Automatisierung für das Strahlen von Hüftimplantaten

Video - Beispielprojekt Automatisierung

Aufgabe

Ein Hersteller von Hüftimplantaten hat bis anhin die Implantate in einer bestehenden Strahlmaschine von Hand gestrahlt. Dies hat dazu geführt, dass jedes Implantat anders gestrahlt wurde (Strahldauer, Abstand zur Strahldüse etc.). Unsere Aufgabe bestand darin, die bestehende Maschine zu analysieren, um den Strahlprozess zu automatisieren.

Die Maschine musste über einen Touchscreen bedienbar sein und der Kunde wollte die Maschine mit einer einfachen Programmiersprache selber programmieren können. Die zu entwickelnde Programmiersprache musste Befehle für den Vorschub und die Drehzahl des Implantats und für die Zuschaltung der verschiedenen Strahldüsen aufweisen.

Vorgehen

Zuerst wurde die bestehende Maschine als Ganzes und insbesondere

die elektrische Schnittstelle (Ansteuerung Fusspedal und Düsen) analysiert.

Dann wurde ein Lösungsvorschlag zuerst konzeptionell erarbeitet und dann konstruktiv umgesetzt. Bei der konstruktiven Umsetzung wurde auch ein kompletter Zeichnungssatz (der zu fertigenden Teile) und die dazugehörige Stückliste erstellt, welche als Teil des Lieferumfangs dem Kunden übergeben wurden.

Parallel dazu haben wir eine einfache Programmiersprache entwickelt, welche es dem Kunden ermöglicht, in einem einfachen Texteditor die Maschine zu programmieren. So kann der Kunde nun auf dem Touchscreen aus einer Auswahl von Ihm selber erstellten Programmen das gewünschte auswählen (jeder Implantattyp hat ein eigenes Programm).

Die Maschine wurde bei uns dann im Labor zuerst aufgebaut, programmiert und eingehend getestet. Danach wurde sie beim Kunden in Betrieb genommen.

Vor Ort wurde auch eine Schulung durchgeführt, insbesondere für die Programmierung der Maschine.

Lösung

Die ganze Steuerung inklusive Touchscreen wurde direkt an der bestehenden Maschine befestigt.

Dies erleichterte auch den elektrischen Anschluss an die Strahlmaschine.

Für den Antrieb der beiden Achsen wurden Schrittmotoren verwendet.

Printscreen der Steuerung und Klemmen aus dem CAD.

Bohr- und Sägeversuche am Knochen

Aufgabe

Für eine Neuentwicklung eines Powertools für orthopädische Anwendungen war das notwendige Drehmoment für das Knochenbohren und Knochensägen von Interesse.

Unsere Aufgabe war es, eine Versuchsvorrichtung zu konzipieren und zu bauen, um dann mit dieser Vorrichtung die Bohr- und Sägeversuche durchführen zu können.

Vorgehen

Die Versuchsvorrichtung ist in der Abbildung unten ersichtlich:

Die Idee bestand darin, einen Drehmomentmeter zwischen den drehzahlgeregelten Antrieb und die Schnittstelle für die Bohr- und Sagittalsägenaufsätze zu platzieren, um kontinuierlich während der ganzen Bohr- bzw. Sägedauer das Drehmoment messtechnisch erfassen zu können.

Für die Tests wurden dann Bohrer über den Durchmesserbereich von Interesse und diverse Sägeblätter beschafft.

 

Lösung

Sägevorrichtung mit Sagittalsägenaufsatz und Sägeblatt

Durchgesägter Schweineknochen

Bohrlöcher im Schweineknochen (unterschiedliche Durchmesser)

Dank der messtechnischen Erfassung des Drehmoments sowohl beim Knochensägen, als auch beim Knochenbohren konnte für das zu entwickelnde Powertool die Motoren- und Getriebeauswahl getroffen werden.

"Wir als Engineering-Unternehmen leben die Faszination Technik. Unser Ziel ist es, unsere Kunden mit innovativen Lösungen zu begeistern."