Sonderausstellung: Nachhaltige und innovative Produkte für die Medizintechnik

(Foto: ARBURG) / (Photo: Arburg)

Der Branche Medizin war eine Sonderausstellungsfläche gewidmet. Dort fertigten insgesamt drei Exponate nachhaltige Spritzenkolben aus PLA, IML-Zentrifugenröhrchen mit integrierten Funktionen und materialoptimierte Spritzenkolben in Großserie. (Foto: ARBURG) / A special exhibition area was dedicated to the medical sector. A total of three exhibits there produced sustainable syringe plungers made from PLA, IML centrifuge tubes with integrated functions and material-optimised syringe plungers in large-scale production. (Photo: Arburg)

– Nachhaltig: Spritzenkolben aus PLA verbessern CO2-Bilanz signifikant
– Innovativ: Produktdesign spart 20 Prozent Material
– Mehrwert: IML-Labels für integrierte Funktionen, Rückverfolgbarkeit und minimalen Ausschuss

Der Branche Medizin ist auf den Technologie-Tagen 2025 eine Sonderausstellungsfläche gewidmet. Dort präsentiert Arburg drei Exponate, die innovative Spritzgießprodukte fertigen, darunter nachhaltige Spritzenkolben aus PLA, IML-Zentrifugenröhrchen mit integrierten Funktionen und materialoptimierte Spritzenkolben in Großserie. Im Reinraum wird auch die umfassende Dienstleistungskompetenz für Kunden aus der Medizintechnik vorgestellt. Außerdem ist ein neuer Freeformer 550-3X zu sehen, der für den 3D-Druck medizinischer Bauteile auf Basis originaler Kunststoff-granulate ausgelegt ist.

Das Know-how von Arburg in der Medizintechnik reicht über die gesamte Prozesskette – von der Projektidee bis zur Maschinenabnahme. Auf den Technologie-Tagen beantworten die Experten nicht nur Fragen zu den Exponaten, sondern auch zu Validierung und Qualifizierung genauso wie zu Maschinen-auslegung, Automation und Turnkey, Risikoanalyse, Partikelmessung und Reinraumkonzepten.

Nachhaltig: Einsatz von PLA verbessert CO2-Bilanz

Das Exponat im Reinraum, ein elektrischer Allrounder 370 A in Reinraumausführung, zeigt erstmals die Verarbeitung eines kostengünstigen biobasierten Kunststoffs PLA (Polylactid) auf Basis von Maisstärke zu einem medizintechnischen Produkt. Dieses Anwendungsbeispiel wurde von Arburg gemeinsam mit den Partnern AFK Kunststoffverarbeitung und VTW (Werkzeug) realisiert und demonstriert das Potenzial für die Fertigung nachhaltiger Massenartikel für die Medizintechnik und Pharmaindustrie. Das 4-fach-Pilotwerkzeug ist so ausgelegt, dass es bei Bedarf auf 36 und 72 Kavitäten skalierbar ist. Der elektrischer Allrounder 370 A verarbeitet das PLA in rund acht Sekunden Zykluszeit zu je 0,5 Gramm wiegenden Spritzenkolben. Solche medizinischen Produkte sind nach einmaligem Gebrauch biopharmazeutisch verunreinigt und werden in der Regel thermisch entsorgt. Anders als bei Kunststoffen auf Erdölbasis, wird beim Verbrennen von PLA jedoch nur so viel Kohlendioxid (CO2) freigesetzt, wie der Rohstoff Mais während des Wachstums gebunden hat. Daraus resultiert eine signifikant verbesserte CO2-Bilanz. Gegenüber Rezyklaten und anderen Biokunststoffen liegen die Hauptvorteile in der hohen Verfügbarkeit der Maisstärke und in vergleichsweise niedrigem Preis.

Schnellläufer: 64 Spritzenkolben in nur sechs Sekunden

Die Fertigung von Spritzenkolben aus PP für „selbstzerstörende“ Einwegspritzen der Größe 0,5 Milliliter zeigt die Vorteile einer Kombination von hybrider Maschinentechnologie mit leistungs-fähigem Werkzeug und innovativem Produktdesign.

Der hybride Allrounder 570 H in der Leistungsvariante Ultimate mit 2.000 kN Schließkraft und Arburg Servohydraulik (ASH) ist für schnelllaufende Anwendungen für medizinische Massenartikel prädestiniert. Zudem wird mit dieser Anwendung gezeigt, wie aus einem Grauraum in einen Reinraum produziert werden kann. Mit einem 64-fach-Werkzeug der Firma Ruhla fertigt das Exponat in rund sechs Sekunden Zykluszeit je 0,34 Gramm schwere Spritzenkolben. Das entspricht einem Ausstoß von rund 38.400 Stück pro Stunde. Dank einer Sollbruchstelle kann der Kolben aus Gründen der Patientensicherheit nicht reversibel aus der Spritze gezogen werden. Das innovative Produktdesign mit dreiflügeliger Geometrie reduziert den Materialeinsatz bei dieser Leichtbau-Anwendung im Vergleich zu einer vierflügeligen Variante um rund 20 Prozent. Verarbeitet wird ein medizinisches PP des Partners Borealis. Die Heißkanaltechnik der Firma Ewikon ermöglicht angussfreies seitliches Direktanspritzen. Um die Temperaturen im Werkzeug zu überwachen, kommuniziert die Spritzgießmaschine über die Gestica-Steuerung und OPC UA mit dem Heißkanalregler. Für eine bionisch optimierte Druckregelung sorgt der „aXw Control PressurePilot“ in der Gestica-Steuerung. Der „aXw Control ScrewPilot“ wiederum kompensiert Störungen des Füllverlaufs und hält die Formfüllung stabil. Damit lässt sich eine Einspritzpräzision auf dem Niveau einer elektrischen Spritzeinheit erreichen.

Funktionsintegration: „IML goes medical“

In-Mould-Labelling (IML) mit funktionalen Labels ist neu für die Medizintechnik und stellt hohe Anforderungen an die Präzision von Spritzgießprozess und Automation. Auf den Technologie-Tagen 2025 eine IML-Anwendung zu sehen, deren Vorteile in Mehrwert durch Funktionsintegration, Präzision und minimalen Ausschuss liegen. Die Anwendung ist das Ergebnis des gebündelten Know-hows der Experten von Maschine (Arburg), Werkzeug (Kebo), Label (MCC/Verstraete), Automation (Beck) und Kameraprüfung (Intravis).
Im Mittelpunkt steht ein elektrischer Allrounder 520 A mit 1.500 kN Schließkraft in Reinraumausführung, der die Anforderungen für die Fertigung in der Reinraum-Klasse ISO 7 erfüllt. Ein wichtiger Aspekt ist die kompakte Aufstellfläche (Footprint) der Fertigungszelle, die in vorgegebene Produktionsraster passt. Die je 15 Milliliter fassenden gebrauchsfertigen Zentrifugenröhrchen aus PP werden mit einem 8-fach-Werkzeug von Kebo in rund zehn Sekunden Zykluszeit gefertigt. Die Labels sind kratzfest und machen die Zentrifugenröhrchen aus Monomaterial stabiler. Zum positionsgenauen Ausrichten und Aufbringen kommt ein innovativer Label-Justierkopf zum Einsatz, der die Fertigungstoleranz auf wenige Hundertstel ausgleichen kann. Nachfolgende Arbeitsschritte wie herkömmliches Bedrucken oder Bekleben entfallen. Das ermöglicht eine zeit- und kosteneffiziente Fertigung – ohne zusätzliches Hygienerisiko oder Aufwand für Personal und Logistik. Der Ausschuss kann um den Faktor 10 reduziert werden. Die optische Kontrolle erfolgt über ein in die Automation integriertes Kamerasystem. In die Labels lässt sich z. B. eine Skala zur exakten Füllstandanzeige oder eine temperatursensitive thermochrome Bedruckung integrieren. Deren Farbe schlägt um, sobald eine definierte Temperatur des befüllten Röhrchens überschritten wird. Über QR-Codes können dem IML-Produkt zusätzlich Informationen zu Prozess-, Qualitäts- und Recycling-Daten mitgegeben werden. Das automatisierte Anlagenkonzept lässt sich weiter ausbauen, z. B. um das zusätzliche Verschrauben der Röhrchen mit einem Deckel und die Verpackung in Schlauchbeuteln.

3D-Druck: Freeformer 550-3X mit Produktionsassistent

Der neue Freeformer 550-3X ist besonders interessant Anwender in der Medizintechnik. Das Exponat zeigt, wie sich in der Klinikpraxis resorbierbare Implantate z. B. aus dem medizinischen Originalkunststoff Resomer LR 706 fertigen lassen. Zu den interessantesten Features des offenen Systems zählen ein erhöhter Tropfenaustrag für eine kürzere Bauzeit, ein optimierter Materialwechsel und vor allem der neue Produktionsassistent. Dadurch wird der Bediener über die Gestica-Steuerung aktiv unterstützt – vom Laden des Bauauftrags bis zum Start des 3D-Drucks. Das erleichtert die Arbeit an der Maschine enorm und ermöglicht auch Nicht-Experten, Bauteile prozesssicher, fehlerfrei und in hoher Qualität additiv zu fertigen. Mit zwei Austrags-einheiten und einem 230 x 230 x 230 Millimeter großen Bauraum, ist die neue Maschine etwas kleiner, aber auch günstiger als der Freeformer 750-3X.