Transferprojekte

Vorteile des lasergesinterte Extensionsschuh in Bezug auf Maßhaltigkeit, Reproduzierbarkeit und Wirtschaftlichkeit gegenüber des konventionell handgefertigten Extensionsschuhs

Potenzialanalyse und Implementierung ausgewählter Verfahren der additiven Fertigung in der Produktion

Die Additive Fertigung bietet ein enormes Potenzial nicht nur in den gängigen Branchen wie der Luftfahrt und der Automobilindustrie sondern auch in der Medizinbranche. Die Condor MedTec GmbH hat dieses Potenzial für sich und insbesondere für den sogenannten Extensionsschuh (Abbildung 1) in ihrem Produktportfolio, der zur Fixierung des Fußes bei Hüftoperationen mit dem Rotex Table (Abbildung 2) eingesetzt wird, erkannt. Der lasergesinterte Extensionsschuh bietet Vorteile in Bezug auf Maßhaltigkeit, Reproduzierbarkeit und Wirtschaftlichkeit gegenüber dem konventionell handgefertigten Extensionsschuh. Auch die Individualisierung des Extensionsschuhs kann schnell und kostengünstig realisiert werden. Das Hauptziel der Transferprojekte A und B ist es, Know-How für die Additive Fertigung und die Lasersinter-Technologie bei der Condor MedTec GmbH zu schaffen, um den hohen Qualitätsanforderungen der Medizinindustrie gerecht zu werden.

Transfergutschein A

In Transfergutschein A (Laufzeit: April bis September 2019) wurden verschiedene Lösungsansätze verfolgt, um die Ziele in Form des Wissenstransfers (zwischen dem Direct Manufacturing Research Center der Universität Paderborn und der Condor MedTec GmbH), der Analyse sowie der Konzeption zu erzielen. Zunächst wurde in Arbeitspaket 1 eine intensive Schulung der Condor MedTec Mitarbeiter zur Einführung in die Additive Fertigung durchgeführt. Hauptaugenmerk wurde dabei auf die Prozesskette der Additiven Fertigung sowie die Grundlagen der geläufigsten additiven Fertigungsverfahren gelegt. Die Lasersinter-Technologie, die bei Condor MedTec seit kurz vor Projektbeginn zur Verfügung steht, wurde detailliert beleuchtet. Zur Erfüllung der Qualitätsanforderungen des Extensionsschuhs, was ein wesentliches Ziel des Projekts darstellt, wurde in Arbeitspaket 2 eine umfangreiche Marktanalyse zur Nachbearbeitung (Post‐Processing) von lasergesinterten Bauteilen durchgeführt. Die Nachbearbeitung lasergesinterter Bauteile nimmt einen großen Stellenwert insbesondere bei der Oberflächengüte und der Färbung bzw. Beschichtung ein. Die Analyse schloss mit in einer ausführlichen Übersicht der Nachbearbeitungs‐Möglichkeiten ab, woraus sich vier Nachbearbeitungsstrategien (Kombinationen aus: Gleitschleifen, chemisch Glätten, Infiltrieren und Färben) herauskristallisieren ließen, welche im Transfergutschein B evaluiert werden. Im Sinne der Wertschöpfung für Condor Medtec wurde in Arbeitspaket 3 eine Analyse des Produktportfolios durchgeführt, um wirtschaftliche und fertigungstechnische Potenziale durch die Additive Fertigung im Portfolio aufzudecken. Mittels eines Entscheidungstools wurden vorselektierte Bauteile (Vorselektion durch Condor auf Basis der Schulung) analysiert und hinsichtlich einer vorteilhaften Herstellung mittels Additiver Fertigung anhand verschiedener Kriterien wie Bauteilintegration, Materialwechsel oder Leichtbau unter der Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit bewertet.

Transfergutschein B

Transfergutschein B (Laufzeit: Mai 2019 bis April 2020) behandelte drei Arbeitspakete mit verschiedenen Zielstellungen, um einen Wissens- und Technologietransfer im Zuge der digitalen Transformation zu schaffen und dadurch die Wertschöpfungskette bei der Condor Medtec GmbH zu erweitern. Zunächst wurde die in Transfergutschein A durchgeführte Grundlagenschulung durch eine anwendungsnahe Expertenschulung zu den Themen Konstruktionsrichtlinien, Potenzialanalyse und Wirtschaftlichkeit für die Additive Fertigung erweitert, um die Implementierung der Additiven Fertigung voranzutreiben. Weiterhin wurden im Zuge der Implementierung insbesondere für die Lasersinter-Technologie und den speziellen Anwendungsfall des Extensionsschuhs verschiedene Nachbearbeitungskonzepte für die Oberfläche des Produkts evaluiert. Nachbearbeitete Probekörper, die mittels Gleitschleifen, chemischer Glättung, Infiltrierung, Färbung sowie Kombinationen aus diesen Methoden bearbeitet wurden, wurden von diversen Anbietern eingeholt und die Oberflächenqualität und die mechanischen Eigenschafen untersucht. Weiterhin werden die Einflüsse durch Dampf-Sterilisation, Desinfektion und Reinigungsmitteln auf die nachbearbeiteten Probekörper untersucht. Im letzten Arbeitspaket wurden Maßnahmen für eine qualitätssichernde und wirtschaftliche Serienfertigung des Extensionsschuhs abgeleitet. In jedem Baujob werden Zugprüfkörper mitgebaut und auf einem eigens entwickelten Teststand geprüft. Weiterhin wird die Maßhaltigkeit des Schuhs anhand eines Flanschabstands überprüft. Die Zugfestigkeit und der Flanschabstand werden in Prozessregelkarten aufgenommen und auf diese Weise die Reproduzierbarkeit gewährleistet und überprüft. Im Zuge der wirtschaftlichen Fertigung des Schuhs werden verschiedene Baujoblayouts (Beispiel siehe Abbildung 3) mit verschiedenen Durchlaufzeit in Arbeitspläne (inkl. Abkühl- und Reinigungszeiten) überführt, um so den bestmöglichen Arbeitsplan identifizieren zu können.