Kleinste Komponenten präzise fertigen
Hochleistungsbohrer für die Medizintechnik
Ein effizienter und sicherer Prozessablauf ist in der Medizintechnik besonders gefordert. Im Mikrobereich müssen Werkzeuge bei der Bearbeitung der ausschließlich rostfreien Werkstoffe wiederholgenaue und validierte Herstellungsprozesse gewährleisten. Müller Präzisionswerkzeuge realisierte mit einem neuen Hochleistungsstufenbohrer für den Zahntechnik-Spezialist Dentaurum ein Sonderwerkzeug, das die Gratbildung deutlich verringert sowie die Schnittdaten und Standzeiten verbessert.
Die Optimierung der Fertigungsprozesse und damit auch der eingesetzten Werkzeuge ist Kernthema in allen Unternehmensbereichen der Dentaurum GmbH & Co. KG. Das seit mehr als 138 Jahren auf Dentalanwendungen spezialisierte, familiengeführte Unternehmen bietet hochwertige Produkte für die gesamte Breite der Zahnbehandlung an: von der Prothetik und Keramik über die Implantologie bis hin zur Kieferorthopädie. Das Produktspektrum von Dentaurum umfasst dabei unter anderem Dehnschrauben, die in aktiven Zahnspangen für Kinder und Jugendliche im Einsatz sind. Diese Schrauben regulieren den Druck, den die Zahnspange auf die Zähne und damit auf den Kiefer ausübt. Dazu erlauben sie bei kleinsten Abmessungen größtmögliche Dehnwege und führen Schritt für Schritt zum perfekten Lächeln zufriedener Patienten.
Um zuverlässig verschraubt werden zu können, müssen hochspezialisierte Mikrobohrer mit einem Durchmesser von nur 1,5 mm kleinste Öffnungen in die Bauteile setzen. Eine Herausforderung für die Fertigung sind dabei vor allem die eingesetzten Werkstoffe. Die Dehnschrauben bestehen aus hochfestem rostfreiem Stahl, der aufgrund seines geringen Schwefelgehalts schwer zu bearbeiten ist. Lässt die Schärfe der Schneidkanten nach, führt das zu Gratbildung an den Bauteilen – diese Grate lassen sich nur schwer entfernen, es entsteht Ausschuss und damit Kosten.
Neuentwicklung für eine höhere Standzeit
Die bisher für die Fertigung der Dehnschrauben eingesetzten Bohrer erreichten eine Standzeit von 6.000 Bohrungen. Durch die hohen Stückzahlen war ein häufiger Austausch der Werkzeuge nötig, um die gestiegenen Anforderungen an die Oberflächen und Toleranzen zu erfüllen. Dentaurum begab sich daher auf die Suche nach einem Anbieter, der ein prozesssicheres Werkzeug entwickeln konnte, das störungsfrei und wirtschaftlich bei konstant hoher Standzeit mit gleichbleibend hoher Qualität fertigen kann.
„Selbst wenn man mit einem Werkzeug zufrieden ist, bleibt doch der Drang nach Optimierung“, sagt Klaus Merkle, Fertigungsleiter bei Dentaurum. Er traf während eines Messebesuchs auf Steffen Gospodarek, zuständig für technische Beratung und Verkauf bei Müller Präzisionswerkzeuge aus dem rheinland-pfälzischen Sien. Müller ist spezialisiert auf VHM-Präzisionswerkzeuge zum Bohren, Fräsen, Senken und Reiben und adressiert mit seinen Lösungen und Dienstleistungen Medizintechnikhersteller, Luft-, Raumfahrt- und Automobilunternehmen sowie andere metallbearbeitende Betriebe. Schnell war klar, dass das Know-How von Müller Präzisionswerkzeuge genau auf die Anforderung passte. So wurde vereinbart, dass der Werkzeug-Spezialist einen neuen Hochleistungsstufenbohrer für die Bearbeitung der Dehnschrauben entwickeln sollte, der eine möglichst geringe Gratbildung und damit eine längere Standzeit ermöglicht.
Gratbildung wirksam verhindern
Müller Präzisionswerkzeuge passte den Hochleistungsstufenbohrer mit einem Durchmesser von 1,5 mm und einem Senkwinkel von 90 Grad individuell auf die Bedürfnisse des Medizintechnikherstellers an. Speziell polierte Spanräume, feinst geschliffene Werkzeugschneiden und ein Microfinishing nach dem Beschichten für hoch-präzise Oberfläche zeichnen den Bohrer aus. Dank der speziellen Mikro-Schneidkantenpräparation ist seine Schneide zudem besonders scharf, so dass er leicht auch in zähe Werkstoffe eindringen kann und die vorgegebene Position exakt einhält. Zugleich bleibt die Schneide lange sauber, so dass eine Gratbildung an den filigranen Bauteilen wirksam verhindert wird. Schnittdaten wie Prozesssicherheit haben sich somit deutlich verbessert. Die Standzeit ist bereits deutlich gestiegen – um rund 12 % und mit weiterem Potential nach oben.
„Je länger ein Bohrer scharf ist und je länger er eine unbeschädigte Schneide hat, desto bessere und reproduzierbarere Teile entstehen“, erläutert Manfred Illich, Leiter der Automatendreherei bei Dentaurum. Die Gratbildung sei ein besonders diffiziles Thema für die Qualität, denn es sei sehr aufwendig, den Grat nach der Bearbeitung zu entfernen ohne die Bauteilgeometrie zu beschädigen. „Früher war es durchaus ein Widerspruch, dass ein Werkzeug beschichtet und gleichzeitig scharf ist“, sagt Illich. „Die Kunst liegt darin, zu beschichten und trotzdem eine definiert scharfe Schneide zu erhalten. Dies hat Müller Präzisionswerkzeuge erreicht.“
Spezielle Beschichtungsverfahren für höhere Lebensdauer
Müller Präzisionswerkzeuge hat ein spezielles Beschichtungsverfahren entwickelt, das sich von den Verfahren anderer Anbieter abhebt. Zunächst wird das Werkzeug geschärft und anschließend eine auf das Einsatzgebiet des Werkzeugs angepasste, anwendungsspezifische Schicht aufgebracht. Damit erhält die Oberfläche eine höhere Widerstandskraft und die Standzeit des Werkzeugs verlängert sich.
Ein weiteres Verfahren ist die Schneidkantenverrundung. Die durch den Schleifprozess an den Werkzeugschneiden entstandenen Mikroausbrüche und sonstigen Ungleichmäßigkeiten werden geglättet. Dadurch steigt die Prozesssicherheit und es lassen sich höhere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe fahren. Die Sonderwerkzeuge können auch bis zu fünfmal nachgeschliffen werden, was ihre Gesamtlebensdauer sowie die Rentabilität um den entsprechenden Faktor erhöht.
Partnerschaftliche Zusammenarbeit
Eine verlängerte Standzeit gibt Sicherheit für die Großserienfertigung und spart Kosten. Die Ergebnisse aus dem Projekt mit Dentaurum bezüglich der Beschichtung, der Schneidegeometrie und Werkzeugleistung lassen sich durchaus auch auf ähnliche Anwendungen in der Medizintechnik übertragen. So werden die Werkzeuge für Dentaurum auch noch weiter verbessert und mit verschiedenen Beschichtungen in der Praxis getestet. „Einen Partner zu finden, der unseren Anspruch an Qualität trifft und den Weg der ständigen Optimierung mitgeht, ist heute nicht einfach. Mit Müller Präzisionswerkzeuge haben wir nicht nur einen solchen Partner gefunden, wir profitieren auch von kurzen Reaktionszeiten und können unsere Anliegen stets im direkten Gespräch lösen“, so Merkle. Dentaurum plant daher, den neuen Hochleistungsstufenbohrer in einem weiteren Schritt auch für die Bearbeitung von Titan-Bauteilen einzusetzen.
