Ein Blick auf die Herstellung medizinischer Geräte

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Erik Poulsen, Leiter des Medizinmarktsegments von GF Machining Solutions, beantwortet Fragen zu den Veränderungen und Trends, die die Medizinbranche vorantreiben, und wie Hersteller die neuesten Chancen nutzen können.

Erik Poulsen: Es gibt viele Faktoren, die diese Branche beeinflussen. Die demografische Entwicklung verändert sich ebenso wie die Technologie. Es befindet sich seit mehreren Jahren in einem konstanten Wachstumsmodus und das bietet viele Chancen, insbesondere da immer mehr Menschen versuchen, in dieser Branche mitzumachen.

Einige Unternehmen wollen von der Automobilindustrie auf die Herstellung medizinischer Geräte umsteigen.

Angesichts des Wachstums, mit dem die Branche konfrontiert ist, gibt es einige Trends, die dies wirklich vorantreiben.

Es gibt einen großen Trend hin zu medizinischen Einweggeräten. Der Vorteil eines Einweggeräts besteht darin, dass der Benutzer von dem Moment an, in dem es aus der Verpackung genommen wird, weiß, dass es perfekt ist, d. h. keine abgenutzten Kanten oder Mängel aufweist, und dass es sterilisiert ist. Aus diesen Gründen ist ein Einweggerät tendenziell sicherer und kostengünstiger.

Bei Einweggeräten handelt es sich häufig um Formteile. Die Anzahl der Formwerkzeuge, die Komplexität der Formwerkzeuge und die Gerätetypen haben zugenommen. Formwerkzeuge erfordern häufig eine hochpräzise Bearbeitung wie Erodieren oder Fräsen, um sie herzustellen.

Das Wachstum bei Einweggeräten und Formteilen für die Medizin ist ein Trend und wächst etwa doppelt so schnell wie der Gesamtmarkt.

Ein weiterer Wachstumsbereich ist die minimalinvasive oder Schlüssellochchirurgie. Diese Art der Operation erfordert kleine Präzisionskomponenten wie Kameras, Schläuche und chirurgische Instrumente. Herzablationskatheter, Stents und andere mikromechanische Geräte können mithilfe der Femtosekundenlasertechnologie hergestellt werden.

Poulsen: Es besteht ein echtes Interesse an der Auslagerung der Fertigung oder der Auftragsfertigung. Medizingeräteunternehmen sind auf der Suche nach Innovationen. Sie entwickeln bahnbrechende neue Produkte oder Technologien, aber sie sind nicht unbedingt diejenigen, die die dafür benötigten Materialien zuschneiden.

Der Umfang des Outsourcings in der Herstellung medizinischer Geräte nimmt schneller zu als die Rate der Herstellung medizinischer Geräte insgesamt. Wenn Sie sich den Raum ansehen, gibt es Unternehmen wie Tecomet, Orchid Orthopaedics und Jabil, die schnell in diesen Bereich expandieren. Hierbei handelt es sich um Unternehmen mit Zehntausenden Mitarbeitern, einem Geschäftsvolumen von Hunderten Millionen Dollar und mehreren Standorten. Ihre Aufgabe besteht darin, den Menschen, die diese Produkte entwerfen, verkaufen und vertreiben, die schwierige Aufgabe abzunehmen, Produkte herzustellen.

Mithilfe des 3- und 5-Achsen-Fräsens können Hersteller auf einfache Weise komplexe, mehrfach gekrümmte Oberflächen medizinischer Geräte bearbeiten.

Da dies in der Natur der Auftragsfertigung liegt, ist es für OEMs wichtig, Zugriff auf die neueste Technologie zu haben, um Produkte der nächsten Generation zu entwickeln, die besser sind oder eine höhere Leistung aufweisen als die heute auf dem Markt erhältlichen Produkte. Die Entwicklung medizinischer Geräte bis zur Marktreife kann Jahre dauern. Daher müssen OEMs vorausschauend denken und sicherstellen, dass das Gerät bis zur allgemeinen Verfügbarkeit immer noch auf dem neuesten Stand ist.

Auftragsfertiger benötigen außerdem Zugang zu neuer Technologie oder nutzen bestehende Technologie auf neue und spannende Weise. Beispielsweise ermöglichen Laser vielen Herstellern die Herstellung von Produkten, die sie sonst nicht herstellen könnten. Gleiches gilt für die additive Fertigung und die Lasertexturierung.

Poulsen: Eine der Herausforderungen bei der Auftragsfertigung besteht darin, dass viele Konstrukteure nicht unbedingt über die neuesten Bearbeitungstechnologien Bescheid wissen. In manchen Fällen sind sie in ihren Entwürfen eingeschränkt, weil es keinen Sinn macht, etwas zu entwerfen, von dem man nicht weiß, ob es tatsächlich hergestellt werden kann.

Laser-Oberflächenstrukturierung, Fräsen und EDM sind die wichtigsten Technologien, die in der medizinischen Fertigung eingesetzt werden, und wir versuchen wirklich, die Grenzen dessen zu erweitern, was Kunden damit machen können.

Sie können beispielsweise mit einem Laser eine Oberfläche hydrophob machen, sodass Flüssigkeiten nicht daran haften bleiben. Eine mit einem Laser auf einem medizinischen Gerät erzeugte hydrophobe Oberfläche kann für den Chirurgen vielfältige Vorteile haben. Man kann es hydrophil machen, was das Gegenteil ist; antibakterielle und Osseointegrationsoberflächen. Mit heutigen Lasern lassen sich Designoberflächen auf Produkten erzeugen. Viele Maschinenhersteller öffnen die Türen für Konstrukteure und demonstrieren die verschiedenen Möglichkeiten zur Herstellung von Teilen – wie die Verwendung eines Lasers zur Osseointegration anstelle von Sandstrahlen oder anderen Technologien –, von denen sie möglicherweise nicht wussten, dass sie physikalisch möglich sind. Es ist aufregend.

Poulsen: Es gibt tatsächlich zwei Grenzen: die Verwendung von überkritischem Kohlendioxid (sc-CO2) zum Fräsen von Titan und die Laseroberflächenstrukturierung. Sc-CO2 hatte erhebliche Auswirkungen auf die Bearbeitung von Titan, aber auch auf Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE), ein Material, das in speziell bearbeiteten Komponenten für Hüft- oder Knieimplantate verwendet wird und als Gleitfläche dient, damit sich das Implantat leicht bewegen lässt.

Die Laseroberflächenstrukturierung wird für die Herstellung medizinischer Geräte immer wichtiger und wir finden immer wieder neue und innovative Anwendungsmöglichkeiten.

GF Machining Solutions, www.gfms.com