Medizintechnik Spritzguss auf höchstem Niveau

Fresenius Medical Care ist Weltmarktführer in der Behandlung von Nierenleiden. Bei jeder zweiten Dialyse weltweit sind Produkte des global tätigen Unternehmens beteiligt. Im französischen Werk L’Arbesle werden pro Jahr 36 Millionen Blutwäsche-Kartuschen für die Dialyse gefertigt. Die Spritzgießproduktion war ursprünglich ausgelagert und wurde vor einigen Jahren wieder zurück ins Werk geholt – mit einer Verdoppelung der Maschinenzahl im Jahr 2018. Den Grund für diese Entscheidung liefert Thibaud Robin-Rivoire, Technischer Direktor des Werks: „Mit der Produktion im eigenen Haus sind wir flexibler. Wir können sehr leicht die Produkte an die Anforderungen unserer Kunden anpassen, zumal sich diese immer wieder ändern.“

Die Anforderungen an den Spritzguss von Medizintechnik Produkten sind naturgemäß besonders hoch. Die Produktion findet in der Regel im Reinraum statt, um Kontamination der Kunststoffteile zu vermeiden. Die Spritzgießmaschine muss absolut sauber arbeiten – zum Beispiel durch gekapselte Schmierung des Kniehebels. Darüber hinaus ist eine zu 100 % verlässliche Funktion der Teile sicherzustellen, da im Ernstfall ein Leben davon abhängt. Dies wird mit exakter Prozessführung, Qualitätskontrolle und lückenloser Dokumentation in der Fertigung erfüllt.

Für die Produktion der Blutwäsche-Kartuschen sind sechs Werkzeuge aktiv. Unterschiedliche Durchmesser und Längen der Zylinder ergeben in Summe fünf verschiede Größen der FX-Dialysatoren – passend zu Körpergröße und Gewicht der Patienten.

Das Lastenheft für die neuen Spritzgießmaschinen sah folgende, typische Eigenschaften für den Medizintechnik Spritzguss vor:

• absolute Sauberkeit und höchste Präzision aufgrund Reinraum-Produktion und Null-Fehler-Strategie
• hohe Maßhaltigkeit über alle Kavitäten der Mehrfach-Werkzeuge aufgrund nachfolgender, vollautomatischer Montage der Spritzgießteile
• gleichbleibende, maximale Produktqualität im 24/7 Dauerbetrieb
• einfache und rasche Durchführung der regelmäßigen Werkzeugwechsel
• niedrige Stückkosten, um auch für preissensible Märkte wettbewerbsfähig zu produzieren

Die Kartuschen werden aus Polypropylen gefertigt, welches eine hohe Schwindung aufweist. Die Maßhaltigkeit der Einzelteile sicherzustellen ist daher eine Herausforderung.

„Wir müssen uns auf die Reproduzierbarkeit der Maschinen verlassen können, brauchen höchste Präzision und absolute Sauberkeit“, so Laurent Brancherau, Leiter der Spritzgieß-Abteilung bei Fresenius Medical Care. Mit diesen Anforderungen kontaktiere Fresenius ENGEL.

Seitens ENGEL wurde die vollelektrische Spritzgießmaschine e-motion als geeignete Basis für die Anforderungen ermittelt. Sie ist die vielseitige Hochleistungs-Variante unter den elektrischen Spritzgießmaschinen von ENGEL. Dank ihres umfangreichen Optionsumfangs kann sie zielgerichtet auf herausfordernde Anwendungen im Medizintechnik Spritzguss angepasst werden. Ihre dynamischen, servo-elektrischen Antriebe stellen die nötige Präzision und Geschwindigkeit sicher. Ihre hohe Energieeffizienz sorgt für niedrige laufende Kosten. Besonders vorteilhaft: Die Kundenwerkzeuge waren mit ihren elektrisch angetriebenen Kernzügen bereits für den Einsatz auf einer vollelektrischen Spritzgießmaschine ausgelegt. Ein weiterer Pluspunkt: Die intuitive, einfache Bedienbarkeit der CC300 Steuerung.

„Die einfache Navigation der CC300 hilft uns, eine hohe Prozessstabilität zu erreichen. Am Ende führt das zu einer besseren Qualität.“

Eric Biguet, Maschineneinrichter bei Fresenius Medical Care

Fresenius Medical Care entschied sich für die e-motion in der Schließkraftklasse 2200 kN. Mit dieser Größe können alle Anwendungen abgedeckt werden. ENGEL legte die Maschine maßgeschneidert an die Kundenanforderungen aus. Ein Beispiel dafür: Der elektronische Temperierwasserverteiler e-flomo wurde in diesem Fall – entgegen der gängigen Praxis – außerhalb des Werkzeugbereichs montiert, damit die unterschiedlich großen Werkzeuge einfach und rasch aufgespannt werden können.

Die im Lastenheft definierten Anforderungen wurden folgend gelöst:

• absolute Sauberkeit und höchste Präzision
  Das Cleanroom-Paket der e-motion ist ausgelegt für Medizintechnik Spritzguss bis Reinraumklasse 7. Sämtliche potenzielle Quellen für Staub oder Verschmutzung sind abgedichtet. Ein gekapselter Kniehebel ist bei der e-motion bereits standardmäßig verbaut. Die servo-elektrischen Antriebe an allen Achsen ermöglichen eine präzise Steuerung aller Bewegungen – Schuss für Schuss.
• hohe Maßhaltigkeit über alle Kavitäten der Mehrfach-Werkzeuge
  Die massiven Aufspannplatten der e-motion leiten die auftretenden Kräfte gleichmäßig ab und sorgen so für eine homogene Schließkraftverteilung.
• gleichbleibende, maximale Produktqualität im 24/7 Dauerbetrieb
  Die e-motion ist als Hochleistungsmaschine für maximale Dauerbelastungen ausgelegt. Ihr Einsatzgebiet sind hochautomatisierte Produktionen im Dauerbetrieb mit besonders kurzen Zykluszeiten. Auch unter herausfordernden Produktionsbedingungen liefert sie verlässlich stabile Ergebnisse. Im hier gezeigten Fallbeispiel reichen stichprobenartige Kontrollen alle vier Stunden aus.
• einfache und rasche Durchführung der regelmäßigen Werkzeugwechsel
  Der Werkzeugraum wurde frei von Peripherie-Einheiten gestaltet. Dies ermöglicht einen einfachen Ein- und Ausbau der Spritzgießwerkzeuge. Der nötige Freiraum wurde bereits mit der Standard-Version der e-motion 220 erreicht. Eine optionale Wide-Platen Variante mit größeren Aufspannplatten und Holmabständen war nicht notwendig.
• niedrige Stückkosten
  Die kurze Trockenlaufzeit und hohe Energieeffizienz der vollelektrischen Spritzgießmaschine e-motion sorgen für einen hohen Output bei niedrigen laufenden Kosten. Der Kunde konnte eine Maschinenauslastung von über 90 % erreichen. Dies schlägt sich direkt auf die Stückkosten nieder. Das effiziente Temperiersystem mit dem digitalen Assistenzprogramm iQ flow control von ENGEL trägt zu einer weiteren Einsparung von Energiekosten bei. Fresenius Medical Care kann so auch in preissensiblen Märkten mit seinen Produkten reüssieren.

Die vielseitige, elektrische High-Performance Maschine e-motion verfügt über essentielle Eigenschaften für die Produktion von anspruchsvollen Medizintechnik Produkten:

• absolute Sauberkeit der Teile dank Cleanroom-Paket und gekapseltem Kniehebel
• konstant hohe Teilequalität dank hochpräziser, servo-elektrischer Antriebe
• sehr kurze Zykluszeiten erzielbar dank dynamischer Antriebe und leistungsstarken Spritzeinheiten
• hohe Maschinenverfügbarkeit durch Auslegung auf maximale Standfestigkeit bei hoher Dauerbelastung
• maßgeschneiderte, individuelle Anpassung der Maschine an Kundenanforderungen bis hin zur kompletten Produktionszelle aus einer Hand möglich