Präzisions-Tiefziehteile für die Medizintechnik mit perfektem Schliff

Die Prozessentwicklung einer Kantenverrundung erfolgte an einem 20 mm großen Baugruppengehäuse aus Edelstahl, das in der Medizintechnik eingesetzt wird. (Foto: Hubert Stüken GmbH & Co. KG) / In this project, an edge radiusing process had to be developed for a 20 mm large stainless steel housing used in a medical device. (Photo: Hubert Stüken GmbH & Co. KG)

„Die Herausforderung bei diesem filigranen Gehäuse lag in seiner großen Oberfläche bei extrem dünner Wandstärke. Für den Materialabtrag an den Kanten sind hohe Kräfte erforderlich, die gleichzeitig so gut beherrscht werden müssen, dass keine Formänderung auftritt“, beschreibt Dirk Schulz, Projektingenieur bei Stüken, die Aufgabenstellung. (Foto: Hubert Stüken GmbH & Co. KG) / Dirk Schulz, project engineer at Stüken, explains the finishing task as follows: „With this delicate housing the main challenge was a large surface area in combination with extremely thin walls. To remove sufficient material at the edges requires a high processing intensity. But the intensity must be tightly controlled to prevent any deformation”. (Photo: Hubert Stüken GmbH & Co. KG)

Tiefgezogene Funktionsteile sind bei der Produktion medizintechnischer und pharmazeutischer Produkte auf dem Vormarsch. Um auch bei der Oberflächenbearbeitung die hohen Anforderungen an Produktion und Qualitätsmanagement zu erfüllen, setzt Stüken Medical auf Gleitschlifflösungen und Verfahrensmittel von Rösler.

Mit dem vor einigen Jahren etablierten Geschäftsbereich Stüken Medical beantwortet die 1931 gegründete Hubert Stüken GmbH & Co. KG die steigende Nachfrage nach Präzisionstiefziehteilen aus metallischen Werkstoffen in der Medizintechnik und Pharmaindustrie. Das Produktportfolio des Familienunternehmens, das als Weltmarktführer gilt, beinhaltet außerdem Stanz- und Stanzbiegeteile, kunststoffumspritzte Komponenten und anspruchsvolle Baugruppen, die an fünf Standorten in Europa, Asien und den USA produziert werden.

„In der Medizintechnik und Pharmaindustrie werden spezifische Anforderungen an die Teile und die Produktionsbedingungen gestellt. Das dafür erforderliche Wissen und Know-how für die Entwicklung und Fertigung von Präzisionsteilen haben wir bei Stüken Medical gebündelt“, erklärt Andreas Hellmann, Leiter des ISO 13485 zertifizierten Geschäftsbereichs. Produziert werden unter anderem komplexe Gehäuse und Baugruppen, Ventile, hochpräzise Mikroteile und Primärverpackungen aus allen tiefziehfähigen Metallen wie Edelstahl, Aluminium und Titan. Um die hohen Qualitätsansprüche der Branchen zu erfüllen, stehen mehrstufige Reinigungssysteme und zwei Reinräume der Klasse 7 zur Verfügung. Die eigene Forschungs- und Entwicklungsabteilung am Firmensitz in Rinteln arbeitet kontinuierlich daran, das Spektrum der Möglichkeiten bei Prozessen und Werkstoffen zu erweitern.

Gemeinsam zu innovativen Lösungen

„Für viele unserer Kunden sind wir Entwicklungspartner. Um neue Produkte perfekt auf die Anwendung abzustimmen, arbeiten wir sowohl eng mit den Kunden als auch mit Partnern aus verschiedenen Technologiebereichen zusammen“, berichtet Andreas Hellmann. Geht es dabei um Aufgabenstellungen wie das Entgraten, das Kantenverrunden und Polieren sowie die Herstellung definierter Oberflächenrauheiten kommen seit rund 30 Jahren Gleitschlifflösungen und Verfahrensmittel der Rösler Oberflächentechnik GmbH zum Einsatz. „Die lange Partnerschaft basiert auf der Qualität und Zuverlässigkeit der Anlagen und Verfahrensmittel. So stellen wir sicher, dass die geforderten Ergebnisse reproduzierbar erreicht werden“, merkt Andreas Hellmann an. „Wichtig sind uns darüber hinaus die Flexibilität und Expertise von Rösler, wenn es darum geht, Prozesse gemeinsam zu entwickeln. Dabei steht uns auch das Customer Experience Center in Untermerzbach zur Verfügung. Bei Anlagen und Prozessen, die konform zur ISO 13485 qualifiziert und validiert werden müssen, unterstützt uns Rösler mit Dokumentationen und Informationen über Anlagendetails“, ergänzt Dirk Schulz, Projektingenieur bei Stüken. In den weltweiten Produktionsstätten des Tiefziehspezialisten sind rund 15 Rundvibratoren und 10 Fliehkraftanlagen für die perfekte Oberflächenbearbeitung eingesetzt sowie 18 Zentrifugen für die umweltschonende und zuverlässige Prozesswasseraufbereitung in Betrieb.

Hohe Anforderungen an das Bearbeitungsergebnis

Die Tiefziehteile weisen üblicherweise einen besonders hohen Umformgrad, außergewöhnliche Konturen sowie teilweise extrem geringe Abmessungen auf. Daraus resultieren beim Entgraten der Außen- und Innenbereiche, Kantenverrunden und Polieren sowie aus Spezifikationen an die Oberflächenrauheit und -güte sehr hohe Anforderungen. „Es muss einerseits sichergestellt werden, dass bei allen Teilen einer Charge ein gleichmäßig gutes Ergebnis erzielt wird. Andererseits darf es zu keinen Beschädigungen und Deformierungen der Teile kommen. Nach der Bearbeitung müssen Schleifkörper und Werkstücke absolut zuverlässig separiert werden. Eine Verschleppung von Teilen und/oder Schleifkörpern in die nächste Charge ist ebenfalls unbedingt zu vermeiden“, konkretisiert Dirk Schulz die Anforderungen. Bei Polieraufgaben geht es nicht selten darum, die Oberfläche durch Laserbeschriftung mit einem UDI-Code zu kennzeichnen. Diese Aufgabenstellungen machen nicht nur speziell auf die zu bearbeitenden Teile abgestimmte Prozesse erforderlich, auch die Anlagentechnik und Verfahrensmittel müssen angepasst werden. Erster Schritt dabei sind häufig Machbarkeitsstudien.

Prozess zur Bearbeitung von Teilen für die Medizintechnik

Die Prozessentwicklung einer Kantenverrundung an einem rund 20 mm großen Baugruppengehäuse aus Edelstahl, das in der Medizintechnik eingesetzt wird, erfolgte in Zusammenarbeit mit Stüken. „Die Herausforderung bei diesem filigranen Gehäuse lag in seiner großen Oberfläche bei extrem dünner Wandstärke. Für den Materialabtrag an den Kanten sind hohe Kräfte erforderlich, die gleichzeitig so gut beherrscht werden müssen, dass keine Formänderung auftritt“, beschreibt der Projektingenieur die Aufgabenstellung. Da im Customer Experience Center von Rösler Maschinen für sämtliche Bearbeitungsverfahren in modernster Ausführung zur Verfügung stehen, kann in den Versuchen unter nahezu realen Produktionsbedingungen die passende Anlagentechnik und –ausführung festgelegt werden. Dabei sind nicht selten entsprechende Anpassungen der Standardanlagen am Arbeitsbehälter oder auch bei der Konstruktion erforderlich. Auch hier spielte der Erfahrungsschatz von Stüken im Gleitschleifen eine große Rolle. Um eine zuverlässige und vollständige Trennung von Teilen und Schleifkörpern zu erreichen, waren bei den Anlagen für Stüken Medical Anpassungen an den anspruchsvollen Separierprozess erforderlich. Die für die jeweilige Anwendung optimale Schleifkörpergeometrie und -art (keramisch oder kunststoffgebunden) wird ebenfalls in den Versuchen ermittelt. Für ein gleichbleibend gutes Bearbeitungsergebnis sind bei den Schleifkörpern häufig extrem enge Größentoleranzen einzuhalten. Hergestellt werden die Schleifkörper nach höchsten ökologischen Standards bei Rösler und bilden zusammen mit Compounds und Prozesswasserreinigern das weltweit umfassendste Verfahrensmittelsortiment mit über 15.000 verschiedenen Produkten. Der entscheidende Vorteil für eine erfolgreiche Prozessentwicklung liegt also im perfekten Zusammenspiel der richtigen Anlage mit den richtigen Verfahrensmitteln (Schleifkörpern und Compound) – und das am besten in enger Abstimmung mit dem Kunden.