Klein, kleiner – Faulhaber!

| Autor: Kathrin Schäfer

Kleine und Kleinstantriebe sind das Metier von Dr. Fritz Faulhaber. Sie kommen in unzähligen Medizintechnikanwendungen zum Einsatz.
Kleine und Kleinstantriebe sind das Metier von Dr. Fritz Faulhaber. Sie kommen in unzähligen Medizintechnikanwendungen zum Einsatz. (Bild: Faulhaber)

Miniatur- und Mikroantriebe sind das Metier von Dr. Fritz Faulhaber. In welchen Medizingeräten man sie findet und was die Faszination der Medtech-Branche ausmacht, erklärt der Antriebsspezialist im Gespräch mit Devicemed. Ein Porträt.

  • Antriebe für Dentalanwendungen oder medizinische Handgeräte
  • Von der Insulinpumpe über die Beatmungstechnik bis zur myoelektronischen Handprothese
  • Luftspaltwicklung ermöglicht Miniaturisierung der Motoren

Die Medizintechnik ist mit der Automatisierungstechnik das größte Geschäftsfeld des Antriebsspezialisten Dr. Fritz Faulhaber. Ein guter Grund, das Unternehmen in der Zentrale in Schönaich zu besuchen. Dort treffe ich auf Business Development Manager Rolf Schmideder, der mir Rede und Antwort steht.

Grundsätzlich ist die Medizintechnik für Faulhaber ein breites Anwendungsfeld. Es reicht von der Insulinpumpe über die Beatmungstechnik bis zur myoelektronischen Handprothese. Nicht zu vergessen die Labortechnik. Was die Medizintechnikanwendungen von Faulhaber gemeinsam haben: In all diesen Medizingeräten geht es um Lebensqualität. Das klingt banal. „Aber genau daraus resultieren die Anforderungen an unsere Antriebe: Zuverlässigkeit, Sicherheit und Flexibilität. Damit verbunden sind dokumentierte, zertifizierte Prozesse sowie ein langer Produktlebenszyklus“, erklärt Schmideder.

Bei batteriebetriebenen Geräten kommt es auf den Wirkungsgrad des Antriebs an

So weit die generellen Anforderungen. Bei batteriebetriebenen Geräten ist beispielsweise der Wirkungsgrad des Antriebs besonders wichtig. Bei Dentalanwendungen oder medizinischen Handgeräten spielt das Gewicht eine zentrale Rolle. Und natürlich dürfen sie auch nicht zu groß, zu schwer oder zu laut sein.

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Typische Anwendungsbeispiele? Da wäre eine intrakardiale Herzpumpe, für die Faulhaber den Antrieb liefert – basierend auf nur 4 mm Außendurchmesser. Oder ein Hexapod, der an ein Chirurgiesystem für Rückenmarksoperationen angeschlossen wird. Er enthält sechs Antriebe, weshalb sich seine Plattform frei im Raum positionieren lässt, spielfrei. Für eine Schlauchpumpe, die in der Nähe des Rückenmarks implantiert wird, um Schmerzmittel zu verabreichen, liefert die Schweizer Division MPS die mechanischen Komponenten. Für ein Beatmungssystem zur Inkubation während Operationen wiederum fertigt Faulhaber ein komplettes Antriebssystem mit Gehäuse. Die schnelllaufenden bürstenlosen Motoren laufen mit 100.000 Umdrehungen pro Minute. Sie sind autoklavierbar und haben 22 mm Durchmesser. Charakteristisch ist ihre Dynamik: Innerhalb einer halben Sekunde beschleunigen sie auf die volle Drehzahl. Auch in die Veterinärmedizin liefert Faulhaber seine Technik. Impfgeräte für Tiere sind hier ein Anwendungsbeispiel. Man könnte die Liste noch fortführen.

Die Grenzen der Miniaturisierung liegen nicht im Antrieb

Schmideder nennt zwei Triebfedern, die ihn an der Medizintechnik besonders faszinieren – und immer wieder von Neuem motivieren: „Zum einen sind die Anwendungen so vielfältig, dass wir immer wieder mit neuen Themen und Anforderungen konfrontiert werden. Es ist einfach unglaublich, was man mit unseren Antrieben alles machen kann. Zum anderen können wir Menschen mit unserer Technik direkt helfen.“ Führt man sich all diese Medizintechnikanwendungen vor Augen, versucht man, sie auf einen gemeinsamen Nenner zu bringen, so wird deutlich: Bei all diesen Anwendungen handelt es sich um Hochleistungstechnik. Faulhaber ist also im Premiumbereich der Medizintechnik unterwegs.

Charakteristisch für Faulhaber-Antriebe: die Luftspaltwicklung

Was zeichnet Faulhaber-Technik noch aus? Die Luftspaltwicklung, die die Miniaturisierung der Motoren überhaupt erst ermöglicht. Der kleinste bürstenlose Motor mit Faulhaber-Wicklung hat eine Länge von 5,5 mm und einen Durchmesser von 1,9 mm. Er wiegt 0,1 g, erreicht bis 120.000 U/min und hat ein Drehmoment von 2,5 µNm. Die Antriebseinheit ist verbunden mit einem Mikro-Planetengetriebe. Eine externe Elektronik erzeugt das Drehfeld für die Statorwicklung und steuert den Mikroantrieb. Das Mikro-Planetengetriebe erlaubt Drehmomente, die deutlich über den eigenen Reibungsmomenten liegen.

Ergänzendes zum Thema
 
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Solche Mikroantriebe eignen sich beispielsweise für Ultraschallkatheter, die Bilder aus dem Herzinneren liefern. „Die Grenzen der Miniaturisierung liegen jedoch nicht beim Antrieb selbst, sondern in seiner Verwendbarkeit“, weiß Schmideder. Das bedeutet: Faulhaber kann zwar extrem kleine Antriebe bauen – und das nicht erst seit heute. Doch die Grenze liegt beispielsweise da, wo es gilt, diese Antriebe in einem Gerät zu befestigen. Mikromotoren, die eine gewisse Größe unterschreiten, könne man nicht mehr in der Anwendung verschrauben, man müsste sie verkleben, so Schmideder. Doch die Klebstofftechnik ist noch nicht so weit, dass dies funktionieren würde.

Auch bei Forschungsprojekten ist Faulhaber vorne dabei

Eingesetzt werden die Kleinstantriebe deshalb häufig vor allem in der Forschung. Besonders spannend ist hier ein Projekt, bei dem es um Pillen geht, die der Patient schluckt, um eine Darmspiegelung zu umgehen. Faulhaber-Motoren mit nur 3 mm Durchmesser sorgen dafür, dass der Kopf der Pillensonde rotiert, umlaufend oder in einem bestimmten Winkel vor und zurück.

Alles in allem lässt sich sagen: Egal, ob es sich um Großkunden oder aber um kleine Start-ups handelt, die mit innovativen Ideen auftrumpfen: Die Firma Faulhaber hat keine Berührungsängste und ist bei neuen Projekten gerne vorne mit dabei. „Wir haben keine Angst vor scheinbar unlösbaren Aufgaben“, ist Schmideders Umschreibung für den mutigen Innovationsgeist, der bei dem schwäbischen Mittelständler aus Schönaich herrscht. Der Schlüssel für eben diese Innovationen sind der persönliche Kontakt zum Kunden sowie das Verständnis für seine Anwendungen.

Dr. Fritz Faulhaber auf der Compamed 2018: Halle 8b, Stand L27

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