Fertigungstechnologie für kleinste Objekte

Abb.1

Abb. 2

Miniaturisierung ist einer der wichtigsten Trends in der Medizintechnik. Für die Konstruktion von Medical Devices werden immer kleinere und präziser gefertigte Bauteile benötigt. Konventionelle Spritzgießtechnik kommt bei der Fertigung solcher Teile an ihre Grenzen. Gerresheimer Medical Systems setzt daher verstärkt auf eine spezielle Mikrospritzgießtechnologie, mit der extrem kleine Teile präzise und wirtschaftlich produziert werden können.

Mikrospritzgießteile sind zum Teil kleiner als die Spitze eines Kugelschreibers. Bei der spezifikationsgerechten Fertigung solcher Produkte müssen Herausforderungen in den Bereichen Werkzeugbau, Spritzgießtechnik und Messtechnik bewältigt werden. Werkzeuge beispielsweise müssen noch erheblich geringere Dimensionstoleranzen einhalten als die darauf gefertigten Teile. Der Werkzeugbau bei Gerresheimer nutzt daher einen speziellen Maschinenpark, mit dem auf bis zu 2 Mikrometer genau gefräst und geschliffen werden kann. Zusätzlich wird darauf geachtet, dass die entwickelten Werkzeuglösungen bei der Fertigung in Großserie problemlos von kleinen Aufbauten für Mikrospritzgießmaschinen auf größere Aufbauten für Standard-Spritzgießmaschinen skaliert werden können. (siehe Abb. 1)

Durch die kleinen Schussvolumen lassen sich herkömmliche Spritzgießmaschinen nicht ohne weiteres für den Mikrospritzguss einsetzen. Lange Verweilzeiten des Kunststoffs können zum Abbau des Materials führen. Zusätzlich ist die erforderliche mechanische Präzision mit einer für wesentlich größere Teile ausgelegten Technologie nur schwer zu erreichen. Gerresheimer bietet für diese Herausforderungen zwei Lösungen an. Großserien werden auf modifizierten Standard-Spritzgießmaschinen gefertigt. Hochbelegte Werkzeuge sorgen dabei für ein Schussvolumen, bei dem es nicht mehr zum Materialabbau kommt. Optimierte Schnecken und Rückstromsperren stellen gleichzeitig die erforderliche Präzision sicher. Bei der Fertigung von kleinen bis mittleren Serien sowie von Produkten mit besonders hohen Präzisionsanforderungen setzt Gerresheimer dagegen spezielle Mikrospritzgießmaschinen ein. Hier ist die Schnecke nur noch für die Plastifizierung des Kunststoffs zuständig, das Einspritzen erfolgt hochpräzise über einen Kolben. (siehe Abb. 2)

Dritte Herausforderung ist eine für Mikrospritzgießteile geeignete Messtechnik. Gerresheimer steht im Technical Competence Center in Wackersdorf (Deutschland) ein Computertomograph zur Verfügung. Für die Messungen wird dort eine Technologie genutzt, mit der auch kleinste Objekte während der Messung zuverlässig fixiert und dargestellt werden können. Ähnliche Vorrichtungen werden auch für die optische Messung genutzt. Zusätzlich muss hierbei die gemessene Geometrie frei zugänglich sein. Mit diesen beiden Messtechnologien ist es möglich, Messdaten für die Validierung von Werkzeugen und das zuverlässige Qualitätsmanagement im laufenden Produktionsprozess mit der erforderlichen Geschwindigkeit zu erheben.

Gerresheimer ist auf der MedTec China in Shanghai vom 22. bis zum 24. September 2015 im  Shanghai World Expo Exhibition & Convention Center am Stand P301.