Nutstoßen für die Medizintechnik
Schmale Nuten, lange Standzeit und günstiger Schneidenpreis? Horn zeigt mit der Erweiterung seines Systems zum Nutstoßen, wie der Stoßprozess in kleinen Durchmessern wirtschaftlich zum Einsatz kommt. Für die Feldtests suchte Horn dafür Kunden mit speziellen Bauteilen und hohen Anforderungen an deren Qualität. Ein zentrales Bauteil eines Endoskops aus der Medizintechnik war hierzu prädestiniert. Der Lohnfertiger Öschger aus Emmendingen stellte sich für die Langzeit-Werkzeugtests bereit und war von der Leistung des neuen Systems begeistert.
Medizinische Endoskope sind zentrale Systeme der modernen Medizintechnik und dienen der minimalinvasiven Diagnostik sowie Therapie in zahlreichen medizinischen Fachdisziplinen. Sie ermöglichen die optische Darstellung von Körperhöhlen und Organen in Echtzeit und tragen maßgeblich zur Reduktion chirurgischer Traumata, kürzeren Erholungszeiten und erhöhter Patientensicherheit bei. Technisch bestehen Endoskope aus präzisen optischen Komponenten, Beleuchtungseinheiten, mechanischen Strukturen sowie zunehmend digitalen Bildsensoren, die hochauflösende Bilddaten liefern. Je nach Anwendung kommen starre oder flexible Bauformen zum Einsatz, wobei flexible Endoskope komplexe Innenkanäle und bewegliche Segmente aufweisen. Die verwendeten Werkstoffe müssen biokompatibel, sterilisierbar und langlebig sein sowie strengen Anforderungen entsprechen.
Kundenfrage an HORN
Mehrere Kunden wandten sich mit der Frage an HORN, ob sich das bestehende Nutstoßsystem 117 für kleinere Bohrungsdurchmesser erweitern lässt. Bislang lag der minimale Bearbeitungsdurchmesser bei Durchmesser 14 mm. Für Anwendungen unterhalb dieses Bereichs kamen die Systeme Supermini 105 ab 6 mm und Supermini 110 ab 9 mm zum Einsatz. Bei Nutstoßoperationen fiel beim System 110 der Nachteil höherer Werkzeugkosten auf. Der Bedarf nach einer wirtschaftlicheren Lösung für den Durchmesserbereich zwischen 9 mm und 14 mm wurde damit klar formuliert und bildete den Ausgangspunkt für ein neues Entwicklungsprojekt bei HORN. Ziel des Projekts war es, das Nutstoßprogramm 117 gezielt nach unten zu erweitern und den Bereich von Durchmesser 9 mm bis 14 mm abzudecken. Im Fokus stand eine Lösung, die sich in bestehende Prozesse integrieren lässt, prozesssicher arbeitet und zugleich die Kosten pro Bauteil senkt. Statt einer Sonderlösung sollte ein standardisiertes Werkzeugsystem entstehen, das Anwendern eine Alternative zum bisherigen System 110 bietet. Durch die Nutzung des bekannten Systems 117 sollten Fertigung, Handhabung und Anwendung möglichst einfach bleiben.
Die Projektarbeit verteilte sich auf mehrere Fachbereiche. Das Produktmanagement übernahm die Rolle des Projektinitiators und Koordinators. Die Konstruktion führte Grundlagenuntersuchungen und Machbarkeitsprüfungen durch. Darauf aufbauend entstanden neue Klemmhalter und dazu passende Schneidplatten. Parallel dazu analysierte die Forschung und Entwicklung die Stabilität der Klemmhalter mittels FEM-Berechnungen. Die Ergebnisse flossen direkt in die konstruktive Auslegung ein und bildeten die Basis für eine sichere Anwendung in kleinen Durchmesserbereichen.
Auch die Fertigung- und Automationsspezialisten waren früh in das Projekt eingebunden. Das Team beschäftigte sich mit dem sicheren Handling der kleinen Schneidplatten, der Auslegung der Spannschraube und deren definierten Anzugsmoment. Das gleichbleibende Moment an der Schraube dient zum gleichmäßigen präzisen Einzug in den Plattensitz, darf aber aufgrund der fragilen und kleinen Klemmschraube nicht zu hoch sein. Ein weiteres Team verantwortete darüber hinaus die Automatisierung der Schleifprozesse, um eine reproduzierbare Qualität sicherzustellen. Die Fertigung der Halter erfolgte intern. Durch das enge Zusammenspiel aller Beteiligten entstand eine Lösung, die den erweiterten Einsatzbereich des Nutstoßsystems 117 ermöglicht.
Feldversuche
Nach der Entwicklung, der Fertigungsplanung und der Produktion der Prototypen stehen die ersten Grundsatzversuche auf dem Plan. Jedes neu entwickelte Werkzeug muss sich zu diesem Entwicklungszeitpunkt im Horn-Testzentrum beweisen. Funktioniert es wie geplant oder verlangt es eine konstruktive Anpassung? Diese Fragestellung ist der Kern jedes Grundsatzversuches. Sind die Tests erfolgreich, suchen die Horn-Spezialisten über den Außendienst nach Kunden, welche die Werkzeuge im realen Produktionsalltag testen. Einer dieser Anwender war das Unternehmen Öschger. „Das Endoskop-Bauteil hat sich hierbei sofort angeboten“, so Clemens Fürderer. Er leitet das Team Drehtechnik bei Öschger. Das Bauteil aus 1.4307 hat einen Innendurchmesser von 13 mm. Die Passfedernut hat eine Breite von 2 mm und eine Länge von 10 mm sowie zwei definierte 45 Grad Fasen hin zum Innendurchmesser.
Vor den Tests mit dem neuen Werkzeugsystem fertigte das Team die Nut mit zwei Werkzeugen des Typs 110. Eines fertigte die Nut und die andere Schneidplatte faste im Stoßprozess die Kanten. Für den Feldversuch lieferte HORN die Schneidplatte gleich als Sonderwerkzeug. Das bedeutet: Stoßen der Nut und Anfasen der Kanten mit einer Schneidplatte im selben Stoßprozess. Der Stoßprozess geschieht über Hubbewegungen des Werkzeugrevolvers. Ein Stoßaggregat macht aufgrund der eher kleineren Bauteilserien wirtschaftlich keinen Sinn.
Erfolgreicher Einsatz
„Nach der ersten Bauteilserie zeichnete sich schon die Leistung der neuen Werkzeuge ab“, so Fürderer und fährt fort: „Wir haben mit dem Werkzeug schon 2.500 Nuten gestoßen. Man sieht noch keinerlei Verschleißerscheinungen der Schneide. Sie wird wahrscheinlich noch weitere 2.500 Nuten durchhalten“. Das vorher eingesetzte Werkzeug hatte eine Standzeit von knapp 1.000 gefertigten Nuten. Ein großer Vorteil des neuen Systems ist zum einen die Stabilität des Haltersystems und zum anderen die Innere Kühlmittelzufuhr direkt an die Wirkzone. „Neben den sehr guten Ergebnissen der Werkzeugleistung, bietet uns das neue Werkzeug auch erhebliche Einsparungen der Werkzeugkosten“, so Fürderer. Diese Einsparungen ergeben sich unter anderen auch, da für die Schneidplatte deutlich weniger Hartmetall zum Einsatz kommt.
Mit der Erweiterung des Nutstoßsystems 117 bietet HORN eine praxisnahe Lösung für Anwendungen mit kleinen Durchmessern, bei denen Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit gleichermaßen gefragt sind. Die Ergebnisse aus den Feldversuchen zeigen, dass sich das System zuverlässig in bestehende Fertigungsprozesse integrieren lässt und einen stabilen Stoßprozess ermöglicht. Verbesserte Standzeiten, reduzierte Werkzeugkosten und die Kombination mehrerer Bearbeitungsschritte in einem Werkzeug wirken sich positiv auf die Bauteilkosten aus.
Das Unternehmen
Die Firma Öschger aus Emmendingen ist ein spezialisierter Lohnfertiger für anspruchsvolle Bauteile in der Medizintechnik (ISO 13485) sowie für CNC-Präzisionsteile weiterer Branchen. Des Weiteren gilt Öschger gemeinsam mit Oesterle+Partner als Spezialist für die Herstellung von angetriebenen Werkzeugen für CNC-Drehmaschinen. Das Unternehmen fertigt komplexe Komponenten mit hoher Maßgenauigkeit und gleichbleibender Qualität – von Einzelteilen bis zu Serien. Modern ausgestattete CNC-Maschinen, präzise Mess- und Prüftechnik sowie klar strukturierte Prozesse sichern zuverlässige Ergebnisse auch bei engen Toleranzen. Öschger begleitet seine Kunden partnerschaftlich von der technischen Abstimmung über die Fertigung bis zur termingerechten Lieferung. Technisches Know-how, Prozesssicherheit und ein ausgeprägtes Qualitätsbewusstsein machen das Unternehmen zu einem leistungsstarken Partner für präzise Lohnfertigung.