Temperaturkompensation

und reduziert notwendige

Guard Bands deutlich.

Ein weiteres zentrales Merkmal

ist die polarisationsstabile

Single-Mode-Emission. Sie prädestiniert

die VCSELs insbesondere

für interferometrische und polarisationssensitive

Anwendungen.

Ergänzend sorgt ein nahezu

kreisförmiges Gauß-Strahlprofil

(ε ≥ 0,87 nach ISO 11146-1) für

stabile Kopplungsbedingungen

und eine hohe Robustheit gegenüber

mechanischen Einflüssen.

Für Anwendungen mit erhöhten

Anforderungen an Regelbarkeit

sind Varianten mit integrierter

Monitor Photodiode verfügbar.

Das Portfolio wird durch

kundenspezifische VCSEL- und

Lasermodule ergänzt - inklusive

Optik, Faserankopplung, Elektronik

und Temperaturstabilisierung.

Detaillierte Messdaten sowie

weiterführende System analysen

stellt IMM Photonics in der begleitenden

Application Note „850

nm VCSELs for Precision Sensing

and System Integration“ zur

Verfügung.

IMM Photonics

www.imm-photonics.de


37

Komponenten

Highspeed Steckverbinder

für modernste Medizintechnik

In der Medizintechnik übernehmen

Mikrocomputer und Embedded

Systeme wichtige Funktionen beispielsweise

bei der Echtzeit-Bildverarbeitung

in diagnostischen Geräten.

Wenn es um deren Zuverlässigkeit,

Präzision und Sicherheit

geht, dann sind Board-to-Board

Steckverbinder von ept eine wichtige

Komponente, die für die mechanische

und elektrische Verbindung

von Systemmodulen verantwortlich

ist. Die Sicherstellung von Datenverarbeitung

und -übertragung ist

unerlässlich, damit Diagnosedaten

eine fundierte Grundlage für medizinische

Entscheidungen liefern.

ept GmbH

www.ept.de

Anforderungen

der Medizintechnik an die

Verbindungstechnologie

Abhängig von Art, Komplexität

und eingesetzter Netzwerktechnologie

variieren die benötigten

Datenübertragungsraten moderner

Medizingeräte erheblich. Angefangen

von einfachen Messwerten wie

Blutdruck und Temperatur, bis hin

zu hochauflösenden Bildern aus

der Radiologie – die Anforderungen

an Bandbreite, Latenz und Übertragungsraten

sind je nach Einsatzzweck

unterschiedlich. Trends wie

5G (6G), KI, Quantenkommunikation

oder Edge Computing und Fog

Computing fordern neben höchster

Signalintegrität auch Datenübertragungsraten

von 25 Gbit/s und mehr.

Ein weiterer Aspekt im Gerätedesign

von Medizingeräten ist

die Komplexität und Integrationsdichte

moderner Applikationen,

die die Anzahl an Funktionalitäten

und Kommunikationsmodulen weiter

steigen lässt. Die Folge ist eine

immer höhere Komponentendichte

auf minimaler Fläche, auf der oft

mehrere Leiterplatten auf engstem

Raum verbunden werden müssen –

Miniaturisierung ist klar gefordert.

Zusätzlich fordern modernste

Medizingeräte höchste Robustheit:

Vibrationsstabilität, Stoßfestig keit

und langfristige Kontakt sicherheit

muss gewährleistet sein. In Umgebungen

wie in mobilen medizinischen

Geräten müssen diese

Verbindungen besonders sicher

und widerstandsfähig sein.

Hinzu kommen EMV-Designaspekte

für höchste Störfestigkeit

ohne Ausfälle.

Highspeed und EMV

im Fokus von medizintechnischen

Geräten

Medizinische Bildgebungssysteme

wie CT-Scanner, MRI-Geräte und

digitale Röntgengeräte verarbeiten

bis zu 25 Gbit/s von Bild- und Patientendaten

in Echtzeit. Gleiches

gilt in Anwendungen der Telemedizin

und Fernüber wachung.

Ebenso ist bei der chirurgischen

Robotik die Echtzeitübertragung

von Bildern und Steuer befehlen

zwischen Konsole des Chirurgen

und dem Robotik-System gefordert.

Hochauf lösende Endoskopie sowie

implantierbare Geräte und Patientenüberwachungssysteme

sind weitere

Felder, die auf eine Datenübertragung

setzen, aber auch Wert auf

EMV-Designaspekte für Störfestigkeit

und Patienten sicherheit legen.

Weitere Tendenzen wie die

Zunahme von Multi-Source-Sensorik

und immer stärker vernetzten

Gesamtsystemen fordern die

schnelle, zuverlässige und sichere

Datenübertragung über verschiedene

Schnittstellen – ein Fakt, der

insbesondere für die MedTech-

Geräte gilt. Dabei spielt die Signalintegrität

eine entscheidende Rolle,

in denen hochpräzise und zuverlässige

Daten in den Anwendungen

vorherrschen. Konstante Ströme

und akkurate Daten sind unabdingbar,

um die Funktionssicherheit,

-zuverlässigkeit und -effizienz der

Geräte sicherzustellen. Hohe Bitraten

teils über große Entfernungen

hinweg können bei Störungen wie

Rauschen, (Rück-)Kopplungsverluste

sowie Verzerrungen und

Nebensprechen die elektrischen

Signale so stark beeinträchtigen,

dass Fehler auftreten und Geräte

ausfallen.

Board-to-Board

Steckverbinder

als Signalübertrager

Für diese Bedingungen ist der

ept Colibri SMT-Steckverbinder für

COM Express-Anwendungen die

ideale Wahl: Mit seinem optimierten

Kontaktdesign und einer Performance

von über 25 Gbit/s erfüllt

er alle Anforderungen von medizinischen

Geräten.

Augendiagramme in der Signalintegritätsanalyse

(Jitter, Eye height

und Eye width) bestätigen die Signalintegrität

in Hochgeschwindigkeitsd

atenübertragungssystemen, insbesondere

in Verbindung mit Steckverbindern

und Übertragungskanälen.

Außerdem weißt der Steckverbinder

eine enorm hohe Verfügbarkeit

im Markt auf.

Die vielseitigen Eigenschaften des

Colibri-Steckverbindungs systems

prädestinieren es für nahezu alle

Bereiche der modernen Medizintechnik

inklusive bildgebender Diagnostik,

Patienten-Monitoring, Defibrillatoren

sowie Therapiegeräten

und Robotik. Für jede Art von Highspeed-Anwendung

ist der Colibri

Steckverbinder von ept die richtige

Wahl, dazu zählen COM Express

und Mezzanine Board-to-Board-

Systeme mit Datenübertragungsraten

für 10-Gigabit-Ethernet und

PCI Express Gen3. Selbst 25-Gigabit-Ethernet

und PCI Express Gen4

lassen sich mühelos übertragen.

Ein Vorteil beim Stecken eines

COM-Moduls auf ein Carrier-Board

sind reduzierte Entwicklungszeiten

und -kosten. Zudem lässt sich der

Lebenszyklus von Produkten flexibel

verlängern: Das System kann

einfach aufgerüstet werden, indem

neuere COM Express-Module mit

höherer Leistungsfähigkeit auf das

bestehende Carrier-Board gesteckt

werden.

Fazit:

Es ist nicht zu unterschätzen,

den richtigen Steckverbinder für

eine Highspeed-Anwendung auszuwählen.

Wie hier beschrieben

herrschen speziell im medizintechnischen

Bereich viele Anforderungen

zugleich vor. Welche mechanischen

oder elektrischen Eigenschaften

die Board-to-Board-Steckverbinder

erfüllen müssen oder wie

sich die Anschlussperipherie des

Steckers gestaltet – das sind alles

filigrane Detailfragen, die von Pin

zu Pin entscheidend bei der Auswahl

sein können. ◄


Komponenten

2 Watt SIP12 DC/DC-Wandler mit geregeltem

Ausgang und herausragender 10.000 VDC Isolation

Halle A5-103

GAPTEC Electronic

GmbH & Co. KG


Die neue 2S12B_10RP Serie ist ein 2 Watt

DC/DC-Wandler mit galvanischer Trennung und

geregeltem Ausgang, der speziell für Anwendungen

mit höchsten Isolationsanforderungen

entwickelt wurde. Im SIP12-Gehäuse mit den

Abmessungen 33,0 x 10,5 x 15,5 mm bietet die

Serie eine außergewöhnliche Isolationsspannung

von 10.000 VDC zwischen Ein- und Ausgang

— ein Wert, der weit über typischen Standardanforderungen

liegt und neue Designspielräume

bei sicherheitskritischen und hochspannungsnahen

Schaltungen eröffnet.

Mit einem Wirkungsgrad von bis zu 90 % bei

Volllast und einem niedrigen Ripple & Noise

von typisch 50 mVp-p (20-MHz-Bandbreite) liefert

die 2S12B_10RP eine stabile und saubere

Versorgung für empfindliche nachgeschaltete

Baugruppen.

Die Serie ist in einem breiten Spektrum von

Spannungsvarianten verfügbar: 5-V-, 12-V- oder

24-V-Eingang und Ausgangsspannungen von 5,

9, 12 oder 15 VDC. Ergänzt wird das Angebot

durch eine präzise Lastregelung (±0,5 % typisch

von Leerlauf bis Volllast) und einen Temperaturkoeffizienten

von nur ±0,02 %/°C.

Für zuverlässigen Dauerbetrieb arbeitet die

Serie stabil im Temperaturbereich von -40 bis

+85 °C (mit Derating ab 85 °C) und ist mit einem

selbst zurücksetzenden Kurzschlussschutz mit

Hiccup-Verhalten ausgestattet. Die Isolationskapazität

von typisch 60 pF reduziert kapazitive

Kopplungen und ist ein wichtiger Faktor in Designs

mit galvanisch getrennten Messstrecken

oder Patientenkreisen. Die Serie ist vollständig

RoHS-konform.

In der Medizintechnik eignet sich die

2S12B_10RP Serie besonders für Defibrillatoren,

Elektrochirurgie- und HF-Chirurgie-Generatoren

sowie für die Steuer- und Messelektronik

in Röntgensystemen. Darüber hinaus ist die

Serie eine bewährte Lösung für industrielle Messtechnik

mit hohem Gleichtaktpegel, Hochspannungsmesstechnik

sowie Test- und Prüf systeme

— überall dort, wo herausragende Isolation auf

engstem Raum gefragt ist. ◄

Laserquelle für Präzisionsmessungen

Mit dem neuen 660 nm

Single-Mode-VCSEL von

Brightlaser eröffnet LASER

COMPONENTS neue Möglichkeiten

für anspruchsvolle Mess-,

Analyse- und Bildgebungsanwendungen.

Der rote Laser mit stabiler

linearer Polarisation vereint höchste

spektrale Reinheit und exzellente

Strahlqualität in einem kompakten,

robusten Bauteil.

LASER COMPONENTS

Germany

www.lasercomponents.com

Der VCSEL bietet eine typische

optische Ausgangsleistung

von 1 mW und erreicht im Dauerstrichbetrieb

bis zu knapp 2 mW.

Mit einer Linienbreite von unter

100 MHz, einer Side-Mode-Suppression-Ratio

(SMSR) von über

30 dB sowie einer Polarisation-

Extinction-Ratio (PER) von mehr

als 20 dB liefert er eine außerordentlich

stabile und spektral

reine Emission. Damit erfüllt er

die hohen Anforderungen polarisations-

und interferenzsensitiver

Anwendungen.

So lässt er sich beispielsweise

in der FTIR-Spektroskopie als

Referenz- und Führungslichtquelle

im Interferometer einsetzen.

Seine schmale Linienbreite

und hohe Modenreinheit ermöglichen

eine präzise Bestimmung

des optischen Wegunterschieds

und damit eine hohe Wellenzahlgenauigkeit

des IR-Spektrums. Die

stabile lineare Polarisation verbessert

den Interferenzkontrast und

reduziert Drifteffekte – insbesondere

in kompakten oder industriellen

FTIR-Systemen.

In der Medizintechnik profitieren

Anwender von der hohen Kohärenz,

dem idealen Strahlprofil und der

sicheren optischen Leistung im

mW-Bereich. Dies prädestiniert

den VCSEL für portable, kompakte

und hochpräzise medizinische

Geräte, etwa in der optischen

Kohärenztomographie (OCT), bei

Doppler-Messungen oder in biophotonischen

Sensorsystemen.

Darüber hinaus eignet sich

der VCSEL für zahlreiche weitere

Anwendungen, darunter die

Raman-Spektroskopie, die Laser-

Doppler-Messtechnik oder die

Self-Mixing-Interferometrie. Auch

in der Präzisionssensorik und der

industriellen Messtechnik eröffnet

der Laser neue Möglichkeiten für

hochauflösende und zuverlässige

Messungen. ◄


39

Antriebe

Lineare Lösungen mit Schrittmotor-Aktoren

und Treiber für hochpräzise Anwendungen

Kompakt, hochgenau

und zuverlässig

In der Medizintechnik sind Schrittmotor-Aktoren

unverzichtbar für

Anwendungen, die eine exakte

Dosierung, feine Positionierung oder

lineare Verfahrwege auf engstem

Raum erfordern (z. B. in Infusionspumpen,

Beatmungsgeräten oder

Diagnose-Scannern). Durch geeignete

Kombinationen von Motor und

Spindeln kann für jede Anwendung

die passende Lösung gefunden werden.

Im Folgenden werden Kombinationen

aus einem Hybridschrittmotor

mit Kugelgewindetrieb mit

geeigneten Treibern für Anwendungen

mit hochgenauen Positionierungen

beschrieben.

Dynetics hat auch preiswerte

Kombinationen auf Basis von Tin-

Can oder Gewindespindeln im Angebot,

wenn keine so hohe Genauigkeit

gefragt ist, beispielsweise bei

der Positionierung von Patientenbetten

oder Schubladen.

Der lineare Schrittmotor kombiniert

die Rotationsfähigkeit herkömmlicher

Schrittmotoren mit

direkter linearer Bewegung.

Dynetics GmbH

info@dynetics.eu

www.dynetics.eu

Er ist eine Kombination aus einem

rotierenden Motor oder einer Spindel,

deren Bewegung durch eine

Präzisionsmutter als lineare Bewegung

in die Anwendung übertragen

wird. Aufgrund seiner hohen Zuverlässigkeit

und Genauigkeit werden

die Aktoren erfolgreich für die Präzisionsbearbeitung

eingesetzt in z. B.

Halbleiterfertigung, Medizintechnik,

Laborautomatisierung.

Lineare

Hybrid-Schrittmotoren

vereinen die hohe Präzision

von Schrittmotoren mit integrierter

Spindelmechanik. Deshalb eignen

sie sich ideal für Bewegungssteuerungsaufgaben,

bei denen eine

hohe Leistung und Genauigkeit im

Mikrometerbereich bei geringem

Bauraum gefordert ist. Sie zeichnen

sich durch ein exzellentes Ansprechverhalten

aus. Typische Anwendungen

sind Dosierpumpen, Beatmungsgeräte

und automatisierte

Labor analysegeräte.

Lineare Hybrid-Schrittmotoren

sind in verschiedenen Varianten

verfügbar: 2-, 3- oder 5-phasig; unipolar

oder bipolar.

Die Motoren leisten ein hohes

Drehmoment ohne Getriebe bei Drehzahlen

bis zu 500 U/min, sind kompakt,

und kostengünstig. Die Phasenzahl

(2, 3 oder 5) beschreibt die

Anzahl der unabhängigen Spulenwicklungen

im Stator. Sie bestimmt

maßgeblich, wie fein und gleichmäßig

der Motor die Bewegung ausführt.

Daraus resultieren die Schrittauflösung

und somit die Präzision und

die Positioniergenauigkeit.

Positionsgenauigkeit

optimieren

Die Positionsgenauigkeit kann

mittels einer Closed-loop Schrittmotor-Lösung,

kombiniert mit einem

Kugelgewindetriebe und einer geeigneten

Steuerung optimiert werden.

In diesem Fall hat der Schrittmotor

einen geschlossenen Regelkreis.

Er ist ein präziser Antrieb, der die

Vorteile des Schrittmotors mit der

Positionsüberwachung eines Servomotors

kombiniert.

Bei besonders anspruchsvollen

Anwendungen, die z. B. einer hohen

Wiederholgenauigkeit und einem

sanften Lauf sind kleinere Schritte

erforderlich. Eine Kupplung an der

Standardmotorwelle könnte hier die

Leistung negativ beeinflussen. Deshalb

hat Dynetics die Welle gegen

einen Gewindetrieb ausgetauscht.

Was ist ein

Closed-Loop-Schrittmotor

Ein Closed-Loop-Schrittmotor

ist ein kompakter, preisgünstiger

Schrittmotor, der mit einem Rückmeldesystem

(z. B. einem Drehgeber/Encoder)

ausgestattet ist.

Dadurch überwacht das System

in Echtzeit die tatsächliche Position

des Rotors. Bei drohenden

Schrittverlusten durch Überlast

korrigiert der Regler die Ansteuerung

sofort, was die Zuverlässigkeit

massiv erhöht. Außerdem laufen die

Motoren ruhiger, sind resonanzärmer

als herkömmliche Schrittmotoren

und vereinen damit die Stärken

von Schritt- und Servomotor-Technologie.

Der Closed-Loop-Schrittmotor

arbeitet in Anwendungen mit

niedriger Drehzahl besser als Servomotoren;

hat ein höheres Drehmoment,

kürzere Einschwingzeit, und

erreicht eine exakte Positionierung

ohne Nachpendeln. Dabei erzeugt

er weniger Wärme und Vibration.

Er bleibt vollständig stehen, wenn

er anhält.

Präzisions- und gerollte

Kugelumlaufspindel

Kugelumlaufspindeln sind der

bevorzugte Typ Gewindespindeln in

Industrie- und Präzisionsmaschinen.

Tin-Can Linearmotor

Eine Kugelumlaufspindel, auch

Kugelgewindetrieb genannt, ist ein

mechanischer Linearantrieb, der

Drehbewegung in lineare Bewegung

mit wenig Reibung umsetzt.

Er besteht aus einer Kugelgewindespindel,

einer Kugelgewinde-Mutter,

die die Kugeln enthält und einer

Kugel-Rückführung.

Der Hersteller KSS ist Spezialist

für hochpräzise Kugelgewindetriebe

mit hohem Wirkungsgrad. KSS bietet

eine große Auswahl an polierten

Kugelgewindetrieben. Sie eignen

sich besonders für Anwendungen,

die eine minimale innere Reibung

und einen exakten Lauf zusammen

mit einem geringen Antriebsmoment

und einer hohen Steifigkeit

erfordern. Durch das Ersetzen der

Motorwelle durch eine Kugelgewindewelle

wird keine Kupplung benötigt.

Dadurch reduzieren sich die

Gesamtlänge, die Bewegungsverluste

und die Kosten.

Beispiel: 5-Phasen-

Schrittmotoraktoren mit

Präzisions-Kugelgewinde

• MB-Serie: der lineare Aktuator

basiert auf einem 5-Phasen-

Schrittmotor mit einem Präzisions-

Kugelgewinde. Die MB-Schrittmotoren

sind mit einem Schub

von 10 N bis 300 N verfügbar,

mit Backlash oder Vorspannung

und einem Hub von 20 mm bis

5-Phasen-Schrittmotoraktoren


Antriebe

150 mm. Der 5-Phase-Schrittmotor

ist direkt am Wellenende

eines C3-Präzisionsgewindes

montiert. Deshalb eignet er sich

für ein hochpräzises Positionierungssystem.

• TMB-Serie: Diese TMB-Serie

kombiniert einen 5-phasigen

Schrittmotor direkt mit einem

gerollten Kugelgewindetrieb (Genauigkeit

JIS Ct7). Der Motor rotor

und die Spindelwelle sind ein einziges

Bauteil. Durch den Verzicht

auf eine Kupplung wird die Baulänge

minimiert und das Spiel

(Lost Motion) reduziert. Diese

Antriebe bieten hochpräzise lineare

Vorschubkräfte.

Module der FX-Serie

FX-Serie

Wenn der Kunde aber die freie

Wahl des Schrittmotors haben

möchte, bietet Dynetics mit der FX-

Reihe die ideale Lösung.

Die FX-Serie (Flexible Link) von

Dynetics sind ultra-kompakte Miniaturantriebe,

die einen Kugelgewindetrieb

nahtlos in einen Schritt- oder

Servomotor integrieren. Durch diese

Bauweise entfallen traditionelle

Kupplungen, was die Verbindungslänge

um mehr als die Hälfte reduziert.

Der Flexible Link (FX-Serie)

stellt eine bahnbrechende Innovation

im Bereich der Miniaturantriebe dar.

Mit dem Bauteil FX (Flexible Link)

lassen sich Standardschrittmotren

aus dem NEMA-Bereich einfach

in einen Linearaktuator umbauen.

Dies ist beim Kunden und auch vom

Kunden vor Ort möglich.

Die FX-Serie integriert eine feste

Stützeinheit direkt in das Bauteil.

Dadurch wird der Kugelgewindetrieb

besonders kompakt mit der

ausgehenden Welle von Schrittoder

Servomotoren (Länge 15 bis

20 mm) verbunden. Dadurch reduziert

sich die Verbindungslänge drastisch

und beträgt weniger als die

Hälfte eines konventionellen Kupplungsaufbaus

bei gleicher modularer

Flexibilität. Der FX ist für den

direkten Anbau an NEMA 10- und

NEMA11 Servo- und Schrittmotoren

ausgelegt.

Kompakt und leistungsstark

Trotz ihrer kompakten Baugröße

ist die FX-Serie sehr leistungsstark

und erreicht eine Drehzahl bis zu

3.000 rpm und eine axiale Belastungsgrenze

bis 80 N.

Das Gehäuse ist aus schwarz

eloxiertem Aluminium gefertigt und

sorgt für Robustheit und Belastbarkeit.

Dieses Produkt gehört zu einem

flexiblen Konzept, das auf eine Vielzahl

von Motorvarianten angewandt

werden kann.

Kugelgewindetriebe

nach ISO-Norm (DIN)

KSS liefert nun auch Kugelgewindetriebe,

die der ISO-Norm (ISO

3408-2 Serie1 / DIN 69051-5) entsprechen.

Bei diesem Zirkulationssystem

werden die Kugeln innerhalb

der Mutter gezielt zurückgeführt.

Durch KSS-eigene Optimierungen

in der Kugelumlaufführung

werden ein niedriger Geräuschpegel

und eine hohe Zuverlässigkeit

im Dauerbetrieb erreicht.

Dynetics bietet

als Treiber für die linearen

Schrittmotor-Aktoren

folgende Lösungen an:

STP-Treiber

Dynetics bietet eine große Vielfalt

an STP-Treibern an, die für 5-Phasen-Schrittmotoren

optimiert sind,

beispielsweise für komplexe mehrachsige

Maschinenbewegungen

oder im kontinuierlichen Betrieb.

Ein Beispiel für komplexe

Anwendungen mit mehreren Achsen:

Wenn es um eine Lösung mit

geschlossenem Regelkreis zur Positionskorrektur

geht, bietet Dynetics

den STP-Treiber für 1-, 3-, oder

4-Axen an. Der STP-K52xx korrigiert

Positionsfehler automatisch,

indem er die tatsächliche Position

mit der Zielposition vergleicht, die

Abweichung berechnet und die

Motorstellung anpasst.

STP-K5241A

Der STP-K5241A ist ein hochpräzises

Motion-Control-Modul, das

für anspruchsvolle Positionierungsaufgaben

und Schrittmotoranwendungen

entwickelt wurde. Es zeichnet

sich durch seine Flexibilität bei

der Rückmeldung und einer kompakten

Bauweise aus.

Für Anwendungen, bei denen

ultrafeine Positionierung und sanfte

Bewegung unerlässlich sind, bietet

TPM moderne Treiber, die 5-Phasen

Schrittmotoren mit hoher Präzision

steuern. Der Bewegungscontroller

ist mit den Produkten der meisten

führenden Herstellern wie ACS,

Beckhoff, Omron, Keyence, Panasonic

und vielen mehr kompatibel.

6. DIN-Schienenhalterung

Der STP-K5241A unterstützt

sowohl externe Encoder-Rückkopplungssignale

von einem optischen

linearen Encoder als auch Signale

eines in einen Schrittmotor eingebetteten

Encoders.

Anwendungsbereiche:

• Medizinbereich mit

Mehrachsanwendungen

(seriell, Ethernet, EtherCAT,

CANopen)

• Halbleiterbestückung

• Wafer-Fertigung

• Dosierpumpen

• Abfüllanlagen

• Textilmaschinen

• Robotik und

• Prüf- und Inspektionssysteme

Videos:

STP-K511A mit optischer

linearer Skala:

https://youtube/wwaIvCG9jM4

STP-K511A mit optischer

Bogenskala:

https://youtube/K5fYqGMMFV0

STP-K5231A: Hochpräzise

Ausrichtung mit TPM EtherCAT

5-Phasen-Mehrachs-

Schritt antrieben:

https://youtube/Vs2QdtvfBis

STP-K5241A: EtherCAT

5-Phasen-Mehrachs-Vollschlussregelung

für Zielpositionskorrektur:

https://youtube/_82Ll1J6Dtk

Link zum Katalog:

https://www.dynetics.eu/

downloadfile/

6326fa0d94556295 ◄

Explosionsansicht der ultra-kompakten Miniaturantriebe der FX-Serie

Keyfeatures

1. EtherCAT 5-Phasen-bipolarer

Konstantstromantrieb

2. Erhältlich als 1- bis 4-Achsen-

Mikroschrittantrieb

3. Auflösung 500 ~ 40.000 PPR

4. DIP-Schalter zur Adresseinstellung

5. Support Encoder Feedback:

EA, EB und EZ


41

Aus Forschung und Technik

Drahtloses BCI-System ermöglicht erstmals

einem Schlaganfallpatienten

die gedankenbasierte Computersteuerung

Das vollständig implantierte, drahtlose BCI-System für die Schlaganfallrehabilitation macht erstmalig zusätzlich

die gedankenbasierte Computersteuerung möglich – ohne weiteren Eingriff oder zusätzliche Hardware.

Patienten während der BCI-Session: Der Patient

steuert mit seinen Gedanken einen Computer.

Das Teams mit dem Brain-Interchange-System vor Ort im OP (Marina Buchheit und Dr. Martin Schüttler)

Das BCI-System zur Implantation im OP

Die CorTec GmbH gab heute bekannt, dass der

erste Teilnehmer der NIH-geförderten klinischen

Studie der University of Washington erfolgreich

einen Computer allein durch Gedanken gesteuert

hat, einschließlich einer Demonstration des

Videospiels „Pong”. Dafür wurde dasselbe vollständig

implantierte, drahtlose Brain Interchange

System genutzt, das Monate zuvor zur Unterstützung

seiner Rehabilitation nach Schlaganfall

implantiert wurde. Dies ist der weltweit erste

dokumentierte Fall, in dem ein vollständig implantiertes,

drahtloses BCI-System bei ein und demselben

Patienten sowohl eine therapeutische

Gehirnstimulation als auch gedankenbasierte

Computersteuerung ermöglicht.

CorTec GmbH

www.cortec-neuro.com

Gedankenbasierte Computersteuerung

Während der BCI (Brain-Computer Interface)-

Sitzungen stellt sich der Studienteilnehmer die

Bewegung seines Arms vor, ohne diese tatsächlich

auszuführen. Das Brain Interchange-Implantat

erfasst die entsprechenden kortikalen Aktivitätsmuster

über die weichen, auf der Gehirnoberfläche

liegenden AirRay-Elektroden und überträgt

sie drahtlos an einen externen Computer.

Dort werden die Signale von Echtzeit-Algorithmen

dekodiert und in Steuerbefehle übersetzt.

Bereits innerhalb von zwei Stunden nach der

ersten Einführung in das Konzept konnte der

Teilnehmer das Videospiel „Pong“ allein durch

seine Gedanken steuern.

Doppelte klinische Fähigkeit

Ein besonderer Aspekt dieser Studie ist, dass

hierfür keinerlei Anpassung am implantierten

System erforderlich war. Dasselbe Brain Interchange-Implantat,

das für die therapeutische

Hirnstimulation bei der Schlaganfallrehabilitation

angewendet wurde, ermöglichte die neuronale

Dekodierung ohne jede Änderung von

Hardware oder chirurgischer Platzierung.

„Dies ist kein neues Produkt, sondern der

empirische Beweis für das, was wir seit über

einem Jahrzehnt aufbauen,” sagte Dr. Frank

Desiere, CEO von CorTec. „Dasselbe Implantat,

das dem ersten Studienteilnehmer geholfen

hat, nach seinem Schlaganfall motorische

Funktionen zurückzugewinnen, ermöglicht ihm

nun auch die Steuerung eines Computers allein

durch seine Gedanken. Uns ist keine andere

vollständig implantierte, drahtlose BCI-Plattform

weltweit bekannt, die diese doppelte klinische

Fähigkeit mit identischer Hardware gezeigt hat.”

Bewegungsintention

in Echtzeit dekodieren

„Unser implantierbares System ermöglicht

sowohl therapeutische Stimulation als auch die

Echtzeit-Dekodierung neuronaler Signale über

weiche Elektroden auf der Gehirnoberfläche,“

erklärte Dr. Martin Schüttler, CTO und Mitgründer

von CorTec. „Da wir dabei nicht in das Hirngewebe

einstechen müssen, kann unsere Technologie

sehr langfristig Signalstabilität gewährleisten.”

„Zum ersten Mal dekodieren wir in Echtzeit die

Bewegungsintention eines Schlaganfallpatienten

über ein vollständig implantiertes BCI – und die

Hirnsignale sind deutlich und konsistent,” sagte

Prof. Jeffrey Herron, Associate Professor für

Neurochirurgie an der University of Washington


Aus Forschung und Technik

Schematische Darstellung der Komponenten des BCI-Systems

School of Medicine. „Diese Technologie könnte

künftig Menschen mit verschiedensten neurologischen

Erkrankungen zugutekommen.”

Studie

Die BCI-Sitzungen erfolgten, nachdem der

erste Studienteilnehmer das Rehabilitationsprogramm

der laufenden Machbarkeitsstudie

neun Monate nach der Implantation abgeschlossen

hatte (clinicaltrials.gov - ID NCT06506279).

Die Studie wird gemeinsam von Dr. Jeffrey G.

Ojemann (University of Washington, UW) und

Dr. Steven C. Cramer (UCLA) geleitet.

Vollständig implantiertes,

drahtloses BCI-System

Mit dieser Demonstration ist Brain Interchange

das erste vollständig implantierte, drahtlose BCI-

System, das beim selben Patienten mit identischer

Hardware sowohl die therapeutische Induktion

CorTecs klinisches Programm

Die hier beschriebene BCI-Demonstration

ist ein erster Meilenstein auf dem Weg, die

Brain Interchange-Plattform in das Anwendungsfeld

von BCIs für schwer gelähmte

Patienten weiterzuentwickeln – mit dem

Ziel, ihnen durch Zugang zu digitalen Kommunikationstechnologien

die gesellschaftliche

Teilhabe wieder zu ermöglichen. Sie

steht für eine von vier Säulen der klinischen

Strategie von CorTec, die alle auf derselben

Brain Interchange-Plattform aufbauen:

Schlaganfallrehabilitation (laufende Studie

mit UW Medicine), Epilepsiemanagement

(laufende Studie mit der Mayo Clinic), BCI

bei Lähmung und schwerer Kommunikationsbeeinträchtigung,

sowie Behandlung

von Depressionen (geplante Studie mit

dem Universitätsklinikum Freiburg).


von Neuroplastizität als auch die gedankenbasierte

Computersteuerung ermöglicht. Mit dem

Fortschreiten des klinischen Programms etabliert

CorTec das Brain Interchange als Plattform für

eine neue Generation von Closed-Loop-Neurotherapien

– von Schlaganfallrehabilitation über

BCIs bei Lähmung bis hin zu Epilepsie und therapieresistenter

Depression.

Hinweis: Die in dieser Publikation beschriebene

Forschung wird vom National Institute of

Neurological Disorders and Stroke der National

Institutes of Health unter der Fördernummer

UH3NS121565 unterstützt. Der Inhalt liegt in der

alleinigen Verantwortung der Autoren und spiegelt

nicht notwendigerweise die offizielle Haltung

der National Institutes of Health (NIH) wider.

Über Brain Interchange

Brain Interchange ist die proprietäre Brain-

Computer-Interface-Plattform von CorTec – ein

vollständig implantierbares, drahtloses, bidirektionales

Closed-Loop-System für die langfristige

Erfassung neuronaler Signale und adaptive Stimulation

von Kortex und tieferen Hirnarealen.

Vollständig implaniertbares drahtloses BCI-System

Das in klinischer Prüfung befindliche System hat

eine kontinuierliche, stabile Betriebsdauer von über

500 Tagen nachgewiesen (Nature Scientific Data,

2025) und ist derzeit die einzige BCI-Plattform mit

einer FDA Breakthrough Device Designation speziell

für die therapeutische motorische Rehabilitation

nach Schlaganfall. Darüber hinaus wurde CorTec

von der US-amerikanischen FDA in das Total Product

Life Cycle Advisory Program (TAP) für BCIbasierte

Schlaganfallrehabilitation aufgenommen.

Link

www.brain-interchange.com

Wer schreibt

Die CorTec GmbH ist ein Neurotechnologieunternehmen

in der klinischen Entwicklungsphase,

gegründet 2010 in Freiburg. CorTec entwickelt

Brain Interchange, eine vollständig implantierbare,

bidirektionale BCI-Plattform, die derzeit

in den USA im Rahmen einer FDA-genehmigten

klinischen Studie evaluiert wird – als erstes

und einziges europäisches Unternehmen, das

dieses Entwicklungsstadium erreicht hat. ◄

43

Sicherheit

Manipulationsschutz im Fokus

Hersteller von Maschinen für die Produktion von Medizintechnik werden ab 2027 die neue EU-

Maschinenverordnung einhalten müssen. Bei der funktionalen Sicherheit gilt es nachzubessern –

durch effektiven Manipulationsschutz an der Maschine.

Protokollierung des Manipulationsschutzes und

der Codes. Nach der Inbetriebnahme der Anlage

oder des Systems können die Codes protokolliert

werden um zu kontrollieren, ob die Anlage

manipuliert worden ist.

Hersteller von medizinischen Produkten und

Geräten unterliegen verschiedenen – branchentypisch

strengen – Regularien. Für Maschinenbauer,

deren Anlagen in der Fertigung von Medizintechnik

zum Einsatz kommen, galt bisher unter

anderem die Maschinenrichtlinie 2006/42/EU,

deren Ursprung mittlerweile 20 Jahre zurückreicht.

Am 20. Januar 2027 wird die neue Maschinenverordnung

EU 2023/1230 verbindlich anzuwenden

sein.

Autor:

Matthias Höhl

Country Sales Manager Deutschland

Pizzato Deutschland GmbH

www.pizzato.com/de

Ziel ist es, europaweit einheitliche Sicherheitsstandards

für Maschinen und Software zu

schaffen. Die neue Verordnung soll auch neue

Risiken abdecken, die sich unter anderem durch

die jüngsten Fortschritte in der Mensch-Roboter-Zusammenarbeit

ergeben.

Die neue EU-Maschinenverordnung verknüpft

erstmals die funktionale Betriebssicherheit

eng mit der Cybersicherheit. Dies betrifft

somit die sogenannte Safety, also funktionale

Sicherheit oder Betriebssicherheit, und Security,

in diesem Fall Cybersicherheit. Die auf aktuellen

Stand gebrachte Verordnung fordert, dass

Sicherheitsfunktionen und Schutzeinrichtungen

sowohl physisch gegen mechanisches Umgehen

als auch gegen unbefugte digitale Zugriffe,

also Cyberangriffe oder Softwaremanipulation,

geschützt sein müssen.

Betroffene

Zu beachten ist ebenso, dass nicht nur Hersteller,

sondern sämtliche Akteure, die Maschinen

in der EU auf dem Markt bereitstellen,

in Verkehr bringen oder in Betrieb nehmen,

betroffen sind, also auch Händler, Importeure

und Bevollmächtigte. Wenn also ein Hersteller

oder Marktakteur ab dem 20. Januar 2027 eine

Maschine in Verkehr bringt, muss diese die neue

EU-Maschinenverordnung erfüllen. Dies unabhängig

davon, ob die verbauten Komponenten

bereits zu einem früheren Zeitpunkt entwickelt

oder zertifiziert wurden.

Neue Verordnung regelt

Manipulationsschutz detaillierter

Wesentliche Säulen in der neuen Regelung

betreffen neben der Verzahnung von Safety

und Security die technische Umsetzung an

Hardware und Software sowie die Risikobeurteilung.

Im Idealfall sollten Maschinenhersteller

die Anforderungen der kommenden Verordnung

jetzt schon berücksichtigen.

Was die Verzahnung von Safety und Security

betrifft, verlangt die neue EU-Maschinenverordnung

Schutz vor „Korrumpierung“, in der IT-Sprache

in Zusammenhang mit Datenbeschädigung

auch als „Korruption“ bekannt. Im Safety-Bereich

bedeutet dies, dass Funktionen wie beispielsweise

Not-Halt oder Schutztüren gegen vorsätzliche

oder versehentliche Änderungen und Manipulation

physisch resistent sein müssen. Hinsichtlich

Cybersicherheit wird ab 2027 eine Maschine

nur dann als CE-konform gelten, wenn die Steuerungssoftware

und Datenkommunikation gegen

digitale Manipulationen, also Cyberangriffe, die

den Betrieb gefährden, abgesichert sind.

Begrenzung

des „Manipulationsanreizes“

Die technische Umsetzung an Hardware

und Software erfordert zunächst eine Begrenzung

des „Manipulationsanreizes“, ein Begriff,

den das Berufsgenossenschaftliche Institut für

Arbeitsschutz (BGIA) geprägt hat. Bei der Hardwarekonstruktion

muss hierbei der Hersteller

evaluieren, ob die Bauweise einer Maschine,

etwa durch unpraktische Ergonomie, Mitarbeiter

dazu verleitet, aus Gründen der Bequemlichkeit

oder Zeiteinsparung, Schutzeinrichtungen

zu umgehen. Entscheidend ist hierbei,

es künftig zu erschweren, dass durch Manipulation

eine Umgehung sinnvoller Maßnahmen

für die Arbeitssicherheit möglich ist. Sensorik

und Verriegelungseinrichtungen (gemäß ISO

14119) müssen so installiert und codiert sein,

wie im Fall von hochcodierten RFID-Schalter,

dass sie nicht einfach mit Werkzeugen oder simplen

Ersatzmagneten überlistet werden können.

Sicherheitskritische Änderungen oder Eingriffe

in die Steuerungssoftware müssen zudem für

Sicherheits- und Wartungszwecke nachvollziehbar

protokolliert werden.

Hinsichtlich der Risikobeurteilung werden die

Hersteller gesetzlich verpflichtet sein, Cyber-

Risiken und potenzielle Missbrauchsszenarien

bereits vor dem Inverkehrbringen der Maschine in

ihrer Risikobeurteilung zu erfassen und entsprechende

Schutzmaßnahmen zu implementieren.

Problem: Bewusste Manipulation

Bewusste Manipulation von Maschinen ist ein

bekanntes Problem. Der Manipulationsschutz

ist ein entscheidender Aspekt der neuen EU-

Maschinenverordnung und verdient besonderes

Augenmerk. Wie bereits skizziert, geht es darum,

das bewusste Umgehen oder Deaktivieren von

Schutzeinrichtungen, wie etwa das Überbrücken

von Sicherheitsschaltern an Schutztüren, zu verhindern.

Ziel ist es, folgenschwere Arbeitsunfälle

zu vermeiden.

Anschlussleitungen mit Manipulationsschutz.

Dieser Manipulationsschutz muss zerbrochen

werden und demnach wird ersichtlich, dass

manipuliert wurde.


Sicherheit

Verschiedene Türzuhaltungssysteme

mit codiertem Manipulationsschutz der

Verschraubungen und hochcodierten

RFID-Verriegelungen

Auszug Türzuhaltung Portfolio mit

Manipulationsschutz und hochcodierten

Zuhaltungen

Diese gehen laut Branchenexperten auch

darauf zurück, dass ein Viertel aller Maschinen

in Betrieben bewusst manipuliert werden.

Die Manipulation und Umgehung von Sicherheitssystemen

wie Sicherheitsschaltern und

-sensoren gehört somit auch zu den Hauptursachen

für Arbeitsunfälle. Mit diesem Thema,

das ab 2027 noch strenger geregelt sein wird,

befasst sich bereits die Norm DIN EN ISO 14119

im Kapitel „Minimierung von Manipulationen“.

Diese zentrale Norm für Verriegelungseinrichtungen

enthält konkrete Vorgaben und Klassifizierungen,

um das Umgehen und die Fehlermaskierung

von Sicherheitsschaltern zu verhindern.

So verlangt sie, dass die Befestigungssysteme

von Sicherheitsgeräten an Schutzvorrichtungen

selbst nicht leicht zu entfernen sind, und

schlägt Lösungen wie One-Way-Schrauben,

Nieten oder andere nicht herkömmliche Befestigungssysteme

vor. Für Maschinenhersteller

ist dies nicht immer einfach zu bewerkstelligen

und erweist sich in der Praxis zudem nicht

immer als effektiv.

Diese bestehende, hier entscheidende Norm

DIN EN ISO 14119 entstand in enger Zusammenarbeit

mit Maschinensicherheitsexperten, woraus

zugleich marktreife Lösungen für den Manipulationsschutz

hervorgegangen sind. Diese gewinnen

nun zunehmend an Bedeutung, je näher

der Stichtag für die Umsetzung der neuen EU-

Maschinenverordnung rückt.


Alternativer Ansatz

für Manipulationsschutz

Ein alternativer Ansatz für den Manipulationsschutz

sind nicht entfernbare Schraubenabdeckungen.

Hierbei sind Kunststoffabdeckungen

so konzipiert, dass sie die Befestigungsschrauben

der Sicherheitseinrichtung abdecken

und nach dem Anbringen am Gerät nicht

mehr entfernt werden können. Dies wäre zwar

durch physische Zerstörung oder anderweitige

Beschädigung der Schutzabdeckung nach wie

vor möglich, würde aber deutliche Spuren von

Manipulation verursachen. Um die Manipulation

zusätzlich zu erschweren, sind Schutzabdeckungen

dieser Art nicht als Ersatzteil erhältlich,

da damit Eingriffe vertuscht werden könnten.

Nach einer Wartung wird die Maschine mit neuen

ordnungsgemäß kodierten Abdeckungen wieder

in Betrieb genommen. Es geht hierbei um

Abdeckungen von Maschinen oder Gefahrenbereichen,

die mit einer individuellen, eindeutigen

elektronischen oder physischen Kennung

(z. B. RFID, Magnetcodierung) versehen sind.

Manipulationsschutz erhöhen

Der Ansatz der nicht entfernbaren Schraubenabdeckungen

hat sich in der Praxis bereits

bewährt, sodass sich auf Betriebssicherheit spezialisierte

Anbieter Lösungen dieser Art gewidmet

haben. Bei der jüngsten Weiterentwicklung

dienen kodierte Schraubenabdeckungen

für Schalter und Betätiger dazu, den Manipulationsschutz

bestehender Standard-Schraubenabdeckungen

zu erhöhen. Jede kodierte

Schutzabdeckung ist mit einem anderen alphanumerischen

Code gekennzeichnet. Zwei

kodierte Abdeckungen für die beiden Befestigungsschrauben,

die auf dem Produkt angebracht

werden, ergeben jedes Mal einen anderen

Code. Wird eine Schutzabdeckung entfernt

und anschließend eine neue angebracht, entsteht

nicht derselbe Code, so dass eine Manipulation

erkennbar wird. Durch die Erfassung

der Daten der Schutzabdeckungen während

der Fertigstellung der Maschine, z. B. durch

Fotografieren der installierten Produkte, kann

jeder Austausch im Nachhinein erkannt werden.

Kodierte Schutzabdeckungen dieser Art können

Beispiel des Manipulationsschutzes: Kabelstecker

und Befestugungsschrauben sind durch codierte

Abdeckungen gesichert, welche nur durch

Beschädigung der Abdeckung lösbar sind.

daher auch als Ersatz für Standardabdeckungen,

falls diese verloren gehen, verwendet werden,

ohne dass dadurch der Manipulationsschutz

beeinträchtigt wird.

Kodierung

Die Kodierung, die auf jeder Schutzab deckung

angebracht ist, besteht aus einer Folge von alphanumerischen

Zeichen, wobei jedes Zeichen verschiedene

Werte annehmen kann, was insgesamt

eine fünfstellige Anzahl von Kombinationen

pro Schutzabdeckung ergibt. Bringt der Maschinenhersteller

zwei Schutzabdeckungen an, entsteht

ein Code mit mehr als einer Milliarde Kombinationen.

Zur Verbesserung der Lesbarkeit der

Codes wurden optisch ähnliche Zeichen wie die

Zahl Null/0 und der Buchstabe O entfernt. Laserbeschriftung

garantiert maximale Haltbarkeit und

Widerstandsfähigkeit der Kodierung.

Maschinenbauer

müssen zeitnah nachbessern

Die neue EU-Maschinenverordnung verknüpft

erstmals funktionale Betriebssicherheit eng mit

Cybersicherheit. Somit werden auch Hersteller

von Maschinen für die Produktion von Medizintechnik

ab Januar 2027 die neue EU-Maschinenverordnung

einhalten müssen. Dies erfordert

es, bei der Safety zeitnah nachzubessern.

Lösungen für effektiven Manipulationsschutz

an der Maschine gibt es bereits – und mit strengeren

Anforderungen werden hier praxistaugliche

neue Ansätze an Bedeutung gewinnen. ◄

Beispiel Schutzbereich einer Produktion bzw. Gefahrenbereiches mit abgesicherten Zugangstüren

45

Sicherheit

Ohne Security keine KI

Warum Cybersecurity der Schlüssel für KI-Anwendungen in der Medizintechnik ist

auf medizinische Diagnosen oder

Behandlungsprozesse. Ebenso entscheidend

ist daher, wer Zugriff auf

diese Daten hat und wie dieser kontrolliert

wird. Ohne klare Zugriffsregelungen

steigt das Risiko von

Manipulationen, Datenlecks oder

sogar gezielten Cyberangriffen,

die kritische Systeme beeinträchtigen

können.

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TQ-Systems GmbH

info@tq-group.com

www.tq-group.com

Ein KI-gestützter OP-Roboter,

ein intelligentes Monitoring-System

oder eine vernetzte Bildgebung

kann klinische Abläufe heute spürbar

verbessern. Solange die Systeme

vertrauenswürdig funktionieren.

Doch genau hier zeichnet sich

auch die größte Bedrohungslage

ab: Aus dem Gesundheits wesen

gingen zwischen Mitte 2023 und

Mitte 2024 141 Meldungen zu erheblichen

IT-Störungen oder -Ausfällen

beim BSI ein. Gleichzeitig spricht

das BKA bundesweit von zwei bis

drei schweren Ransomware-Angriffen

pro Tag.

KI in der Medizintechnik

braucht sichere Daten

KI-Modelle sind nur so gut wie

die Daten, mit denen sie trainiert

und betrieben werden. In der Medizintechnik

entsteht daraus ein Zielkonflikt:

Für leistungsfähige Anwendungen

wie automatisierte Patientenüberwachung

oder Medikamentenpläne

werden hochwertige Daten

benötigt. Gleichzeitig sind Gesundheitsdaten

aber besonders schützenswert.

Mit dieser Thematik beschäftigt

sich Sebastian Peralta Friedburg,

Experte für Cybersecurity, KI und

Software-Entwicklung beim Technologieunternehmen

TQ. Der Systemanbieter

für Electronics Engineering

und Manufacturing Services

verfügt über ein mehr als

300-köpfiges Team erfahrener Entwickler,

die unter anderem Hersteller

dabei unterstützen, Cybersecurity

von Anfang an zu denken

und so ihre Systeme – von der

Embedded-Lösung über die Gerätesoftware

bis hin zur Cloud Anwendung

– gemeinsam abzusichern.

Repräsentativ,

gut strukturiert

und nachvollziehbar

Peralta Friedburg erläutert: „Damit

erhobene Daten für das Training von

KI-Modellen geeignet sind, müssen

sie repräsentativ, gut strukturiert

und nachvollziehbar sein.“

Werden ungeeignete oder fehlerhafte

Trainingsdaten verwendet,

kann dies zu verzerrten Modellen

und falschen Entscheidungen führen

mit potenziellen Auswirkungen

Die drei Schutzziele

der Informationssicherheit

Für die Datensammlung und -verarbeitung

in KI-basierten Medizinanwendungen

gelten deshalb besondere

Anforderungen, die sich entlang

der klassischen Schutzziele der

Informationssicherheit strukturieren

lassen. Erstens Integrität: Daten

müssen integer und vor Manipulation

geschützt sein. Falsche Daten

können ein KI-System gefährlich verzerren

und zum Beispiel zu falschen

Vorhersagen führen. Zweitens Vertraulichkeit:

Der Zugriff auf Patientendaten

muss strikt kontrolliert und

abgesichert sein. Sensible Informationen

dürfen nur von autorisierten

Personen eingesehen oder verarbeitet

werden und sollten möglichst

anonymisiert oder pseudonymisiert

vorliegen. Drittens Verfügbarkeit:

Daten, Dienste und Geräte müssen

jederzeit erreichbar sein und

zugleich vor Ausfällen, Sabotage

und Ransomware geschützt werden.

Ganzheitliche

Sicherheitsmaßnahmen

Welche Maßnahmen sind also

aus Sicht von TQ notwendig, um

eine sichere Datensammlung zu

gewährleisten? „Wir unterscheiden

hier in drei Kategorien: technische,

organisatorische und regulatorische.

Nur durch ein stimmiges

Zusammenspiel von allen kann wirksame

Sicherheit erreicht werden“,

beschreibt Peralta Friedburg weiter.

Zu den technischen Grundlagen

gehören Ende-zu-Ende-Verschlüsselung

bei Übertragung und Speicherung

sowie Pseudonymisierung

oder Anonymisierung, damit Daten

für KI-Anwendungen nutzbar bleiben,

ohne direkten Personenbezug

offenzulegen.


Sicherheit

Rollenbasierte Zugriffsmodelle

und klare Verantwortlichkeiten

regeln, wer welche Daten sehen

oder verarbeiten darf; Zero-Trust-

Ansätze ergänzen dies, indem

jeder Zugriff konsequent geprüft

wird – unabhängig davon, von welchem

Netz, System oder Benutzer

er kommt. Besonders kritisch sind

zudem Schnittstellen: Werden medizinische

Daten zwischen Systemen

ausgetauscht, sollten ausschließlich

standardisierte und abgesicherte

APIs mit klar geregelter Authentifizierung

und Autorisierung eingesetzt

werden. Nur so lässt sich

verhindern, dass unsichere Integrationen

entstehen oder sensible

Daten durch fehlerhafte Implementierungen

unkontrolliert abfließen.

Organisatorisch sorgen Audits,

Trails und Monitoring dafür, dass

Datenzugriff nachvollziehbar bleibt

und Anomalien früh erkannt werden.

Ergänzend sind klar definierte

Zugriffsrechte und rollenbasierte

Berechtigungskonzepte essenziell.

So lässt sich sicherstellen, dass sensible

Informationen nur von autorisierten

Personen eingesehen oder

verarbeitet werden.

Schulungen für Klinik- und IT-

Personal sorgen für einen sicheren

Umgang mit Daten oder Cyberrisiken.

Ebenso wichtig sind Incident-Response-Pläne:

Sie sollten

nicht nur dokumentiert sein, sondern

regelmäßig geübt werden, damit im

Ernstfall klar definiert ist, wie Systeme

isoliert, Schäden begrenzt und

der Betrieb strukturiert wiederhergestellt

wird.

Auch regulatorisch besteht ein

klarer Rahmen, der „Privacy and

Security by Design“ voraussetzt.

Im Medizinprodukterecht wird IT-

Sicherheit zunehmend als verbindlicher

Bestandteil vernetzter Medizinprodukte

verankert. So definieren

die MDR sowie die Norm

IEC 81001-5-1 konkrete Anforderungen

an die Cybersecurity von

Medizinprodukten, während die

DSGVO unter anderem das Prinzip

der Datenminimierung festschreibt.

Hinzu kommen allgemeine Vorgaben

für vernetzte Produkte wie der Cyber

Resilience Act (CRA) und – je nach

Gerätetyp – die Radio Equipment

Directive (RED). Hersteller müssen

damit Security nicht nur umsetzen,

© designbyfreepik

sondern auch nachvollziehbar dokumentieren

und über den gesamten

Produktlebenszyklus pflegen.

Security by Design

mit DevSecOps

Mit KI steigt die Veränderungsgeschwindigkeit:

„Cyberbedrohungen

entwickeln sich ständig weiter, leistungsfähigere

KI-Modelle kommen

hinzu und damit auch neue regulatorische

Anforderungen“, warnt der

Software-Experte. „Deshalb haben

wir uns in der Entwicklung bei TQ

dem ganzheitlichen Ansatz des

Secure Software Development Lifecycle

verschrieben.“ Konkret nutzt

das Unternehmen ein DevSecOps

(Development, Security, Operations)

Framework. Hierbei handelt

es sich um ein kontinuierliches Entwicklungs-

und Betriebsmodell,

was Cybersecurity als laufenden

Prozess und nicht als einmaligen

Zyklus versteht. Praktisch bedeutet

das: Security-Anforderungen werden

früh in Architektur und Design

verankert, Security-Tests werden

in Build- und Testketten automatisiert,

und der Betrieb wird durch

Schwachstellenmanagement, geregelte

Update-Prozesse und kontinuierliches

Monitoring flankiert, um

das System stetig zu verbessern.

Warum sich Security

früh lohnt

Neben Patientensicherheit und

Compliance spricht ein weiteres

Argument für „Security early“:

Kosten. Je später Schwachstellen

gefunden und behoben werden,

desto teurer wird es technisch, organisatorisch

und im Zulassungsprozess.

Genau hier setzt das „Shiftleft“-Prinzip

an, was auch vom Technologieführer

angewendet wird:

Sicherheitsanforderungen, Tests

und Prüfungen werden im Entwicklungsprozess

bewusst nach vorne

verlagert, also bereits in Architektur,

Design und frühe Entwicklungsphasen

integriert, statt erst am Ende

vor der Zulassung oder im Feldbetrieb

adressiert zu werden. Das

reduziert Risiken, erhöht die Qualität,

verhindert Rework und unangenehme

Überraschungen bei den

Zulassungen. Als Ergebnis reduziert

sich die Time-to-Market, auch wenn

die Planung und Entwicklungsphase

in erster Instanz länger und aufwendiger

werden.

End-to-End-Expertise

bei TQ

KI in Medizinanwendungen eröffnet

große Chancen, geht jedoch

zugleich mit hohen Anforderungen

an Sicherheit, Rechenleistung und

regulatorische Konformität einher.

Um diese Komplexität beherrschbar

zu machen, empfiehlt es sich,

auf erfahrene Partner mit entsprechender

Expertise zu setzen.

TQ begleitet als zuverlässiger

Systemanbieter Hersteller über

den gesamten Produktlebenszyklus

hinweg – angefangen bei Requirements

Engineering oder Anforderungserklärungen

bis hin zu Beratungsworkshops.

Kunden profitieren

dabei besonders von der engen

interdisziplinären Zusammenarbeit

(Cybersecurity, KI, Software

etc.) und dem 360-Grad-Ansatz

des Unternehmens. Dazu gehören

nämlich neben der ganzheitlichen

Entwicklung auch eine umfassend

zertifizierte Fertigung, ein akkreditiertes

Prüflabor und After-Sales-

Services inklusive Obsoleszenz

Management für nachhaltige, resiliente

Elektronik.

„Bei TQ verfügen wir nicht nur

über die notwendigen Kapazitäten,

sondern auch über mehr als

30 Jahre Erfahrung und zahlreiche

erfolgreiche Medizinprojekte, um in

einem so anspruchsvollen Umfeld

wie der Medizintechnik sichere

Systeme zu entwickeln“, betont

Sebastian Peralta Friedburg. ◄


47

Medical-PCs/SBC/Zubehör

Herausragende Grafik- und AI-Leistung

für anspruchsvolle industrielle Anwendungen –

Designed in Germany

Kontron präsentiert K4131-Px mITX Industrial Motherboard mit AMD Ryzen AI Embedded P100 Prozessoren

Kontron, ein weltweit führender

Anbieter von IoT/Embedded Computer

Technology (ECT), stellt mit

dem K4131-Px ein leistungsstarkes

mITX-Industrial-Motherboard vor,

das auf der neuen AMD Ryzen AI

Embedded P100 Processor Series

basiert.

Kontron Europe GmbH

www.kontron.de

Das Board wurde speziell für

anspruchsvolle industrielle Edgeund

AI-Anwendungen entwickelt

und kombiniert hohe Rechenleistung,

exzellente Grafikperformance

und modernste AI-Beschleunigung

auf kleinstem Raum.

Durch die Kombination aus leistungsstarker

AI-Beschleunigung,

Multi-Display-Unterstützung und

industrieller Langzeitverfügbarkeit

adressiert das K4131-Px auch

anspruchsvolle medizintechnische

Anwendungen, beispielsweise in

der bildbasierten Diagnostik, im

Patientenmonitoring oder in intelligenten

Medical-Edge-Systemen.

Herausragende

Grafik- und AI-Leistung

Dank der AMD Ryzen AI Embedded

P100 Prozessoren bietet

das K4131-Px eine herausragende

Grafik- und AI-Leistung und eignet

sich ideal für visuelle Datenverarbeitung,

Machine Vision, Edge-AI,

Automatisierung und smarte industrielle

Systeme. Die integrierte AI-

Engine ermöglicht effiziente Inferenz

direkt am Edge, reduziert Latenzen

und minimiert den Bedarf an Cloud-

Ressourcen.

Designed in Germany

Das K4131-Px ist „Designed in

Germany“ und steht für höchste

Entwicklungsqualität, Langzeitverfügbarkeit

und industrielle Zuverlässigkeit

– zentrale Anforderungen

für professionelle Embedded-

Lösungen.

Ein besonderes Merkmal des

Boards ist seine hohe Flexibilität

bei der Systemintegration. Es unterstützt

bis zu vier DisplayPort-Ausgänge

sowie LVDS und embedded

DisplayPort (eDP) und eignet sich

damit ideal für Multi-Display- und

HMI-Anwendungen. Für Speicherund

Erweiterungsanforderungen

stehen bis zu vier M.2-Slots zur

Verfügung, die unter anderem für

schnellen Storage, Multi-Purpose-

Erweiterungen, Wireless-Lösungen

oder 5G-Konnektivität genutzt werden

können.

Weitere industrielle

Schnittstellen

Darüber hinaus verfügt K4131-Px

über weitere industrielle Schnittstellen,

darunter bis zu vier COM-

Ports zur einfachen Anbindung von

Legacy- und Feldgeräten. Der Weitbereichseingang

von 9 bis 34 V

gewährleistet einen stabilen Betrieb

auch in anspruchsvollen industriellen

Umgebungen mit variierenden

Versorgungsspannungen.

Zum neuen K4131-Px Motherboard

gibt es ein SMARTCASE

S740. Es bietet eine optimal abgestimmte

Gehäuselösung für industrielle

Anwendungen und ermöglicht

eine schnelle Systemintegration.

Mit dem K4131-Px erweitert Kontron

sein Portfolio um ein zukunftssicheres,

leistungsstarkes mITX-

Motherboard, das höchste Anforderungen

an Performance, Konnektivität

und Flexibilität erfüllt. ◄

Medical Panel-PCs für Klinik, Pflege und mobile Visitenwagen

Medico 22U und Medico 24U mit Intel Core Ultra 5 225U

ICO Innovative Computer GmbH

www.medical-computer.de

Mit den Modellen Medico 22U

und Medico 24U stehen zwei Medical

Panel-PCs für Arbeitsplätze im

Gesundheitswesen zur Verfügung,

bei denen hygienische Oberflächen,

eine zuverlässige Bedienung

und eine stabile IT-Infrastruktur im

Mittel punkt stehen. Die Geräte sind

als 21,5- beziehungsweise 23,8-Zoll-

Systeme ausgeführt und kombinieren

ein Full-HD-Display mit kapazitivem

PCAP-Multitouch. Damit eignen

sie sich für Anwendungen wie

KIS, PACS, Dokumentation, Medikationsprozesse

und den Einsatz


Einstieg in einen neuen Standard

Medical-PCs/SBC/Zubehör

TQ setzt auf OSM und nutzt erstmals den SGET-Standard OSM für ein einlötbares Embedded-Modul

auf Basis des neuen Sitara AM62L von Texas Instruments

Technologiedienstleister TQ, einer

der führenden Embedded-Computing-Spezialisten,

erweitert mit

TQMa62LxxOA-S sein Arm-Produktportfolio

um ein Löt-Modul im

OSM-Size-S-Format. Es basiert auf

Texas Instruments neuer AM62L-

Applikationsprozessor-Familie und

eignet sich für eine Vielzahl preissensitiver

Anwendungen aus den

Bereichen HMI, Medical, Gebäudeautomation

und Energie-Infrastrukturtechnik.

TQ-Group

www.tq-group.com

„Wir waren bei der Standardisierung

von OSM durch die SGET von

Anfang an mit dabei – haben aber

auf die Konvergenz der Kundenbedürfnisse,

des Halbleiter-Feature-Sets

und der Kosten gewartet,“

erklärt Andreas Willig, Produktmanager

von TQ-Embedded. „Jetzt

wo alles zusammenpasst, können

wir unseren Kunden eine leistungsfähige

Lösung zu einem attraktiven

Preis anbieten.“

Erster offener Standard

für lötbare BGA-Mini-Module

Die Open-Standard-Module-

Spezifikation ist der erste offene

Standard für lötbare BGA-Mini-

Module. Er ersetzt nicht die bestehenden

Steckverbinder basierten

Module, sondern ergänzt die bestehenden

Standards und Lösungen.

Es sind vier Größen definiert

und die Schnittstellen variieren je

nach Größe des Open Standard

Moduls in Art und Anzahl. Module

ab Größe S bieten beispielsweise

Videoschnittstellen.

Das neue Modul TQMa62LxxOA-S

im Size-S-Format (30 mm x 30 mm)

nutzt die kostengünstige und leistungsoptimierte

AM62L-Familie

von Texas Instruments. Die für die

Linux-Anwendungsentwicklung optimierten

Prozessoren sind mit einem

oder zwei Arm Cortex-A53 Kernen

(1,25 GHz) und integrierten Funktionen

wie Multimedia-DSI/DPI-

Unterstützung, integriertem ADC,

effizienten Energiesparmodi und

umfangreichen Security-Funktionen

ausgestattet.

Breite Schnittstellenvielfalt

Damit verfügt TQMa62LxxOA-S

über eine breite Schnittstellenvielfalt,

darunter 2x Gbit-Ethernet-Switch

(TSN), 3x CAN-FD, 2x USB 2.0,

8x UART, 5x I²C, 4x SPI und eine

Display-Ansteuerung via DSI. Hinzu

kommen bis zu 2 GByte LPDDR4-

Speicher und bis zu 128 GByte

eMMC (256 GByte mit 3D NAND).

Die sehr geringe Leistungsaufnahme

von typischerweise 1 W bis 2 W

erlaubt den Einsatz in Handheld-

oder batteriebetriebenen Geräten.

Mit einem Standard-Temperaturbereich

von -25 °C bis +85 °C und

einem optional erweiterten Temperaturbereich

von -40 °C bis +85 °C

ist TQMa62LxxOA-S auch geeignet

für Anwendungen in rauen Umgebungen.

Starterkit

Das zum TQMa62LxxOA-S passende

Starterkit STKa62LxxOSM-S

dient zur Evaluierung und zum vereinfachten

Entwicklungseinstieg: Die

im Starter-Kit enthaltenen Komponenten

bilden ein modulares System,

mit dem Kunden ihre Produktideen

verwirklichen können. Zur Entwicklung

ihrer eigenen Hardware können

sie die zertifizierten und qualifizierten

Schaltungskomponenten

des Starter-Kits in ihren Designs

verwenden.

Für eine noch schnellere Timeto-Market

kündigt Andreas Willig

ein weiteres Produkt auf Basis

des TQMa62LxxOA-S an: „Wir

werden das OSM-Modul für einen

Single Board Computer nutzen,

um Kunden eine noch höher integrierte

Lösung anbieten zu können.

Wir setzen dabei auf das Format

100 mm x 100 mm für eine kompakte

Bauweise mit den branchenüblichen

Steckverbindern für die

Schnittstellen.“ ◄

auf mobilen Visitenwagen. Zu den

prägenden Merkmalen zählen das

lüfterlose Design, ein antibakteriell

ausgeführtes Gehäuse, die nach

IP65 geschützte Front sowie medizinisch

relevante Zertifizierungen wie

EN60601-1. Hinzu kommen drei Hot-

Swap-Akkus, die den flexiblen Einsatz

im klinischen Alltag unterstützen.

Für moderne Medical-IT-

Anwendungen

Technisch setzen beide Medical

Panel-PCs auf den Intel Core

Ultra 5 225U mit bis zu 4,8 GHz.

Der Prozessor bildet die Grundlage

für eine flüssige Nutzung moderner

Medical-IT-Anwendungen, etwa

in der digitalen Patientenakte, bei

der Befunddokumentation oder in

klinischen Informationssystemen.

Die Standardausstattung umfasst

16 GB RAM sowie eine 256 GB

SSD. Für steigende Anforderungen

lässt sich der Arbeitsspeicher

auf bis zu 96 GB ausbauen, optional

ist zudem RAID 1 möglich.

Zur weiteren Ausstattung gehören

zwei 2,5-Gigabit-LAN-Anschlüsse,

WLAN, HDMI, USB 2.0, USB 3.2

Gen 2 Typ A, USB 3.2 Gen 2 Typ C

sowie eine serielle Schnittstelle,

die als RS232, RS422 oder RS485

nutzbar ist. Als Betriebs systeme

stehen Windows 10 IoT und Windows

11 IoT zur Wahl, Windows 11

wird unterstützt.

Vielseitig einsetzbar

Im praktischen Einsatz decken

die Systeme typische Anforderungen

in Klinik, Pflege und Medizintechnik

ab. Durch die Kombination

aus lüfterlosem Betrieb, präzisem

Multitouch und kompaktem VESA-

100-Format lassen sich die Panel-

PCs in Stationszimmern, Pflegearbeitsplätzen,

Behandlungsräumen

oder an Tragarmsystemen

und Wandlösungen integrieren. Der

Medico 22U empfiehlt sich dort, wo

ein platzsparendes 21,5-Zoll-Format

gefragt ist, während der Medico 24U

mit 23,8 Zoll mehr Bildschirmfläche

für informationsintensive Anwendungen

bietet.

Beide Modelle gehören zum

Medical-IT-Sortiment von ICO und

sind über den ICO-Onlineshop

erhältlich. ◄


49

Bedienen und Visualisieren

ANZEIGE

HAPTIC-FORCE TOUCH –

Wenn Glas plötzlich zurückspricht

Touchscreens sind glatt, elegant, minimalistisch – und taktil ungefähr so kommunikativ wie eine Glasfassade.

Seit der ersten kapazitiven Oberfläche begleitet uns deshalb dieselbe Frage: Warum fühlt sich das nach nichts an?

HUI statt GUI

Mit dem Haptic User Interface

(HUI) beginnt die nächste Evolutionsstufe

nach der klassischen GUI.

Wenn visuelle und auditive Kanäle

ausgereizt sind, bleibt der Tastsinn

als unterschätzte High-Bandwidth-

Schnittstelle zwischen Mensch und

Maschine. Und nein – wir reden

hier nicht über vibrierende Smartphones,

die sich anfühlen wie ein

aufgeregtes Insekt im Aluminiumgehäuse.

Es geht um kontrollierte,

physikalisch modellierte Interaktion

mit definierter Dynamik und reproduzierbarem

Kraftprofil.

NEXT SYSTEM

Vertriebsges.m.b.H.

info@nextsystem.at

www.nextsystem.at

Von 2D

zu fühlbarer Interaktion

Jede mechanische Taste liefert

implizit einen Auslösepunkt, eine

Rückstellkraft, ein Kraft-Weg-Diagramm

und eine klare Bestätigung.

Touchscreens haben das zugunsten

des Designs aufgegeben. Unsere

HAPTIC-FORCE TOUCH-Lösungen

holen diese physikalische Intelligenz

zurück – realisiert mit nur 0,2 mm

Hub, minimale Mechanik, aber maximaler

Effekt.

Plane Glasflächen werden zu

modellierbaren Interaktionsräumen.

Aus 2D wird 3D – durch Kraft und

präzises haptisches Feedback. Das

Ergebnis ist nicht nur ein fühlbarer

Impuls, sondern ein konsistentes

Interaktionserlebnis.

Force Sensing –

weil Präzision entscheidend ist

In industriellen Anwendungen

darf eine Fehleingabe kein lapidares

„Hoppla“ sein. Produktionsstillstand,

Sicherheitsrisiken oder kritische

medizinische Situationen sind reale

Konsequenzen. Durch integriertes

Force Sensing ist die Auslösekraft

frei definierbar. Ein Touch ist nicht

automatisch ein Befehl. Der Cursor

kann sich bewegen, ohne ein

Event auszulösen. Erst beim Erreichen

einer definierten Kraft wird die

Aktion ausgeführt. Unterschiedliche

Kraftstufen können unterschiedliche

Funktionen triggern. Das erhöht

nicht nur die Präzision der Interaktion,

sondern auch die Sicherheit auf

100 %: Unbeabsichtigte Eingaben

sogenannte „Ghost Touches“ sind

systembedingt ausgeschlossen –

für eine eindeutig validierte und

reproduzierbare Bedienung. Der

Touchscreen unterscheidet plötzlich

zwischen Hover, Soft Touch,

Confirmed Press oder Hard Press

– Willkommen in der dritten Interaktionsdimension!

Aktuatorik

mit Systemansatz –

das Herzstück

des fühlbaren Displays

Je nach Anwendung setzen wir

unterschiedliche haptische Technologien

ein und wählen stets die

Lösung, die funktional und systemisch

am besten passt. Im Schwerpunkt

arbeiten wir mit Piezo-Aktuatoren,

die durch hohe Dynamik

und eine breite Frequenzbandbreite

besonders präzise und vielseitige

Haptikprofile ermöglichen. Darüber

hinaus stehen – abhängig von

Anforderungen wie Hub, Kraft, Bauraum

oder Energieeffizienz – weitere

Aktuatorprinzipien sowie passive

haptische Elemente zur Verfügung.

Entscheidend ist nicht die

einzelne Technologie, sondern das

optimale Zusammenspiel aus Aktuatorik,

Sensorik, Software und UX.

Wenn Hinsehen

keine Option ist

In Maschinensteuerungen, Medizingeräten,

Offroad-Fahrzeugen

oder sicherheitskritischen Umgebungen

reduziert haptisches Feedback

die kognitive Belastung und

erhöht die Sicherheit. Mit HAPTIC-

FORCE TOUCH wird Bedienung

ohne permanente visuelle Fixierung

möglich. Speziell für blinde und

sehbehinderte Menschen entsteht

eine zusätzliche taktile Informationsschicht

– etwa bei Aufzügen,

Bankomaten oder Ticketautomaten.

Mehr als ein Effekt:

ein System

Ein technisch perfektes Signal

fühlt sich nur dann richtig an, wenn

Mechanik, Signalverlauf, Masse und

subjektive Wahrnehmung zusammenpassen.

Deshalb denken wir

ganzheitlich – in Systemen statt in

Einzelkomponenten.


Bedienen und Visualisieren

HAPTIC STARTER KIT –

Fühlen statt nur lesen

Haptik versteht man am besten durch

Erleben. Das Haptic Evolution Kit bietet

dafür einen schnellen und praxisnahen

Einstieg in unsere HAPTIC-

FORCE TOUCH-Technologie - basierend

auf dem Piezo Actuator M1. Der

M1 zeichnet sich durch große Auslenkung,

hohe Beschleunigung und sehr

schnelle Reaktionszeiten aus. Integrierte

CapSense- sowie Piezo-Sensing-Funktionen

ermöglichen eine präzise

Interaktionserfassung direkt im

Aktuator. Mit kompakten Abmessungen

von 22 x 22 x 10 mm (plus Anschlusskabel),

einem Gewicht von nur 5 g

und einem Temperaturbereich von

-30 °C bis +80 °C eignet sich der M1

für anspruchsvolle Industrie-, Medizinund

Automotive-Anwendungen. Das

Kit enthält vier Piezo Actuator M1

mit Controller, Kabelsatz, integrierter

kapazitiver Kraftsensorik sowie einem

mechanischen Befestigungsgehäuse.

Die Inbetriebnahme erfolgt als Plugand-Play-Lösung

mit einem 7”-Display-

Touch-Assembly oder modular über ein

Breakout-Board für andere Formate.

Anschließen, parametrieren –

und erleben, wie Glas plötzlich antwortet!

◄

Individuelle Frontglas-Lösungen

Displays mit Frontscheiben nach Maß

Die Qualität eines Displays wird

maßgeblich durch das Frontglas

bestimmt. Display Visions bietet in

diesem Bereich individuelle Lösungen

und Schutzkonzepte an, die in

enger Abstimmung mit den Kunden

entwickelt werden.

Seit beinahe 50 Jahren widmet

sich die Display Visions GmbH der

Entwicklung und Produktion maßgeschneiderter

Display-Lösungen

für anspruchsvolle Anwendungen

in der Industrie.

DISPLAY VISIONS GmbH

www.lcd-module.de

Mit einem breiten Sortiment an

ad hoc lauffähigen Grafik displays

und Anzeigen bedienen die Spezialisten

aus dem Münchner Westen

eine Vielzahl von Branchen — von

der Prozessautomatisierung über

den Maschinenbau bis bin zur Messund

Medizintechnik. Dabei haben

sie aber immer die spezifischen

Bedürfnisse ihrer Kunden im Fokus.

Das gilt auch für die Frontscheiben:

Sie können nach Kundenwunsch

beschriftet, bedruckt und in

beinahe beliebige Maße oder Formen

geschnitten werden. Gewölbte

Gläser sind ebenso möglich wie

präzise Durchbrüche oder Bohrungen

– etwa für die Montage von

Sensoren, Leuchtdioden, mechanischen

Tastern, Schaltern oder speziellen

Anschlüssen. Alle Designvorgaben

werden exakt umgesetzt.

Robust für den Außeneinsatz

Besonders im rauen Außendienst

sind Displays unter Umständen auch

starken physischen Belastungen

ausgesetzt. Deshalb versiegelt

Display Visions seine Produkte bei

Bedarf auch staub- und wasserdicht

gemäß einschlägiger Schutzarten,

wie sie etwa in der ISO-20653 (DIN

EN 60529) definiert sind.

IEC 62262

Die Widerstandsfähigkeit elektrischer

Betriebsmittel gegen Schlagund

Stoßbeanspruchung klassifiziert

die International Electrotechnical

Commission in ihren IK-Stoßfestigkeitsgraden

(IEC 62262). Diese

Norm beschreibt standardisierte

Prüfverfahren und Schutzklassen

(IK00 bis IK10), um die Eignung von

Geräten für verschiedene Umgebungsbedingungen

zu bewerten.

Display Visions entwickelt in enger

Abstimmung mit den Kunden individuelle

Lösungen, die den spezifischen

Anforderungen des Einsatzgebiets

entsprechen, von der Materialauswahl

bis zur konstruktiven

Auslegung. So wird sichergestellt,

dass die Displays nicht nur den normativen

Vorgaben genügen, sondern

auch den praktischen Herausforderungen

im Feld standhalten.

Sonneneinstrahlung

Auch starke Sonneneinstrahlung

belastet elektronische Displays:

Sie beeinträchtigt nicht nur

deren Ablese fähigkeit, sondern

führt durch ihren ultravioletten

Anteil langfristig auch zu Ausbleichen

und Vergilben. Im schlimmsten

Fall können sogar Funktionsstörungen

auftreten.

Die Experten von Display

Visions begegnen dieser Herausforderung

mit maßgeschneiderten

Schutzkonzepten, die etwa hohe

Bildschirmhelligkeit für optimale

Sichtbarkeit, UV-absorbierenden

Klebstoff zum Schutz vor schädlicher

Strahlung, spezielle Filterfolien

zur Entspiegelung sowie

getemperte Gläser für mechanischen

Schutz und thermische

Stabilität kombinieren.

Der individuelle Bedarf

Bei Display Visions steht der individuelle

Bedarf im Mittelpunkt – wenn

möglich mit Standarddisplays, aber

auch maßgeschneiderten Displaylösungen,

die genau auf die Anforderungen

einer Applikation passen.

Ein erfahrenes Team arbeitet

eng mit seinen Kunden zusammen,

um technische Präzision, kurze Lieferzeiten

und langfristige Verfügbarkeit

zu garantieren. Als flexibler

Mittelständler ist die Display Visions

GmbH Ihr persönlicher Ansprechpartner

– von der Idee bis zur perfekten

Umsetzung. ◄


51

Sensoren

Hygienisch, platzsparend, präzise

Schaumerkennung ohne Kompromisse

Mit seinem kompakten Design lässt sich der QCRC auch in beengten

Bauräumen integrieren. © EBE Elektro-Bau-Elemente GmbH

Mit der QCRC-Serie präsentiert

EBE sensors + motion eine

neue Lösung für die Prozessüberwachung,

die sich insbesondere in

sensiblen Produktionsumgebungen

als wegweisend erweisen dürfte.

EBE

Elektro-Bau-Elemente GmbH

www.ebe.de

Die Sensoren der Reihe arbeiten

durch geschlossene Gefäßund

Schlauchwände hindurch und

ermöglichen eine eindeutige Unterscheidung

zwischen Luft, Schaum

und Flüssigkeit – vollständig berührungslos.

Schaum gilt in vielen Industriezweigen

als kritischer Prozessfaktor.

Insbesondere in Laborumgebungen

kann er die Stabilität und Effizienz

von Abläufen empfindlich stören.

Besonders deutlich zeigt sich das

Problem in vollautomatisierten Laborarbeitsstationen

oder Bioreaktoren.

Diese Anlagen sind nicht nur hochkomplex

und kosten intensiv, sondern

vor allem im Bereich des Deckels eng

bestückt mit einer Vielzahl an Sensoren

und Komponenten. Zusätzliche

Einbauten an dieser Stelle verschärfen

die Platzproblematik erheblich.

Hinzu kommt die hohe Anforderung

an die Hygiene. Da die Prozessmedien

nicht mit Fremdstoffen in Kontakt

kommen dürfen, sind kontaktlose

Sensorlösungen gegenüber

klassischen Lösungen, die direkt

in das Medium eintauchen, klar im

Vorteil. Gleichzeitig ist eine Reinigung

im Falle von Überschäumen

aufwendig und mit teuren Stillstandzeiten

verbunden.

Präzision durch

kombinierte Messverfahren

Die QCRC-Sensoren liefern kontinuierliche

Echtzeitinformationen

über den aktuellen Medienzustand

und sichern so Prozesse zuverlässig

ab. Die Technologie basiert auf der

gleichzeitigen Erfassung kapazitiver

und konduktiver Parameter. Dieses

Zusammenspiel ermöglicht eine stabile

Differenzierung zwischen Luft,

Schaum und Flüssigkeit auch dann,

wenn die Umgebungsbedingungen

schwanken oder die Prozessführung

besonders anspruchsvoll ist.

Hiermit lässt sich eine eventuelle

Schaumbildung überwachen. Der

Sensor detektiert jedoch auch, ob

ein Behälter mit Flüssigkeit, Schaum,

pulverförmigen Medien oder eben

Luft gefüllt ist. Damit eröffnen sich

für Hersteller neue Möglichkeiten,

um Sicherheit und Effizienz im Produktionsprozess

zu erhöhen.

Kompaktes Format

erleichtert Integration

Die gesamte Messstruktur ist im

Sensormodul selbst untergebracht.

Mit Abmessungen von lediglich 30

x 30 Millimetern lässt sich die Technologie

auch in sehr beengte Bauräume

integrieren. Über eine standardisierte

I²C-Schnittstelle stehen

Messwerte unmittelbar nach dem

Einbau bereit, was eine schnelle

Inbetriebnahme und eine einfache

Einbindung in bestehende Systeme

ermöglicht. Für Forschung und Entwicklung

stellt EBE ein Evaluation Kit

bereit, das sämtliche Komponenten

für die direkte Inbetriebnahme enthält.

Damit lässt sich die Sensorik

innerhalb kurzer Zeit in bestehende

Testumgebungen einfügen. Hersteller

können so frühzeitig Erfahrungen

sammeln und die Eignung

der Technologie für ihre spezifischen

Prozesse validieren. ◄

Absolut Induktiv-Drehgeber

Posic präsentiert den

Absolut Drehgeber Bausatz

AP9600C mit SSI-Schnittstelle,

Auflösung bis 22 Bit und

Maximalgeschwindigkeit bis

23.000 UPM. Die Abmessungen

sind nur 20 x 20 x 3,5 mm, mit

einer Scheibendicke von 0,9 mm

liegt die Einbau-Höhe unter 5 mm.

Dank Wirbelstrom-Messprinzip

ist der Encoder robust gegenüber

Staub, Partikel, Öl, Fett, Flüssigkeiten

und außerdem immun

gegen Magnetfelder. Dies bedeutet,

dass der Encoder problemlos

ohne magnetische Abschirmung

in einem Direkt-Antrieb eingebaut

werden kann.

Der Encoder kann entweder

werksseitig programmiert oder

vom Kunden nach Einbau in seiner

Anwendung durch die Programmierung

angepasst werden.

Zielmärkte sind Robotik, Industrie-Automation,

Elektromobilität,

Drohnen, Medizintechnik,

Agrotechnologie usw.

Der AP9600C Induktiv- Encoder,

Scheiben und das dazugehörige

Programmier-Tool sind ab Lager

lieferbar und können online bestellt

werden.

POSIC SA

info@posic.com

www.posic.com


Sensoren

Umfassende Sensorplattform

mit vielen Varianten

AMS 6832 Drucksensoren – Vielseitig wie ein Taschenmesser

© Analog Microelectronics GmbH

Abgestimmtes Starter Kit

Um die Inbetriebnahme und erste

Tests mit dem AMS 6832 möglichst

einfach und zeitsparend zu gestalten,

bietet Analog Microelectronics

ein auf den AMS 6832 abgestimmtes

Starter Kit an. Dieses ermöglicht

neben der Druck- und Temperaturmessungen

auch die Visualisierung

und Aufzeichnung der gemessenen

Daten, die Änderung der I 2 C-

Adresse und die Einstellung des

Oversampling-Modus für die Bildung

eines gleitenden Mittelwerts

im Sensor zur Rauschreduktion. ◄

Der Hersteller Analog Microelectronics

GmbH erweitert seine

AMS 6832 board-mount Drucksensor

serie zu einer umfassenden

Sensorplattform mit Varianten

für Differenz-, Gage-, Absolut- und

barometrischen Druck für präzise

Messungen von -1,25…1,25 mbar

bis zu 0…2 bar.

Dies macht die Sensor serie noch

vielseitiger einsetzbar. Die Applikationen

für die hochpräzisen, kompakten

Sensoren reichen nun von der

Medizin-, der HVAC-, der Luftfahrttechnik

bis hin zur industriellen Automation.

In der Medizintechnik können

die AMS 6832 in Beatmungs-,

CPAP-Geräten, in der Anästhesie

oder in Spirometern eingesetzt werden.

Im HVAC-Bereich ermöglichen

sie präzise Gasfluss- und Niederdruckmessungen,

im Industrie sektor

Füllstandsmessungen und Vakuumkontrolle.

Im Verteidigungssektor

und der Luftfahrtindustrie eignen

sie sich für Geschwindigkeits- und

Höhenmessungen.

Analog Microelectronics GmbH

www.analogmicro.de

Hochwertige

Siliziummesszellen

Die AMS 6832 basieren auf

hochwertigen piezoresistiven Siliziummesszellen,

die zusammen

mit modernen 24-bit mixed-mode

ASICs auf Keramikträgern montiert

werden. Durch die aufwändige

Werkskalibration erzielen die

AMS 6832 herausragende Genauigkeiten

(z.B. ±0,5 %FSO für den

Druckbereich von 0…10 mbar)

und einen geringen Gesamtfehler.

Sie bieten einen hochaufgelösten

ratio metrischen 16-bit Spannungsausgang

und einen digitalen 24-bit

I 2 C Ausgang, die beide gleichzeitig

betrieben werden können. Die Versorgungsspannung

beträgt 5 V. Auf

Anfrage sind auch 3,3 V Versionen

verfügbar.

Mit ihrem robusten DIP 06

Gehäuse decken die AMS 6832 den

Bedarf für miniaturisierte, äußerst

genaue Drucksensoren ohne Einbußen

bei der Präzision, Langzeitstabilität

oder den Temperatureigenschaften.

Sie sind durch das

membran basierte Messprinzip

vollständig gasdicht und bieten

bei Rückseitenbeaufschlagung

hohe Medien kompatibilität inklusive

Flüssigkeiten und leicht korrosiven

Gasen.


Unbenannt-1 1 17.03.2026 09:23:25

53

Mess- und Prüftechnik/Qualitätssicherung

Atmosphärenintegrität

in versiegelten Verpackungen prüfen

SEALPROOF: Atmosphäre gesichert und verifiziert. Von der Annahme zum messbaren Nachweis.

Entwickelt mit blulog – Powered by FaradaIC

Die FaradaIC Sensors GmbH und

blulog geben heute die Markteinführung

von SEALPROOF bekannt,

einer Monitoring-Lösung der nächsten

Generation zur Überprüfung

der Atmosphärenintegrität in versiegelten

Verpackungen. Basierend

auf FaradaICs innovativer MECS-

Technology (Micro-Electro-Chemical-Systems)

und integriert in

das bewährte IoT-Ökosystem von

blulog liefert SEALPROOF einen

messbaren Nachweis der Verpackungsintegrität

und verändert damit

grund legend die Überwachung von

Lebensmitteln, Frischprodukten und

sensiblen Gütern wie in der Halbleiterindustrie

von der Produktion bis

zum globalen Transport.

Schließen einer

kritischen Branchenlücke

Frischeprodukte und hochwertige

Lebensmittel sind auf Modified

Atmosphere Packaging (MAP) und

Controlled Atmosphere Packaging

(CAP) angewiesen, um Haltbarkeit,

Qualität und Sicherheit zu gewährleisten.

In der Praxis wird die Schutzatmosphäre

innerhalb der Verpackung

jedoch meist vorausgesetzt

und nicht kontinuierlich verifiziert.

Die Folgen können verkürzte Haltbarkeit,

vermeidbare Verluste und

Retouren, eingeschränkte Transparenz

entlang der Kühlkette sowie

unzureichende Dokumentation für

Audits oder Reklamationen sein.

Die Lösung

SEALPROOF durchbricht dieses

Paradigma. Die kompakte Sauerstoff-(O

2 )-Monitoring-Lösung ermöglicht

die kontinuierliche Verifikation

von Niedrigsauerstoff bedingungen

in versiegelten Verpackungen und

Containern. Durch die frühzeitige

Erkennung von Sauerstoffeintrag

erlaubt SEALPROOF eine proaktive

Qualitätssicherung sowie eine

belastbare Dokumentation für Compliance

und kontinuierliche Prozessoptimierung.

Angetrieben

durch FaradaICs

MECS-Technology

Im Kern von SEALPROOF steht

die proprie täre MECS-Technology

von FaradaIC – eine vollständig festkörperbasierte

elektro chemische

Gassensorplattform, gefertigt mittels

MEMS-ähnlicher Halbleiterprozesse.

Das integrierte Faraday-Ox Digital

Oxygen Gas-Sensing-Module vereint:

• Ultrageringen Stromverbrauch

(< 5 µA)

• Schnelle Ansprechzeit (T90 < 1 s)

• Werkskalibrierung

• Integrierte Temperatur und

Feuchtekompensation

• Miniaturisierte Bauform

von nur 10,2 × 25,0 × 5,0 mm

Präzise, stabile und

langfristige Performance

Faraday-Ox gewährleistet eine

präzise, stabile und langfristige

Performance sowie die Erkennung

von Sauerstoffeintritt im niedrigen

Prozentbereich ohne Elektrolytaustritt

oder typische Alterungseffekte

im Ruhezustand. Dank seines

chip basierten Designs eignet

sich die Technologie ideal für

Hochvolumenanwendungen in Verpackung,

Logistik und industriellen

IoT-Systemen.

Nahtlose Integration

in das blulog IoT-Ökosystem

SEALPROOF wurde gemeinsam

mit blulog entwickelt, einem

polnisch-französischen Technologieunternehmen

mit über 15 Jahren

Erfahrung in M2Mund IoT-Systemen.

Die Lösung integriert sich direkt

in das Loggerund Software-Ökosystem

von blulog und ermöglicht:

• Zeitgestempelte

Datenspeicherung

• Cloudoder App-basierten Zugriff

• Automatisierte Berichterstellung

Systemablauf

Versiegelte Verpackung oder Container

→ SEALPROOF Sensormodul

→ blulog Logger → Daten export

& Reporting (QR, NFC, App oder

Cloud optional).

Das Ergebnis ist eine eindeutige

Verifikation „Atmosphäre OK“

oder die sofortige Identifikation von

Leckagen bzw. Sauerstoffeintrag

– inklusive digitalem Nachweis für

Qualitätssicherung und Kunden.

Zentrale Vorteile

für Food & Logistik

SEALPROOF schafft messbaren

Mehrwert entlang der gesamten

Lieferkette:

• Nachweis statt Annahme –

verifizierbare Verpackungsintegrität

• Schnellere Fehlererkennung –

reduzierte Verluste und Retouren

• Transparente Qualitätssicherung

– gesteigertes Vertrauen bei

Handelspartnern

• Skalierbare Implementierung –

von Pilotprojekten bis zum

Roll-out in Großserie

• Zukunftsfähige Plattform –

geplante O 2 + CO 2 Integration

für vollständige MAP/CAP-

Verifikation

Einsatzbereiche

SEALPROOF erweitert die Sauerstoffüberwachungsplattform

von

FaradaIC auf die Bereiche Trockenlebensmittel,

Pharmazeutika,

Saatgut, Medizin und intelligente

Ver packungsanwendungen.

Prototype Programm 2026

SEALPROOF ist derzeit im Rahmen

eines Prototype Programms

2026 für ausgewählte Partner und

Early Adopters verfügbar. Das Programm

ermöglicht es innovativen

Unternehmen, Atmosphärenverifikation

in Verpackungslinien und

Logistikprozesse zu integrieren –

Risiken zu reduzieren, Datentransparenz

zu erhöhen und einen messbaren

ROI zu erzielen.

Faradaic Sensors GmbH

www. faradaic.com


Mess- und Prüftechnik/Qualitätssicherung

Digitales Stereomikroskop

mit echtem 3D-Erlebnis ohne Brille

ProteQ VISO wurde für anspruchsvolle

Inspektionen, Prototypenentwicklung und präzise

Montagearbeiten entwickelt – etwa in der

Elektronik, im medizinischen Gerätebau oder im

Prototypenbau. Das ergonomische Design mit

verstellbarem Bildschirm, aufrechter Sitzposition

und 10:1-Zoom sorgt für maximalen Komfort

und Effizienz bei langen Arbeitsphasen.

Für Zusammenarbeit und Dokumentation bietet

ProteQ VISO integrierte Digitalfunktionen

wie Bild- und Videoaufnahme, Live- Streaming,

Mess- und Annotationswerkzeuge, Bild-in-

Bild-Ansichten und Softwareintegration. So

lassen sich Arbeitsergebnisse einfach teilen

– im Team vor Ort oder per Remote-Zugriff.

Vision Engineering Ltd.

info@visioneng.de

www.visioneng.de

Vision Engineering, ein weltweit führender

Anbieter ergonomischer Mikroskope und

digitaler Visualisierungslösungen, stellt mit

ProteQ VISO ein innovatives digitales Stereomikroskop

vor, das echte 3D-Bildbetrachtung

auf einem Flachbildschirm ohne Okulare

oder 3D-Brille ermöglicht. Das integrierte

„Autostereo“-Display mit Eye-Tracking-Technologie

liefert brillante, augenschonende 3D-Darstellungen

und erlaubt dem Benutzer volle

Kopfbewegungsfreiheit.

Praktische Details wie flexible Beleuchtungsoptionen,

eine optionale 360°-Winkel optik,

Durchlichtbeleuchtung, sowie ein abnehmbares

Display für Laminar-Flow-Box Anwendungen

erhöhen die Vielseitigkeit. „ProteQ

VISO markiert die nächste Generation ergonomischer

Desktop-Digitalmikroskopie“, betont

Stefan Summer, Ltg. Marketing & Communication

Central Europe bei Vision Engineering.

„Es kombiniert Geschwindigkeit, Präzision und

Benutzerkomfort mit echter stereoskopischer

Klarheit auf dem Bildschirm.“ ◄

Schnell, sicher und smart digital prüfen

SAFETYTEST ermöglicht jetzt digitalisiertes Prüfen medizinischer Geräte gemäß DIN EN 62353 (VDE 0751).

SAFETYTEST GmbH

www.safetytest.de


An die Prüfung von medizin-elektrischen

Geräten werden besondere Anforderungen

gestellt. Mit der Prüftechnik von SAFETYTEST

lassen sich sowohl einphasige als auch

drei phasige medizinische Geräte vollumfänglich

prüfen. In Verbindung mit der Remote Master

App können alle gängigen gesetzlichen Anforderungen

(z. B. DGUV, Prüfnormen, BetrSichV,

MPBetreibV) abgebildet werden. Die Bedienung

erfolgt rein digital mit adaptiven Prüfabläufen,

inklusive Dokumentation und automatisierter

Erstellung der gerichtsfesten Prüfprotokolle.

Gerade für Dienstleister eröffnen sich mit der

Remote-Master App neue Möglichkeiten, denn

neben medizinischen Geräten kann auch die

Prüfung von typischen elektrischen Arbeitsmitteln,

Schweißgeräten, E-Mobility, elektrischen

Anlagen und Maschinen und sogar nicht elektrischen

Arbeitsmitteln hierdurch schnell, einfach

und rechtskonform durchgeführt werden.

Für jede Prüfung die richtige Software.

Durch die Anbindung über API-Schnittstellen

ist eine Synchronisierung mit gängigen Warenwirtschaftssystemen

möglich. Somit wird der

Workflow von der Planung bis zur Abrechnung

vereinfacht und beschleunigt. ◄

Kabelfertigung, Bestückung,

Gerätebau, Gravuren, …

ISO 9001 & EN ISO 13485

Eichenweg 1a | CH-4410 Liestal

Tel. +41 (0)61 902 04 00

info@h2d-electronic.ch

www.h2d-electronic.ch

55

Produktion

Noch smarter und präziser fügen

Kistler integriert erstmals Kraftsensoren vollumfänglich

in die Werkzeugaufnahme elektromechanischer Fügesysteme

auf zusätzliche Sensordaten, wie etwa die der

verbauten Temperatursensoren. Zudem hat die

Kabellänge keinen Einfluss mehr auf die Messgenauigkeit,

die Systemstabilität wird weiter

erhöht und Fehlerquellen minimiert.

Präzise und zuverlässig

Durch die neue Sensorposition und die digitale

Datenübertragung erreichen die energieeffizienten

Servopressen ein neues Präzisionslevel

für Anwendungen in der Elektronikindustrie,

Medizintechnik und der Automobilindustrie. „Insbesondere

bei der Montage von Lenkung, Fahrwerk,

Achsmontagen und anderen sicherheitsrelevanten

Bauteilen ist Präzision und Zuverlässigkeit

eine Kernanforderung unserer Kunden.

Hier bietet die neue Produktfamilie entscheidende

Vorteile“, berichtet Alexander Müller, der

bei Kistler die Verantwortung für diese Fügesysteme

trägt.

Das Portfolio der elektromechanischen Fügesysteme: Die neuen NCFx Pro Fügemodule (Typ 2164A)

mit integrierten piezoelektrischen oder DMS-Kraftsensoren, dem Servoverstärker ctrlX DRIVE

sowie dem Prozessüberwachungssystem maXYmos NC. Alle Bilder © Kistler Gruppe

Kistler präsentiert elektromechanische Fügesysteme,

die Messdaten mittels weiterentwickelter

Telemetrie kabellos übertragen – für

noch genauere Messergebnisse und präzise

Prozessüberwachung. Bei den neuen Fügemodulen

des Typs 2164A NCFx Pro können

Anwender zwischen zwei Sensortechnologien

wählen: einem piezoelektrischen Kraftsensor

mit besonders weitem, flexiblem Messbereich

und erhöhtem Überlastschutz oder einem Kraftsensor

auf Basis von Dehnmessstreifen (DMS).

Beide Sensoren sind direkt in die Werkzeugaufnahme

der Servopresse integriert – dort wo die

Fügekraft wirkt.

Kistler Group

info@kistler.com

www.kistler.com

Die neuen Fügemodule sind im Vergleich zu

ihren Vorgängern schlanker, schneller und optimal

auf künftige Funktionserweiterungen wie

Predictive Maintenance ausgelegt. Die elektromechanischen

NC-Fügemodule sind standardmäßig

auch in einer abgewinkelten Form

für beengte Bauräume erhältlich.

Am Ort messen

Es ist ein Grundsatz in der Messtechnik: Je

näher am Ort des Geschehens gemessen wird,

desto genauer sind die Ergebnisse. Das gilt

auch für Fügesysteme, deren Sensoren überprüfen,

ob das System die korrekte Kraft aufbringt.

Dank Telemetrie ist bei den neuen elektromechanischen

Fügemodulen der Baureihe

NCFx Pro von Kistler der Kraftsensor nun jeweils

frontseitig in der Werkzeugaufnahme, genauer

am Stößel, integriert – also dort, wo die Fügekraft

erbracht wird. Die Übertragung vom Sensor

zur Elektronik im Fügemodulgehäuse erfolgt rein

digital. Über eine EtherCAT-Schnittstelle werden

die Daten an das Prozessüberwachungssystem

maXYmos NC übertragen. Diese digitale Kommunikation

bietet mehrere Vorteile: Sie ist weniger

störanfällig, bietet umfangreiche Diagnosemöglichkeiten

und erlaubt den direkten Zugriff

Flexibilität

durch piezoelektrische Messtechnik

Die DMS-Kraftsensoren decken Messbereiche

von 2 bis 120 kN ab, während die piezoelektrische

Kraftsensorik die Messbereiche von

0,05 bis 120 kN abbildet. Je nach Sensor lassen

sich mit den piezoelektrischen Sensoren über

das Prozessüberwachungssystem maXYmos NC

jeweils sieben vordefinierte Messbereiche nutzen.

Diese Auswahl ermöglicht genauere Messungen

und bietet gleichzeitig einen hohen

Überlastschutz, insbesondere in den kleinen

Messbereichen. Die Nutzer profitieren zudem

von einer geringen Ersatzteilhaltung („one fits

all“) und einer flexiblen Systemanpassung ohne

Neukalibrierung.

Die neuen NCFx Pro Fügemodule Typ 2164A von

Kistler sind dank Telemetrie mit kabellosen

Dehnmessstreifen DMS- oder piezoelektrischen-

Kraftsensoren ausgestattet direkt in der

Werkzeugaufnahme beziehungsweise am Stößel.


Produktion

Überlastreserve

Beide Fügemodulvarianten – sowohl mit

Piezo- als auch mit DMS-Kraftsensorik – sind

auf eine Überlastreserve von 20 Prozent ausgelegt.

Diese Reserve bietet zusätzliche Sicherheit,

wenn die zu erwartende Fügekraft höher

ausfällt als geplant. Beide Sensoren sind zudem

mechanisch kompatibel, können ab 2 kN einfach

getauscht oder nachbestellt werden und lassen

sich zur Kalibrierung einsenden. Eine optionale

DAkkS-Kalibrierung ist bereits in Vorbereitung.

Dank Plug-and-Play werden die Sensoren

inklusive ihrer Empfindlichkeit und Messbereiche

automatisch erkannt. Dies vermeidet

Fehler bei der Inbetriebnahme und erleichtert

die Handhabung erheblich.

Vereinfachte Integration

und Inbetriebnahme

Mit Geschwindigkeiten von 250 bis 500 Millimetern

pro Sekunde erreichen die neuen elektromechanischen

Fügemodule der Reihe NCFx

Pro von Kistler signifikant höhere Taktzeiten und

damit eine gesteigerte Produktivität in automatisierten

Fertigungsprozessen. Sie zeichnen sich

zudem durch eine kompaktere Bauweise aus, die

einen geringeren Achsabstand ermöglicht und

den Platzbedarf reduziert. Das erleichtert die

Integration in bestehende Maschinenkonzepte.

Ein weiterer Vorteil: Bis 60 kN wird für die Anbindung

des Motors nur ein einziges Kabel zur Inbetriebnahme

benötigt. Die neuen Servoverstärker

ctrlX DRIVE sind ebenfalls kompakter und

sparen zusätzlich Platz im Schaltschrank. Eine

Sicherheitszonenbox für die Funktionen SMES,

SMST2 und sicher reduzierte Geschwindigkeit

ist nicht mehr notwendig.

Auch das Fügemodul selbst verfügt über eine

Plug-and-Play-Architektur, sodass Nutzer es

schnell und ohne aufwendige Parametrierung

in Betrieb nehmen können. Der außen liegende

Schmieranschluss ermöglicht eine einfache

Wartung sowie den Anschluss an eine Zentralschmieranlage.

Vorausgedacht

Der Beschleunigungssensor für künftige Predictive-Maintenance-Funktion

ist bereits integriert:

Kistler legte bei der Entwicklung der elektromechanischen

Fügesysteme der Reihe NCFx Pro ein

besonderes Augenmerk auf deren Zukunftsfähigkeit.

Eine weitere sensorbasierte Erweiterung

ist deshalb bereits in Entwicklung, wie Alexander

Müller verrät: „Ein Beschleunigungs sensor für

Der Dehnungsmessstreifen-Kraftsensor (DMS)

(links) und der piezoelektrische Kraftsensor

(rechts) sind ausschließlich für den Einsatz

in Kombination mit dem elektromechanischen

Fügemodul NCFx Pro Typ 2164A von Kistler

entwickelt.

eine kommende Predictive-Maintenance-Funktionalität

ist bereits in den Füge modulen der

NCFx Pro integriert. Diese kann später durch

eine Softwarelizenz über das Prozessüberwachungssystem

maXYmos NC aktiviert werden

– ganz ohne weitere Anpassungen.“ ◄

Zuverlässige Verbindungen sowohl in belichteten

als auch in lichtgeschützten Bereichen

Dymax, ein globaler Hersteller von lichthärtenden

Materialien und Geräten gibt die Einführung

von HLCM1004 bekannt, einem niedrigviskosen

Klebstoff, der die effiziente Montage

komplexer medizinischer Geräte unterstützt.

HLCM1004 erweitert das HLC-Klebstoffportfolio,

das eine hybride lichthärtende Technologie

nutzt, um die Aushärtung sowohl in belichteten

als auch in lichtgeschützten Bereichen

zu ermöglichen. Der Klebstoff kombiniert eine

Kontakthärtung in nicht belichteten Bereichen

mit einer schnellen Aushärtung durch UV oder

sichtbares Licht mit niedriger Intensität, wodurch

eine schnelle und prozesssichere Fertigung

gewährleistet wird.

Der für die Montage medizinischer Geräte

konzipierte HLCM1004 eignet sich besonders

für Anwendungen mit Kathetern, diagnostischen

und therapeutischen Geräten sowie anderen

Komponenten, die opake oder lichtblockierende

Substrate enthalten. Der Klebstoff zeichnet

sich durch eine niedrige Viskosität aus, die

ein kontrolliertes Dosieren und Eindringen in

enge Klebespalte ermöglicht, wodurch eine

gleichmäßige Haftung ohne den Einsatz von

Primern erreicht wird.

Weitere Leistungsmerkmale umfassen

eine reduzierte Ausblühbildung bei korrekter

Aushärtung, Flexibilität nach der Aushärtung

sowie eine verbesserte Optik. Das Material

ermöglicht eine schnelle Fixierung und unterstützt

damit Produktionsprozesse mit hohem

Durchsatz. HLCM1004 wurde gemäß den

geltenden ISO10993-Standards zur Biokompatibilität

geprüft und kommt ohne nichtreaktive

Lösungsmittel aus. Als einkomponentiges

Material trägt es dazu bei, Prozesse zu vereinfachen,

Abfall zu reduzieren und die Gesamteffizienz

der Produktion zu steigern.

Mit der Einführung von HLCM1004 erweitert

Dymax sein HLC-Klebstoffportfolio weiter,

um den wachsenden Anforderungen an

Klebeanwendungen in der Medizintechnik

gerecht zu werden.

DYMAX Europe GmbH

info_de@dymax.com

https://de.dymax.com/


57

Materialien

Von der Pflanze bis zum sicheren Medizinprodukt

So entsteht ein Medical Grade Biokunststoff

Materials ganz oder teilweise aus nachwachsenden

Rohstoffen stammt, etwa aus Zuckerrohr,

Mais, Holzabfällen oder pflanzlichen Ölen. Bioabbaubar

bedeutet dagegen, dass ein Material

unter definierten Bedingungen biologisch abgebaut

werden kann. Beides ist nicht dasselbe:

Es gibt biobasierte Kunststoffe, die nicht bioabbaubar

sind, und bioabbaubare Kunststoffe,

die nicht biobasiert sind.

Medical Grade Biokunststoffe für maximale Patientensicherheit und einen gesunden Planeten

alle Bilder © Biovox

Kunststoffe sind aus der modernen Medizintechnik

nicht wegzudenken. Sie werden in

Medizinprodukten, Verpackungen, Diagnostikprodukten

und Laboranwendungen eingesetzt.

Neben dem Status quo, den erdölbasierten

Kunststoffen, rücken biobasierte Kunststoffe

zunehmend in den Fokus, vor allem wegen ihres

Potenzials zur Reduktion des CO 2 -Fußabdrucks.

Doch wie wird aus pflanzlichen Rohstoffen ein

Kunststoff, der den hohen Anforderungen medizinischer

Anwendungen genügen kann?

Anforderungen

Um das zu beurteilen, sollten zuerst die Anforderungen

bekannt sein, die die Medizintechnik

an einen Kunststoff stellt. Abseits der von der

Anwendung abhängigen technischen Eigenschaften

sind dies auch ein paar in Abstufungen

allen Medizinprodukten und ihren Verpackungen

gemeine Anforderungen: Die, die einen Medical

Grade Kunststoff im Sinne der Richtlinie VDI 2017

zu einem solchen machen. Das sind vor allem:

ein funktionierendes Qualitätsmanagement-System,

das die für ein Medizinprodukt notwendigen

Aspekte gut dokumentiert (sinnvollerweise

nach ISO 13485), eine zur Anwendung passende

biologische Sicherheit, die über die Endpunkte

der ISO 10993 beschrieben werden kann, und

dann vor allem eine langfristig gesicherte Versorgung

mit einer gleichbleibenden Qualität und

vor allem einer stabilen Rezeptur. Denn nur dieses

Gesamtpaket sorgt dafür, dass die Patientensicherheit

gewährleistet ist, und nicht ständig

neue Validierungen geänderter Materialien

mit viel Aufwand durchgeführt werden müssen.

Was ist ein Biokunststoff?

Können Kunststoffe, die aus ganz verschiedenen

Pflanzen bestehen, die je nach Wetter und

Sorte unterschiedlich wachsen, und die vielleicht

sogar biologisch abbaubar sind, das überhaupt

gewährleisten? Dazu schauen wir uns kurz an,

was ein Biokunststoff überhaupt ist, wie er hergestellt

wird, und ob das am Ende den oben

genannten Anforderungen genügt.

Biobasierter Kohlenstoffanteil

Für die Medizintechnik ist vor allem der biobasierte

Kohlenstoffanteil relevant. Bioabbaubarkeit

spielt in den meisten Anwendungen keine

Rolle, weil medizinische Produkte und Verpackungen

in regulierten Entsorgungsströmen

behandelt werden. Ausnahmen gibt es etwa bei

resorbierbaren Implantaten oder aktiven Substanzen,

bei denen der Abbau Teil der Funktion

ist. Für die meisten Einwegprodukte, Gehäuse,

Verpackungen oder Laborartikel ist dagegen

nicht der biologische Abbau entscheidend, sondern

die Frage, ob ein Material technisch, regulatorisch

und ökologisch sinnvoll einsetzbar ist.

Von der Pflanze zum Polymer

Am Anfang stehen pflanzliche Kohlenstoffquellen

wie Zucker-, Stärke- oder Ölpflanzen,

teilweise auch Holz. Je nach Prozessroute werden

daraus zunächst Zucker, Öle oder andere

chemische Zwischenprodukte gewonnen. Reststoffe

können ebenfalls als Rohstoff dienen, sind

heute aber oft noch aufwendig in der Aufbereitung,

was sie in Sachen Kosten und Energiebedarf

noch nicht konkurrenzfähig macht.

Bei vielen zucker- oder stärkebasierten Kunststoffen

folgt anschließend eine Fermentation

und dann eine Isolation und Aufreinigung der

gewünschten Verbindung durch z. B. Destillation.

Dabei entstehen Vorprodukte oder Monomere

wie Ethanol oder Milchsäure. Für PLA wird

typischerweise Milchsäure hergestellt, für biobasiertes

PE meist Ethanol, das weiter zu Ethylen

umgesetzt wird. Andere Kunststoffe basieren

Autor:

Dr.-Ing. Julian Lotz

BIOVOX GmbH

www.biovox.systems

Fossil, biobasiert, bioabbaubar

Was ist der Unterschied? Der Begriff Biokunststoff

wird oft unpräzise verwendet. Gemeint ist

entweder biobasiert, bioabbaubar oder beides.

Biobasiert bedeutet, dass der Kohlenstoff des

Medical Grade Biokunststoff von BIOVOX


Materialien

Die MedEco Biokunststoffe sind speziell

für die Gesundheitsbranche entwickelt.

auf Ölen oder anderen Rohstoff pfaden. Die

Prozesswege unterscheiden sich also je nach

Polymer deutlich. Allen gemein ist aber: Es entstehen

sehr standardisierte chemische Produkte,

oft aus dem Kreis der „Grünen Plattformchemikalien“

– ein interessantes Konzept effizient und

vielseitig technisch nutzbarer und einfach aus

Pflanzen abzuleitender Stoffe.

Beherrschbare Qualität

Ab diesem Schritt liegt also keine Pflanze

mehr im ursprünglichen Sinn vor, sondern eine

Chemikalie, deren Kohlenstoff eben mal von

einer Pflanze akkumuliert und in eine nützliche

Struktur gebracht wurde. Entscheidend ist also

nicht die Herkunft des Kohlenstoffs aus Erdöl

oder Pflanze, sondern die sicher beherrschbare

Qualit ät der Produkte in Bezug auf Reinheit,

Zusatzstoffe, Verunreinigungsprofil und Prozessstabilität.

Und da unterscheiden sich die so hergestellten

Biokunststoffe nicht von fossilen Kunststoffen,

sie müssen eben in Bezug auf Vorprodukte

und Lieferkette ähnlich abgesichert werden,

wie fossile Kunststoffe. Ein Medical Grade

ist am Ende eben mindestens so viel regulatorisches

Servicepaket wie „ungiftiger Kunststoff“.

Polymerisation

Im nächsten Schritt werden diese Ausgangsstoffe,

wenn sie bereits das Monomer sind, polymerisiert,

oder über ein oder mehrere weitere

chemische Reaktionen zu den Monomeren und

dann den Polymeren weiterverarbeitet. Aus kleinen

Molekülen entstehen lange Molekülketten

– das Polymer. Anschließend wird das Material

meist aufgeschmolzen, formuliert und als

Granulat bereitgestellt. Dieses Granulat kann

dann mit Standardverfahren wie Spritzguss,

Extrusion oder Blasformen zu medizinisch relevanten

Produkten wie Verpackungskomponenten,

Gehäusen, Folien oder Laborartikeln weiterverarbeitet

werden.

Thermoplastische Stärken

Daneben gibt es thermoplastische Stärken,

die etwas anders funktionieren: Hier wird Stärke

aus Pflanzen direkt so modifiziert, dass sie thermoplastisch

verarbeitbar ist – das ist die einzige

Klasse der hier betrachteten Biokunststoffe, bei


denen die Art und Sorte der Pflanze, Wetter und

Co. Einfluss auf die Eigenschaften haben, und

die deswegen nur eine begrenzte Rolle für den

Einsatz im Gesundheitswesen spielen, z. B.

sind Sekundärverpackungen daraus denkbar.

Drop-in-Kunststoffe

oder biobasierte Polymere

Wichtig aus Anwendungssicht: Biokunststoffe

lassen sich in Drop-in-Kunststoffe und neue biobasierte

Polymere einteilen. Drop-ins wie Bio-PE

sind chemisch identisch mit ihren fossilen Pendants.

Sie haben daher grundsätzlich gleiche

Eigenschaften. Neue biobasierte Polymere wie

PLA oder PEF haben dagegen kein direktes fossilbasiertes

Pendant und sollten anwendungsbezogen

ausgewählt werden. Sie sind nicht per se

besser oder schlechter, sondern einfach andere

Werkstoffe mit eigenen Stärken und Grenzen,

die aber gerade dadurch auch große technische

Chancen bieten, z. B. aufgrund ihrer hohen Steifigkeit

und Festigkeit für Materialeinsparungen.

Wie nachhaltig ist das wirklich?

Biobasierte Kunststoffe können Vorteile bei

der Treibhausgasbilanz haben, weil ihr Kohlenstoff

nicht aus fossilen Lagerstätten stammt. Das

ist wichtig, wenn das Material am Lebensende

ganz oder teilweise verbrannt wird, was heute

immer noch der Standard im Gesundheitswesen

ist. Wie groß dieser Vorteil ausfällt, hängt jedoch

stark von Rohstoff, Prozessroute, Energieeinsatz

und End-of-Life ab. Bei gängigen Massenkunststoffen

und den verbreiteten technischen Kunststoffen

sehen wir regelmäßig Einspar potenziale

von 3 - 4 kg CO 2 e pro kg verwendetem Kunststoff

über den gesamten Lebenszyklus, oder 50 - 85 %

der durch Kunststoff verursachten Emissionen

- mit weiterem Verbesserungspotenzial durch

Recycling von Biokunststoffen.

Recycling

Denn Recycling und biobasierte Rohstoffe

sind keine Gegensätze. Wo Recycling technisch,

hygienisch und regulatorisch möglich ist, sollte

es genutzt werden, die thermoplastische Natur

der hier besprochenen Biokunststoffe erlaubt

ein mechanisches Recycling, auch chemisches

Recycling ist je nach Polymer über teils sehr effiziente

Routen möglich.

Von der Pflanze bis zum sicheren Medizinprodukt

Wo Neumaterial erforderlich ist oder Re cycling

an Grenzen stößt, können biobasierte Rohstoffe

eine sinnvolle Ergänzung sein. Gerade

in der Medizintechnik bleibt allerdings ein Teil

der Kunststoffströme aus regulatorischen Gründen

praktisch von mechanischem Recycling

ausgeschlossen – eine entsprechende Reinheit

und Rezepturkonstanz mit einem mechanischen

Rezyklat in großem Maßstab und über

lange Zeit zu erzielen, ist ein aktuell noch nicht

gelöstes Problem.

Nachhaltigkeit

Auch biobasierte Materialien sind nicht automatisch

nachhaltiger in jeder Wirkungskategorie.

Sie haben z. B. größere Auswirkungen

auf die Flächennutzung als fossile Kunststoffe.

Man kann sich mit ihnen aber näher an den

planetaren Grenzen bewegen als mit fossilen

Kunststoffen, wie Bachmann et al. Im Artikel

„Towards circular plastics within planetary

boundaries“ in Nature Sustainability zeigen.

In der Regel sind Biokunststoffe also umweltfreundlicher,

aber auch etwas teurer – die

Volatilität des Ölpreises in der aktuellen geopolitischen

Lage sollte man aber im Hinterkopf

behalten.

Der biobasierte Ursprung allein ist kein Qualitäts-

oder Nachhaltigkeitssiegel. Sein eigentlicher

Vorteil liegt darin, fossilen Kohlenstoff

teilweise oder vollständig ersetzen zu können,

und dabei ebenfalls eine ausgezeichnete

Patientensicherheit gewährleisten zu können.

Wenn der jeweilige Hersteller seine Hausaufgaben

in der Lieferkette gemacht hat, auch mit

passender Change-Control und Verfügbarkeit.

Fazit

Biobasierte Kunststoffe können in der Medizintechnik

ein Weg zu weithin sicheren, aber

signifikant nachhaltigeren Medizinprodukten

und Verpackungen ebnen. Für die Patientensicherheit

und regulatorische Compliance ist

der Kohlenstoffursprung nicht entscheidend.

Maßgeblich sind eine passende Materialauswahl,

stabile Prozesse, kontrollierte, sichere und

konstante Rezepturen, sichere Lieferketten und

eine belastbare Dokumentation. Nicht jeder Biokunststoff

bietet das, es gibt aber bereits eine

wachsende Auswahl am Markt. ◄

59

Digitalisierung

Digitale Identitäten und Produktpässe

sichern die MDR-Compliance

Die EU-Medizinprodukte-Verordnung verschärft Anforderungen an Daten, Rückverfolgbarkeit und Nachverfolgung.

Digitale Produktpässe, KI-Agenten und Identitätslösungen wie eIDAS 2.0 schaffen sichere Prozesse.

Bild von Gemini generiert.

Die EU-Medizinprodukte-Verordnung (MDR)

stellt hohe Anforderungen an Hersteller und

Unternehmen, die Medizinprodukte importieren

oder vertreiben. Nachweise, Rückverfolgbarkeit

und laufende Marktüberwachung bewirken

einen hohen Aufwand. Das zentrale Element

für die Nachverfolgung von Medizinprodukten

ist das UDI-System (Unique Device Identification).

Die „Basic UDI-DI“ (Basic Unique Device

Identifier – Device Identifier) bildet das verbindende

Glied zwischen Einträgen in EUDAMED

(Europäische Datenbank für Medizinprodukte),

Zertifikaten, Konformitätserklärungen und der

technischen Dokumentation.

Autor:

Dr. Carsten Stöcker

Geschäftsführer

Spherity GmbH

www.spherity.com/de

EU-Regeln erfordern

konsistente Produktdaten

Diese bereits ab 2026 geltende Regulierung

bringt der Medizintechnikbranche einen strukturellen

Wandel. Der Druck auf die Hersteller

oder Importeure wächst, konsistente Daten

über den gesamten Lebenszyklus hinweg bereitzustellen,

damit Rückverfolgbarkeit und Überwachung

lückenlos sind.

Konsolidierte und konsistente Daten sind

notwendig, um das Fehlerrisiko zu senken und

sichere, medizintechnische Anwendungen zu

ermöglichen. Ein wichtiges Werkzeug dafür ist

der Digitale Produktpass (DPP). Er ist ein zentrales

Element im Rahmen der Ökodesignverordnung

der EU (Ecodesign for Sustainable

Products Regulation, EPSR). Ein DPP stellt zu

einem Produkt strukturierte Informationen über

den gesamten Lebenszyklus bereit. Dazu gehören

Angaben zu Materialien, Herkunft, Reparierbarkeit,

Energieverbrauch und Entsorgung.

Transparenz und Nachhaltigkeit

Die Daten werden digital hinterlegt und sind

meist über einen QR-Code abrufbar. Hersteller,

Händler, Behörden und teilweise auch Nutzer

können so auf Informationen zugreifen. Ziel

ist mehr Transparenz und Nachhaltigkeit. Produkte

sollen langlebiger werden, leichter repariert

und besser recycelt werden. Damit unterstützt

der Produktpass die Kreislaufwirtschaft

und erleichtert die Einhaltung von EU-Vorgaben.

Der Digitale Produktpass

als zentrale Datenbasis

Im Laufe der nächsten Jahre wird der Produktpass

in vielen Branchen Pflicht, aber zunächst

nicht in der Medizintechnik. Hier gibt es mit

EUDAMED und MDR bereits vergleichbare

Regulierungen. Trotzdem ist es für die Hersteller

von Medizinprodukten sinnvoll, den digitalen

Produktpass zu nutzen, denn eine Anbindung

an EUDAMED ist einfach.

Ein DPP ist dann für den Hersteller ein übergreifendes

und umfassendes digitales Produktdossier.

Er bündelt UDI-bezogene Stammdaten

sowie andere Produktdaten, hält Architektur

oder Konstruktion, Versionen und Änderungen

nachvollziehbar fest und macht alle diese Informationen

maschinenlesbar verfügbar. Ein DPP

ist beliebig erweiterbar, spätere Anforderungen

lassen sich jederzeit ergänzen. Diese Dateninfrastruktur

lässt sich vergleichsweise leicht für

die Prozessautomatisierung nutzen.

Die Rolle der KI

Gleichzeitig übernehmen KI-basierte Systeme

viele operative Abläufe. In der Industrie

ist bereits erkennbar, wie KI-Agenten Aufgaben

übernehmen, Entscheidungen treffen und

Transaktionen auslösen können. Sie agieren

als digitale Stellvertreter innerhalb definierter

Grenzen und koordinieren komplexe Abläufe.

Für Hersteller von Medizinprodukten ist diese

Entwicklung von entscheidender Bedeutung.

Die Anwendungen decken ein breites Spektrum

ab und reichen von automatisierten Prüfprozessen

in der Qualitätssicherung bis zur Unterstützung

bei Vigilanz und Post-Market Surveillance.

Bild von Gemini generiert.


Digitalisierung

© AdobeStock/pkproject

KI-Agenten

verändern operative Prozesse

KI-Agenten agieren in einem gewissen Maße

selbsttätig. Sie treffen Entscheidungen, lösen

Maßnahmen aus oder erzeugen automatisch

Dokumente, die den regulatorischen Anforderungen

entsprechen. Doch es gibt eine strukturelle

Lücke: Innerhalb einer umfassenderen

Prozessstruktur lassen sich beim Einsatz von

KI-Agenten Aktionen nicht eindeutig einer verantwortlichen

natürlichen oder juristischen Person

zuordnen.

Die Europäische Kommission hat ein Konzept

entwickelt, das diese Lücke schließt. Grundlage

ist die EU-Verordnung eIDAS 2.0. Sie hat das

Ziel, eine europaweit einheitliche Infrastruktur

für digitale Identitäten zu schaffen. Ihr zentrales

Element ist die „European Digital Identity Wallet“,

oder kurz die EUDI-Wallet. Sie speichert Identität

und Berechtigungen von Privatpersonen auf

einem Smartphone oder einem anderen sicheren

Gerät. In ihr lassen sich verschiedene digitale

Nachweise hinterlegen, etwa Personendaten,

Führerschein oder berufliche Qualifikationen.

European Business Wallet

Das Gegenstück für Unternehmen ist die European

Business Wallet (EBW). Sie ermöglicht es

Organisationen, ihre rechtliche Identität, Zertifikate,

Lizenzen und Rollen kryptografisch gesichert

zu verwalten und mit Partnern zu teilen.

Die gespeicherten Informationen sind als verifizierbare

Nachweise ausgelegt. Sie sind kryptografisch

signiert und damit manipulations sicher

sowie automatisiert prüfbar. Die Business Wallet

wird nach dem aktuellen Stand der Planungen

ab Ende 2027 eingeführt. Verpflichtend ist der

Einsatz anfangs nur für die öffentliche Hand. Für

Unternehmen ist die Nutzung zunächst freiwillig,

bringt aber bei Behörden den Vorteil einer

rascheren Authentifizierung beim Einreichen

von Dokumenten.

Mandate schaffen

kontrollierte Automatisierung

Diese Infrastruktur lässt sich direkt auf einen KI-

Agenten übertragen. Er erhält dabei eine eigene

digitale Kennung, die an die Identität des betreibenden

Unternehmens geknüpft ist. Daraus entsteht

eine Delegationskette: Ein Unternehmen

erteilt dem Agenten ein Mandat. Dieses Mandat

legt fest, welche Aufgaben er ausführen darf,


welche Ressourcen er nutzen kann und welche

Grenzen gelten. Jede Handlung trägt eine kryptografische

Signatur und lässt sich bis zur juristisch

verantwortlichen Person zurückverfolgen.

Beispiele

Zwei Szenarien zeigen, wie das in einem

Unternehmen aus der Medizinproduktebranche

aussehen kann:

• Ein spezialisierter Compliance-Agent erhält

ein Mandat, das ihn berechtigt, EUDAMED-

Einträge zu aktualisieren und Surveillance-

Tickets zu erstellen. Doch seine Möglichkeiten

haben Grenzen: Er darf Konformitätserklärungen

nicht eigenständig signieren.

• Ein Beschaffungsagent kann beispielsweise

UDI-Stammdaten bei Lieferanten anfragen und

kleinere Bestellungen auslösen, aber keine

Lieferverträge über einen definierten Betrag

abschließen. Bei kritischen Entscheidungen

stoppt der Agent automatisch und übergibt

an einen menschlichen Entscheidungsträger.

Verknüpfung von Identität

und Produktdaten

Die Integration von European Business Wallet

und Digitalem Produktpass ermöglicht einen

identitäts- und rollenbasierten Zugang zu den

Produktdaten. Behörden, benannte Stellen, Lieferanten

oder interne Teams erhalten jeweils nur

die Informationen, die für ihre Aufgabe relevant

sind. Die Herkunft der Daten ist nachweisbar, die

Verifikation der Zugriffe erfolgt automatisch. Das

ist besonders wichtig, denn fehlerhafte Daten in

EUDAMED oder eine manipulierte technische

Dokumentation gefährden die Produktsicherheit

und können juristische Konsequenzen haben. Die

Verbindung von verifizierter Identität und Produktpass

bildet somit eine zuverlässige Basis

für regulatorische Verantwortung in der Medizintechnikbranche.

Hinzu kommen die Regeln

© AdobeStock/ Msthosneara

© AdobeStock/ Diego Maravilla

des EU AI Act. Dieser klassifiziert KI-Systeme,

die in Medizinprodukten oder darauf bezogenen

Prozessen eingesetzt werden, als Hochrisikosysteme.

Für sie gelten hohe Anforderungen an

Transparenz, Dokumentation und menschliche

Aufsicht sowie an die Rückverfolgbarkeit von

KI-Entscheidungen. Auch für diese Anforderungen

sind digitale Identitäten und die Wallet-

Infrastruktur ein passender technischer Rahmen.

Vertrauensinfrastruktur

als Wettbewerbsvorteil

Die regulatorischen Entwicklungen in Europa

geben die Richtung vor. Mit MDR, eIDAS und

digitalen Produktpässen entsteht ein technischer

und rechtlicher Rahmen. Spherity kombiniert auf

dieser Basis European Business Wallets, Digitale

Produktpässe und KI-Agenten. Unternehmen,

die frühzeitig passende Strukturen aufbauen,

haben Wettbewerbsvorteile durch transparente

und skalierbare Prozesse.

Für die Medizintechnik bedeutet das: Vertrauen

entsteht nicht mehr allein durch Dokumentation

und nachgelagerte Prüfungen. Es wird

zu einer Eigenschaft der digitalen Infrastruktur

selbst. Daten, Identitäten und Entscheidungen

sind miteinander verknüpft und jederzeit überprüfbar.

Wer diese Vertrauensarchitektur konsequent

aufbaut, schafft die Basis für Erfolg in

einem zunehmend regulierten Markt. ◄

61

Nachhaltigkeit in der Medizintechnik

Warum Pragmatismus wichtiger ist als Perfektion

In der Praxis bedeutet das:

Selbst kleine Anpassungen können erhebliche

Auswirkungen auf Zeit, Kosten und Marktzugang

haben. „In der Medizintechnik entscheidet nicht die

innovativste Idee über Nachhaltigkeit – sondern diejenige,

die sich sicher, wirtschaftlich und regulatorisch

umsetzen lässt“, so Dr. Silke Flotho-Westrup.

Nachhaltigkeit zeigt sich daher selten in radikalen

Innovationen, sondern vielmehr in kontinuierlichen

Optimierungen:

• reduzierte Materialverbräuche

• effizientere Produktionsprozesse

• gezielte Vereinfachung von Designs

Nachhaltigkeit in der Medizintechnik scheitert

selten an Ideen – sondern an der Regulierung.

Während viele Branchen zunehmend auf

CO 2 -Reduktion, Recyclingkonzepte und „grüne

Materialien“ setzen, steht die Medizintechnik

vor einem strukturellen Zielkonflikt: Patientensicherheit,

regulatorische Anforderungen und

Nachhaltigkeit lassen sich nicht immer gleichzeitig

optimieren.

„Die größte Herausforderung ist nicht, nachhaltiger

zu werden – sondern es unter regulatorischen

Bedingungen überhaupt zu dürfen“,

erklärt Dr. Silke Flotho-Westrup, Managerin

Quality Management & Regulatory Affairs bei

der MedNet GmbH.

Nachhaltigkeit

beginnt in der Entwicklung

Sie beginnt nicht bei der Verpackung. Ein häufiger

Irrtum in der Nachhaltigkeitsdebatte liegt

im Fokus auf sichtbaren Maßnahmen wie Verpackungsreduktion

oder Recycling. Diese sind

relevant, doch der größte Hebel liegt deutlich

früher im Produktlebenszyklus. Bereits in der

Entwicklungsphase werden Entscheidungen

getroffen, die den ökologischen Fußabdruck

maßgeblich bestimmen: Materialauswahl, Designkomplexität

und Herstellbarkeit.

MedNet GmbH

www.medneteurope.com

Ein effizient konstruiertes Produkt kann:

• Materialeinsatz reduzieren

• Produktionsprozesse vereinfachen

• Ausschussquoten senken

Gerade in der Medizintechnik ist dieser Ansatz

entscheidend. Änderungen im späteren Verlauf

sind oft nur mit erheblichem Aufwand möglich.

Ein vermeintlich einfacher Materialwechsel

kann umfangreiche Revalidierungen, zusätzliche

Tests und regulatorische Neubewertungen

nach sich ziehen.

Die Konsequenz: Nachhaltigkeit muss von

Anfang an mitgedacht werden und nicht als

nachgelagerte Optimierung.

Zielkonflikt: Patientensicherheit

versus Nachhaltigkeit

In kaum einer Branche stehen Nachhaltigkeitsziele

so stark im Spannungsfeld mit regulatorischen

Anforderungen wie in der Medizintechnik.

Viele Produkte sind bewusst als Einwegprodukte

konzipiert, um Infektionsrisiken

zu minimieren und eine gleichbleibende Qualität

sicherzustellen. Ansätze wie Wiederverwendung

oder Materialsubstitution müssen daher

nicht nur technisch, sondern auch regulatorisch

bewertet werden.

Hinzu kommt die europäische Medizinprodukte-Verordnung

(MDR), die hohe Anforderungen

an Stabilität und Nachweisbarkeit von

Materialien und Prozessen stellt. Änderungen

können dazu führen, dass bestehende Zulassungen

angepasst oder sogar vollständig neu

beantragt werden müssen.

Nachhaltige Lieferketten

Zwischen Idealismus und Realität: Auch Lieferketten

stehen zunehmend im Fokus nachhaltiger

Strategien. Gleichzeitig haben die vergangenen

Jahre gezeigt, dass rein idealistische Ansätze,

etwa eine vollständige Regionalisierung, in vielen

Fällen nicht umsetzbar sind. Stattdessen setzt

sich ein differenzierter Ansatz durch: transparente,

resiliente und diversifizierte Lieferketten.

Nachhaltigkeit bedeutet in diesem Kontext

auch Risikominimierung. Stabile Lieferketten

verhindern Engpässe, reduzieren kurzfristige

Notfalllösungen und tragen damit indirekt zur

Ressourcenschonung bei.

Regulierung als Herausforderung –

und Chance

Die regulatorischen Rahmenbedingungen in der

Medizintechnik entwickeln sich kontinuierlich weiter.

Neben bestehenden Vorgaben wie der MDR

gewinnen Themen wie Umweltverträglichkeit und

Materialtransparenz zunehmend an Bedeutung.

Für Unternehmen ergibt sich daraus eine doppelte

Herausforderung: Einerseits sollen Nachhaltigkeitsziele

erreicht werden, andererseits muss die

regulatorische Sicherheit gewährleistet werden.

Gleichzeitig können regulatorische Entwicklungen

auch als Treiber wirken. Sie schaffen einen

strukturierten Rahmen, in dem nachhaltige Ansätze

systematisch integriert werden können. Ein entscheidender

Erfolgsfaktor ist dabei die frühzeitige

Einbindung regulatorischer Expertise, insbesondere

in Entwicklungs- und Beschaffungsprozesse.

Nachhaltigkeit braucht Systemdenken

Nachhaltigkeit in der Medizintechnik lässt

sich nicht durch Einzelmaßnahmen erreichen.

Sie erfordert einen realistischen, ganzheitlichen

Ansatz entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Unternehmen, die Nachhaltigkeit frühzeitig

in Produktentwicklung, Lieferketten und regulatorische

Prozesse integrieren, schaffen nicht

nur ökologische Vorteile, sondern auch stabilere

und effizientere Strukturen. ◄


962-140d-06.26 ©2026 Kistler Group

NCFQ: HIGH SPEED FÜGEN MIT EXAKTER

KRAFTMESSUNG UND

BESCHLEUNIGUNGSKOMPENSATION

Das hochdynamische elektromagnetische Fügesystem NCFQ mit präziser

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Dank integrierter Beschleunigungskompensation ermöglicht die NCFQ zuverlässige,

kraft-weg-überwachte Fügeprozesse auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten. Das

NCFQ Fügemodul ist damit die ideale Lösung für anspruchsvolle Montage- und

Fügeanwendungen in der Electrical & Electronics Industrie sowie in der Medizintechnik,

etwa bei der Fertigung von Insulinpens und Autoinjektoren – überall dort, wo höchste

Produktivität und reproduzierbare Qualität entscheidend sind.

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