Hohe Prozesssicherheit und ProduktivitÀtssteigerung bei der selektiven Bearbeitung von Femurteilen

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FĂŒr eine optimale Patientenversorgung mĂŒssen die verschiedenen Bereiche von Implantaten unterschiedliche OberflĂ€cheneigenschaften aufweisen. Im neuen hochtechnologischen Werk von Smith+Nephew in Malaysia sind fĂŒr die selektive OberflĂ€chenbearbeitung der Femurteile derzeit zwei Fertigungszellen mit jeweils drei Schleppfinish-Anlagen R 6/1000 SF im Einsatz. Bei der Aufbereitung des Prozesswassers sorgt die Ausstattung der beiden automatischen Zentrifugen Z1000 mit dem digitalen Prozesswassermanagement „Advanced“ von Rösler Smart Solutions fĂŒr erhöhte Prozesssicherheit. Einen Beitrag dazu leistet auch die kontinuierliche Überwachung und regelmĂ€ĂŸige Aufbereitung der Schleifkörper.

Smith+Nephew ist eines der fĂŒhrenden Medizintechnikunternehmen, das sich zum Ziel gesetzt hat, den Körper und das Selbstvertrauen von Menschen wiederherzustellen, in dem es Technologien nutzt, die dem Leben seine Grenzen nehmen. DafĂŒr arbeiten rund 18.000 BeschĂ€ftigte in ĂŒber 100 LĂ€ndern jeden Tag daran, die Exzellenz des Produktportfolios in den drei globalen GeschĂ€ftsbereichen OrthopĂ€die, modernes Wundmanagement sowie Sportmedizin und HNO durch die Entwicklung und Anwendung innovativer Technologien zu verbessern. Sichtbar wird dies auch im neuen hochtechnologisierten Werk im malaysischen Penang, das mit der Fertigung von Produkten fĂŒr die Knie- und HĂŒftendoprothetik in erster Linie das OrthopĂ€diegeschĂ€ft des Unternehmens unterstĂŒtzen wird.

Das OberflĂ€chenfinish – ein entscheidendes QualitĂ€tskriterium
„FĂŒr die verschiedenen Implantate gibt es genaue Spezifikationen, welche OberflĂ€chengĂŒte diese aufweisen mĂŒssen“, erklĂ€rt JĂŒrgen Preiser, Senior Manufacturing Engineer bei Smith+Nephew. Er begleitet den Aufbau der OberflĂ€chenbearbeitungszellen fĂŒr Knieimplantate aus Kobalt-Chrom-Legierungen im neuen Werk in Malaysia. So ist an den InnenflĂ€chen von Femurteilen fĂŒr eine optimale Integration eine definierte Rauheit zu erzielen, wĂ€hrend im Außenbereich homogene, sehr glatte und hochglanzpolierte OberflĂ€chen erforderlich sind, um bei Bewegungen Abrieb zu vermeiden. Dies macht eine partielle aber Ă€ußerst hochwertige und reproduzierbare Bearbeitung der Ă€ußeren FlĂ€chen dieser Femurteile notwendig.

Schleppfinisher – die Lösung fĂŒr selektives, berĂŒhrungsfreies Gleitschleifen
Entschieden hat sich das Unternehmen bei dieser anspruchsvollen Aufgabenstellung fĂŒr die Schleppfinishanlagen R 6/1000 SF von Rösler. Hierbei handelt es sich um spezielle Gleitschliffanlagen, die fĂŒr die prĂ€zise, selektive Einzelbearbeitung komplex geformter, hochwertiger und beschĂ€digungsempfindlicher WerkstĂŒcke entwickelt wurden. Die Femurteile dĂŒrfen sich wĂ€hrend des Schleif- beziehungsweise Polierprozesses gegenseitig nicht berĂŒhren. Exakt wiederholbare, ĂŒber SPS gesteuerte und dem jeweiligen Anforderungsprofil adaptierbare Prozessparameter gewĂ€hrleisten dabei reproduzierbare Ergebnisse. „Da wir identische Maschinen und Prozesse in unserem US-amerikanischen Werk in Memphis fĂŒr diese Anwendung einsetzen, sind entsprechende Erfahrungen und Know-how vorhanden. Das macht die Zulassung einfacher und schneller. Ein weiterer Aspekt, der fĂŒr Rösler als Partner gesprochen hat, ist die weltweite PrĂ€senz des Unternehmens mit einer Vertretung in Singapur. DarĂŒber hinaus entwickelt und produziert Rösler sowohl die Anlagen als auch die Verfahrensmittel, sodass alles optimal aufeinander abgestimmt und Versorgungssicherheit gegeben ist“, konkretisiert JĂŒrgen Preiser die EntscheidungsgrĂŒnde.

Zwei Fertigungszellen mit jeweils drei Anlagen
Ausgestattet ist das Werk auf der malaysischen Halbinsel bisher mit zwei Fertigungszellen. FĂŒr die Prozessschritte Vorschleifen mit Keramikschleifkörpern, Feinschleifen mit Kunststoffschleifkörpern und Trockenpolieren mit einem pflanzlichen Medium sind in jede Zelle drei Schleppfinisher integriert. Um auch bei Wartungsarbeiten die Prozesskette nicht unterbrechen zu mĂŒssen, kann in allen Anlagen der Trockenpolierprozess erfolgen und in vier der sechs Schleppfinishanlagen kann sowohl der Trockenprozess, als auch die Nassbearbeitung erfolgen.

Rund 50 Prozent höhere ProduktivitĂ€t durch optimierte WerkstĂŒckaufnahme
Die Maschinen verfĂŒgen ĂŒber einen ArbeitsbehĂ€lter mit 1.000 mm Durchmesser sowie ein TrĂ€gerkarussell fĂŒr sechs Arbeitsspindeln. Sie sind mit teilespezifischen WerkstĂŒckaufnahmen ausgestattet, in denen die Femurteile so positioniert werden können, dass eine Bearbeitung nur an den definierten Bereichen stattfindet. Eine Optimierung der Aufnahmen ermöglicht, dass anstatt bisher zwei Femurteile nun drei Teile gespannt werden können und dennoch die hochwertige und allseitige Bearbeitung sichergestellt werden konnte.  â€žDies ermöglicht uns, 18 Femurteile gleichzeitig zu bearbeiten. Das entspricht einer Durchsatzerhöhung von knapp 50 Prozent und ist eine beachtliche Steigerung“, merkt JĂŒrgen Preiser begeistert an.

FĂŒr den Schleif- beziehungsweise Polierprozess taucht das rotierende TrĂ€gerkarussell die an den ebenfalls drehenden Spindeln aufgespannten WerkstĂŒcke in die ruhende Schleifkörpermasse ein. Eine standardmĂ€ĂŸige Eintauch-Tiefenregulierung gewĂ€hrleistet dabei, dass die teilespezifisch festgelegte Eintauchtiefe genau eingehalten wird. Die BearbeitungsintensitĂ€t lĂ€sst sich durch die separaten und unabhĂ€ngig voneinander einstellbaren Karussell- und Spindelantriebe optimal an die verschiedenen Femurteile anpassen. Die höhere Belastung durch den zusĂ€tzlichen Besatz der Spindeln mit jeweils einem zusĂ€tzlichen Femurteil erfordert natĂŒrlich auch, dass die gesamte Anlagentechnik inklusive der Antriebe fĂŒr die höhere Performance vorbereitet ist. Dies ist bei RÖSLER Anlagen im Standard der Fall, weshalb alle weiteren Bearbeitungsparameter inklusive der Eintauchtiefe der WerkstĂŒcke beibehalten werden und kĂŒrzeste Zykluszeiten erzielt werden können.

SchleifkörperĂŒberwachung und -aufbereitung sichern Ergebnis
Wichtige Prozessparameter, wenn es darum geht, Reproduzierbarkeit der Bearbeitung sicherzustellen, sind das FĂŒllvolumen und die Zusammensetzung der Schleifkörper im ArbeitsbehĂ€lter.  Die FĂŒllmenge im ArbeitsbehĂ€lter wird sowohl visuell als auch mit Sensoren ĂŒberwacht und der Bediener erhĂ€lt einen Hinweis, wenn eine Aktion erforderlich ist. „Um die BearbeitungsqualitĂ€t zu sichern, haben wir uns auch fĂŒr das Schleifkörperaufbereitungssystem entschieden. In dieser, mit einer Siebstation ausgestatteten Anlage, werden die Keramik- und Kunststoffschleifkörper einmal wöchentlich gereinigt und alle unter einer definierten GrĂ¶ĂŸe aussortiert“, beschreibt JĂŒrgen Preiser.

Verbesserte Prozesssicherheit durch digitales Prozesswassermanagement
FĂŒr die Reinigung der ProzessflĂŒssigkeiten aus den Nassbearbeitungsschritten Vor- und Feinschleifen der beiden Fertigungszellen hat Smith+Nephew in zwei vollautomatische Zentrifugen Z1000 investiert. „Dies ermöglicht uns, das Prozesswasser getrennt nach Keramik- und Kunststoffschleifkörpern aufzubereiten, wodurch Probleme beispielsweise durch Schaumbildung vermieden werden können“, berichtet JĂŒrgen Preiser. Außerdem ist in die Steuerungen der Zentrifugen das digitale Prozesswassermanagement von Rösler Smart Solutions integriert. Diese innovative, interaktive Monitoring-Lösung fĂŒr die Prozesswasserreinigung und -aufbereitung ermöglicht die Überwachung, Erfassung und Auswertung von bis zu 14, individuell auswĂ€hlbaren Prozessparametern, unter anderem Compound-Konzentration, pH-Wert und mikrobiologische Belastung. Die Soll- und Toleranzbereiche der relevanten Parameter werden in der Software hinterlegt und die jeweils gemessenen Ergebnisse eingetragen. Kommt es bei einem oder mehreren Parametern zu Abweichungen, wird dies angezeigt und das Personal erhĂ€lt automatisch leicht verstĂ€ndliche und direkt umsetzbare Handlungsempfehlungen zu Maßnahmen, um das Prozesswasser wieder in den festgelegten Bereich zu bringen und damit die ProduktqualitĂ€t zu sichern. „Durch diese digitale Lösung haben wir die Prozesswasseraufbereitung nicht nur besser im Griff, sie vereinfacht auch die Einarbeitung von Mitarbeitenden, die mit diesem Thema bisher keine Erfahrungen haben“, erklĂ€rt JĂŒrgen Preiser. DarĂŒber hinaus lassen sich durch die automatische Speicherung der Werte VerĂ€nderungen des Prozesswassers ĂŒber einen lĂ€ngeren Zeitraum erkennen, sodass ein erforderlicher Wechsel entsprechend in den Betriebsablauf eingeplant werden kann. Einsparungen bei den VerbrĂ€uchen von Wasser und Compound können auf diese Weise ebenfalls realisiert werden. Die lĂŒckenlose Erfassung der Daten ist weiterhin hilfreich als Nachweis der ProzessqualitĂ€t und -stabilitĂ€t bei QualitĂ€tsaudits und zu Dokumentationszwecken.
„Mit den ersten beiden Fertigungszellen sind wir derzeit in der Validierungsphase, der Start der Serienproduktion ist im FrĂŒhjahr 2023 vorgesehen. Parallel dazu planen wir momentan mit Rösler zwei weitere Fertigungszellen fĂŒr identische Produkte und Prozesse“, merkt JĂŒrgen Preiser abschließend an.