Schnell robuste Bauteile für die Medizintechnik

Kennzeichnend für die Medizintechnik, vor allem die Diagnostik, sind zum einen die teils rasante Innovationsgeschwindigkeit, zum anderen ein besonderes Sicherheitsbedürfnis. Neue Geräte, Techniken und Methoden werden in kurzen Zyklen in den Markt gebracht. Eine Studie des VDE besagt, dass zwei Drittel der Medizintechnik-Produkte in Deutschland nicht älter als drei Jahre sind.

Die Entwickler in dieser Branche stehen angesichts enger Zeitpläne vor großen Herausforderungen. Denen könnte in einigen Fällen mit Einsatz des schon länger bekannten Polyamid-Gießverfahren begegnet werden, das laut Anbieter rpm nun zur echten Produktionsreife entwickelt worden ist. Das Verfahren liefere hochmolekulare, homogene Polyamide. Bauteile, die im patentierten Nylonmold-Verfahren hergestellt werden, sind Produkte einer chemischen Reaktion. Sie entstehen durch thermisch aktivierte Polymerisation einer Monomer-Mischung, die mit additiven und katalytischen Komponenten angereichert ist. Die Verarbeitung der Monomer-Mischung geschieht per Injektionstechnologie nahezu drucklos. Werkstoff für die Formwerkzeuge ist beispielsweise Silikon. Die sogenannten Soft Tools entstehen durch Umgießen eines Urmodells.

Das Verfahren liefert Bauteile mit hoher Kristallinität und ohne Eigenspannungen. Charakteristisch sind hohe Duktilität bei ebenfalls hoher Härte, Widerstand gegen Abrasion und Dämpfungsvermögen. Hitzestabilisiertes Material mit 30 Prozent Glasfaseranteil weist ein Zug-E-Modul von 7500 MPa und eine Charpy-Schlagzähigkeit von 26,2 kJ/m² auf. Der Werkstoff ist zwischen –40 und 180 Grad Celsius einsetzbar und chemisch beständig gegen Benzin, Kohlenwasserstoffe und Lösungsmittel sowie bedingt gegen Säuren und Laugen.
Innerhalb weniger Tage sind erste Bauteile aus dem Serienwerkstoff Polyamid 6 lieferbar. Der Einsatz von Formen aus Silikon spart nicht nur Zeit. Höhere Stückkosten sollen durch die Zeitreduzierung bis zur Erstlieferung, Flexibilität des Verfahrens und die niedrigen Werkzeugkosten mehr als wettgemacht werden. Die Gesamtbilanz für zugrunde gelegte 1000 Bauteile weist Zeit- und Kostenvorteile bis zu 50 Prozent gegenüber konventioneller Spritzguss- oder Blasteilfertigung auf.

Bisher konzentrierte sich die Fertigung auf Stückzahlen bis 500. Die wirtschaftlichen Grenzen liegen derzeit in den beschränkten Standzeiten der Silikonformen, die je nach Komplexität zwischen 15 und 35 Bau- teile liefern.
Das im Herbst angelaufene Forschungsprojekt Qbridmold-Nylon soll die wirtschaftlich sinnvolle, industrielle Kleinserienfertigung im Polyamid-Gießverfahren ermöglichen. Angestrebt ist eine flexible, teilautomatisierte Kleinserienfertigung bis 5000 Stück. Hinsichtlich Toleranzen und Oberflächen sollen die Bauteile mit Spritzgießteilen vergleichbar bleiben. In der Forschungsabteilung von rpm werden derzeit Werkzeugalternativen und Kombinationen aus unterschiedlichen Materialien gebaut und hinsichtlich ihrer Eignung für das Gießverfahren geprüft. Es gilt also, das Verfahren im Auge zu behalten und im Vergleich zu anderen Verfahren auf Tauglichkeit für die eigene Kleinserienproduktion zu prüfen.