gesponsertAutomationslösungen Automatisierung und Autonomisierung in der Medizintechnik

Die Medizintechnik adaptiert zunehmend Automationslösungen aus der industriellen Produktion: Der Patient steht im Mittelpunkt; um ihn herum werden die Diagnostik, die Labore und OP-Säle immer häufiger mit Lösungen ausgestattet, wie sie aus hochautomatisierten Fertigungen bekannt sind.

Beim Industrie- und Automobilzulieferer Schaeffler ist die Medizintechnik innerhalb der Sparte Industrie als strategisches Wachstumsfeld im Fokus. Das starke Engagement des Wälzlagerspezialisten in der Medizintechnik verwundert nicht, vergegenwärtigt man sich die vielen Parallelen zur facettenreichen Industrieautomation:

• sehr hohe Ansprüche an präzise, laufruhige und reibungsarme Lagerungen und Antriebe wie sie in der Werkzeugmaschinenindustrie gefordert sind,

• hygienische Anforderungen, die die der Lebensmittelindustrie noch übertreffen, und

• ein Automationsgrad, der dem in der Automobilindustrie immer näher kommt und in der Labormedizin bereits in der Vollautomation angekommen ist.

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Vier Fokusfelder

Schaeffler teilt seine Lösungen für die Medizintechnik in folgende vier Fokusfelder ein:

• Bildgebung: Lager, Drehverbindungen und Führungen, Hub- und Neigungsmodule, Linearaktuatoren sowie Torquemotoren für Computertomographen, C-Bögen und Röntgenapparate

• Laborautomation: Torque- und Linearmotoren, Linearachsen und Mehrachssysteme für das Proben-Handling und für Analysesysteme, Zentrifugen etc.

• Medizin-Robotik: Präzisionswell- und Planeten­getriebe für OP-Roboter, Labor-Roboter, Rehabi­litations-Roboter und Roboter für die Biopsie und Strahlenbehandlung

• OP-Ausrüstung: sämtliche Lager, Führungen und Hub- und Neigungsmodule für Patientenliegen, Linearachsen und Drehverbindungen für Deckenversorgungseinheiten und Deckenstative

Die vier Fokusfelder Bildgebung, Laborautomation, Medizin-Robotik und OP-Ausrüstung unterstützen den idealen Ablauf eines Klinikaufenthaltes ohne Unterbrechung oder Wartezeiten und das ist auch die Idee hinter dieser Gliederung (One-Stop-Treatment). Henning Dombek, Leiter Sektor Medizintechnik bei Schaeffler: „Um diese vier Fokusfelder herum möchte Schaeffler mit seiner Erfahrung aus der industriellen Fertigung kinematischer Systeme helfen, die Abläufe in Kliniken zu beschleunigen und die Sicherheit für alle Beteiligten zu erhöhen. Ziel ist es, dass der Patient morgens in die Klinik kommt, innerhalb eines Tages seine Diagnose erhält und die auf ihn abgestimmte Therapie gestartet wird. Auch der Schaeffler-Messestand auf der Medica 2023 (Halle 14, Stand D36) wurde von uns so strukturiert.“ Nico Witter, Sector Development Medizintechnik, beschreibt einige ausgewählte Neuheiten, die in Düsseldorf auf dem Schaeffler-Stand zu sehen sein werden.

Montagefertige Subsysteme für bildgebende Verfahren

Abgesehen davon, dass Schaeffler im Bereich der Bildgebung inzwischen für jede Achse und Bewegung passende Lager- und Antriebslösungen anbietet, verweist Nico Witter auf einen wichtigen Aspekt: Die Kernkompetenz der Anbieter von CT, Röntgengeräten und C-Bögen liegt naturgemäß bei der Erzeugung sowie bei der Auswertung des Bildes. Die präzise Bewegung, Lagerung und Arretierung von Patienten und Gerätschaften ist dagegen Aufgabe von Sub-Systemlieferanten wie beispielsweise Schaeffler. Vormontierte Einheiten, Subsysteme und komplette Achssysteme bieten für den Medizintechnik-Hersteller den großen Vorteil, die Zahl der Zulieferteile drastisch zu reduzieren und seine Montagelinie, den Warenein- und -ausgang deutlich zu entlasten.

Laborautomation: Portalsysteme mit Direktantrieben

Besonders in der Laborautomation ist die Lieferung weitgehend funktionsfertiger Achssysteme verbreitet. Bei den Anbietern besteht zunehmend der Wunsch, Spindel- und Zahnriemenantriebe in 3-Achs-Portalsystemen durch Direktantriebe zu ersetzen. Der Austritt von Schmierstoff oder Abrieb so nahe an den Probenröhrchen birgt potenziell die Gefahr einer Kontami­nation. Außerdem führen neue Analyseverfahren zu einem steigenden Bedarf an kompakteren, präziseren und dynamischeren Achssystemen zu attraktiven Kosten. Entsprechend diesem Anforderungsprofil bietet Schaeffler für die Laborautomation Plug-and-play-fertige X-Y-Z-Achssysteme mit Linearmotoren der Baureihe UPLplus an. Um ein hohes Beschleunigungsvermögen und damit beim Probenhandling minimale Taktzeiten zu realisieren, bestand das wichtigste Entwicklungsziel darin, die Primärteilmasse zu reduzieren, ohne jedoch an Antriebskraft zu verlieren. Mit gedruckten Läuferspulen auf Leiterplattenbasis konnten die Entwicklungsingenieure außergewöhnlich leichte Primärteile realisieren. Das innovative Design der UPLplus-Linearmo­toren bietet so ein um bis zu 45 Prozent besseres Kraft-Masse-Verhältnis gegenüber anderen eisenlosen Linearmotoren am Markt. Auch die Masse der Sekundärteile reduzierten die Schaeffler-Ingenieure, was sich positiv auf das Beschleunigungsvermögen und die Positionierzeit der bewegten Achsen auswirkt.

Die Linearmotor-Baureihe UPLplus ist in drei Baugrößen mit Aktivteilhöhen von 30, 60 und 80 mm und Primärteil-Längen von 60 bis 360 mm verfügbar. Die Spitzenkräfte reichen von 120 bis zu 1.300 N und die Nennkräfte von 30 bis 300 N. Zur Vergrößerung des Kraftbereiches bei axial begrenztem Bauraum sind Parallelanordnungen möglich. Die Linearmotoren sind mit ihrem U-förmigem Sekundärteil sehr einfach an jede Umgebungskonstruktion adaptierbar und werden in Längen von 90 bis 390 mm geliefert. Die in der Laborautomation eingesetzten 3-Achs-Portalsysteme mit üblichen Verfahrwegen von rund 900x1.200x400 mm und darüber hinaus sind damit voll abgedeckt.

Drehverbindungen mit integrierten Anschlagsystemen für Deckenversorgungseinheiten

Durch die schlanken Querschnitte der Arme von Deckeneinheiten und die langen Hebel müssen die Drehverbindungen bei sehr kleinem Querschnitt extrem kippsteif sein. Schaeffler bietet für diese Anwendung äußerst kompakt bauende Schrägrollenlager der Baureihe AXS an. Deren Lagerringe bestehen aus spanlos umgeformten Ringen mit nur 1 mm Wandstärke. Der benötigte Bauraum der gepaarten Lager ist minimal. Mit dem Linienkontakt und der O-Anordnung sind äußerst kippsteife und belastbare Lagerungen realisierbar. Auf Basis der AXS-Lager bietet Schaeffler geschlossene und montagefertige Drehverbindungen mit integrierten Zusatzfunktionen an:

• Drehverbindungen mit Anschlagsystem (ZAXFM) sowie

• Drehverbindungen mit einstellbarem Drehmoment und

• Drehverbindungen mit elektromagnetischer Friktionsbremse (FBS) an. Im bestromten Zustand ist die Bremse gelüftet, im stromlosen Zustand erzeugt ein Federpaket die Haltekraft.

Präzisionsantriebe für die Chirurgie, Biopsie und Diagnostik

Seit 2018 baut Schaeffler sein Angebot an Präzisionsgetrieben sukzessive aus. Das Portfolio an Präzisionsgetrieben beinhaltet die Präzisionswellgetriebe-Baureihen RT1 und RT2 sowie die Präzisionsplanetengetriebe-Baureihe PSC, die ihren Einsatz vorwiegend in der Ro­botik, in Werkzeugmaschinen und nun auch in der Medizintechnik finden. Die Präzisionswellgetriebe gibt es auch optional mit einer integrierten Drehmomentsensorik, welche anspruchsvolle steuerungstechnische Aufgaben ermöglicht. Darüber hinaus bietet Schaeffler auch komplette individuelle, Plug-and-play-fertige Servoantriebs- und Positioniersysteme auf Basis des Wellgetriebe-Portfolios an. Jürgen Stölzle, Leiter globaler Vertrieb Robotics, verweist auf einen strategischen Aspekt: „Mit unserem Präzisionsgetriebe-Portfolio sind bei Schaeffler alle Kompetenzen und Komponenten, die für die Entwicklung von rotativen Präzisionsantrieben erforderlich sind, in einem Unternehmen vereint. Das ist außergewöhnlich am Markt. Medizintechnik-Hersteller, die ihr ‚Bewegungssystem‘ an einen verantwortlichen Systempartner outsourcen möchten, sind bei uns genau richtig.“

In Düsseldorf wird Schaeffler auch ein Antriebskonzept für mobile C-Bögen präsentieren. Es stellt eine zukunftsweisende Lösung dar, den Zielkonflikt zwischen hoher Bildqualität respektive Gewicht und Fahrkomfort zu entschärfen und gleichzeitig das Klinikpersonal zu entlasten. Jürgen Klein, Leiter Central Projects Market­ing Industrial, zum zukünftigen Engagement von Schaeffler in der Medizintechnik: „Mit der in den nächsten Jahren intensiveren Teilnahme an Medizintechnik-Messen möchten wir Schaeffler als Systemlieferant und Marke noch stärker in der Branche verankern. Hersteller von Medizintechnik werden in Zukunft also häufiger die Gelegenheit haben, auf Fachmessen mit uns Kontakt aufzunehmen und mit unseren Entwicklungsingenieuren über aktuelle und neue Automationslösungen zu sprechen.“

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