Langdreher Komplexe Medizinkomponenten in einem Arbeitsgang herstellen

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Knochennägel, Knochenbohrer, gewinkelte Verbindungselemente für Zahnimplantate oder chirurgische und zahnmedizinische Instrumente – komplexe Medizintechnik-Bauteile, die auf Langdrehautomaten gefertigt werden, erinnern kaum noch an konventionelle Drehteile, denn sie erfordern in ihrer Bearbeitung unterschiedliche Zerspanprozesse. Hochpräzise und effizient geht dies in einem Arbeitsgang auf einem besonderen Langdrehautomat: Der Cincom L20-XII B5 ATC HF des Drehmaschinenherstellers Citizen Machinery Europe.

Die aktuellen und prognostizierten demografischen, medizinischen und technologischen Entwicklungen zeigen, dass die Nachfrage nach Medizinkomponenten wie etwa Knochennägeln, -schrauben und -bohrern, Implantaten in Chirurgie und Zahntechnik sowie chirurgische und zahnmedizinische Instrumente kontinuierlich steigen wird und sich weiter diversifiziert. Längst werden diese zum Teil hochkomplexen Komponenten, die meist aus schwer zerspanbaren Hightechmaterialien wie Titan oder biokompatiblen, hochwarmfesten Legierungen bestehen, nicht mehr nur durch Drehen hergestellt, sondern erfordern in ihrer Bearbeitung unterschiedliche Zerspanprozesse.

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Markus Reißig, Geschäftsführer der Citizen Machinery Europe GmbH: „Diese Herausforderungen sind vielfältig und für Hersteller von Medizinkomponenten, die nicht auf Citizen-Drehtechnologie setzen, bisher oftmals nur kostspielig zu lösen. Denn herkömmliche Drehmaschinen sind in vielen Fällen nur mit einer begrenzten Anzahl an Hochfrequenzspindeln ausgerüstet. Die Folge: zusätzliche Bearbeitungsschritte und geringere Effizienz. Darüber hinaus erfordern höchste Präzision und Oberflächenqualität bislang separate Prozesse auf kostspieligen 5-Achs-Fräsmaschinen. Die Fräsbearbeitung, etwa von Edelmetallen, erfordert extrem hohe Schnittgeschwindigkeiten und teure Maschinen mit hohen Drehzahlen. Außerdem beanspruchen diese Werkstoffe die eingesetzten Mikrofräswerkzeuge stark. Das wirkt sich negativ auf die Standzeit aus und schränkt die Produktivität herkömmlicher Maschinen ein.“ Citizen stellt ein breites Portfolio von Maschinenserien-Lösungen bereit, die in der Lage sind, in einer Aufspannung etwa Schräg- und Querbohrungen, Vor- und Rückwärtsentgraten, Fräsflächen in allen Winkellagen idealerweise in Simultanbearbeitung schnell, präzise und kosteneffizient und insbesondere auf einer Anlage durchzuführen. Ein Beispiel sind die Modelle der Cincom-L-Serie: Das sind kundenindividuelle Maschinenkonzepte und Fertigungsprogramme zur hochpräzisen Herstellung von Medizintechnik-Bauteilen.

Technologie-Multitalent L20-XII B5 ATC HF

Als neuen Maßstab für Hochpräzision und Effizienz preist Citizen das neue Top-Modell der L20-Langdreherserie L20-XII B5 ATC HF an, denn mit dem Langdreher lassen sich auch komplexe Werkstücke mit höchster Präzision in einem einzigen Arbeitsgang herstellen. Dazu vereint der Langdrehautomat vielfältige Features zu einem vielseitigen Technologie-Multitalent: So deckt die Auswahl an verschiedenen Vertikal- und Bohrhaltern für die Vorder- und Rückseitenbearbeitung mit oder ohne angetriebene Werkzeuge die unterschiedlichsten Zerspan-Anforderungen ab. Besonderes Feature ist beispielsweise die schwenkbare B-Achse mit Hochfrequenzspindel sowie eine in der Gegenspindel beweglichen Y-Achse.

Mit der schwenkbaren B-Achse lassen sich mit bis zu zwölf Werkzeugen hochpräzise komplexe 3D-Fräsoperationen umsetzen, wie sie etwa für Produkte aus der Medizintechnik benötigt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass man ihre Führungsbuchse entnehmen kann. Auf diese Weise lässt sich der klassische Langdreher in kürzester Zeit zu einem Kurzdreher umbauen.

Mit mehr Werkzeugen zu mehr flexibler Produktivität

Mit der ATC(Automatic Tool Changer)-Technologie zum automatischen Werkzeugwechsel erhöht Citizen die Werkzeuganzahl der L20-XII B5 ATC HF um ein Vielfaches. Dank dieses Leistungsschubs für die Hightech-Drehmaschine lassen sich die simultane Vorder- und Rückseitenbearbeitung im Superimposed-Modus optimal umsetzen. Das ermöglicht dem Bearbeiter jegliche flexible Bearbeitungsfreiheiten. „Bei der Fertigung medizinischer Komponenten dominieren meist Zerspanoperationen an der Vorderseite bzw. der Hauptspindel. Mit dem ATC-System haben wir einen automatischen Werkzeugwechsler entwickelt, der die Anzahl der angetriebenen Werkzeuge erheblich steigert“, erklärt Reißig.

Die L20-XII B5 ATC HF ermöglicht den Einsatz von insgesamt zwölf Werkzeugen für die Vorderseitenbearbeitung. Die Span-zu-Span-Zeit liegt bei vier Sekunden. Dank des Linienkonzepts in der Maschine kann das Werkstück während der Vorderseitenbearbeitung an der Gegenspindel simultan fertig bearbeitet werden. Reißig: „Das integrierte Magazin mit zwölf Werkzeugen verwandelt den Langdreher in ein wahres Multitalent. Komplexe Fräsbearbeitungen werden effizient in einem Arbeitsgang durchgeführt, und die Schwesterwerkzeugfunktion steigert die Produktivität erheblich. So werden verschlissene bzw. standzeiterreichte Werkzeuge automatisch durch ein identisches Schwesterwerkzeug ersetzt. Dies geschieht ohne größere Unterbrechung des Fertigungsprozesses. Die Maschine erkennt den Werkzeugverschleiß und wechselt auf das vordefinierte Schwesterwerkzeug, das die gleiche Aufgabe übernimmt.“

Neben der B-Achsen-Bearbeitung bieten sich vielfältige weitere Anwendungsmöglichkeiten für die ATC-Werkzeugbestückung an. Dazu gehören verschiedene Quer- und Stirnseitenbearbeitungsprozesse mit den unterschiedlichsten Werkzeugen, darunter auch Schlitz- und Wälzfräser. So kombiniert Citizen mit ATC-Werkzeugen und den bestehenden angetriebenen Werkzeugen für die Querbearbeitung die hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit der L20-XII B5 ATC HF mit der Vielseitigkeit eines Drehzentrums – und das ohne jede Einbuße bei der Bedienerfreundlichkeit und mit allen Freiheiten in der Vorder- und Rückseitenbearbeitung.

Zwölf HF-Spindeln machen Tempo

Besondere Performance erhält die L20-XII B5 ATC HF durch die 5-Achsen-Simultanfrästechnologie. Sie ermöglicht Mikrofräsbearbeitungen mit höchster Präzision und exzellenter Oberflächengüte – alles in einem Durchlauf. Grundlage dafür sind insgesamt zwölf Hochfrequenzspindeln mit bis zu 60.000 U/min. Sie entsprechen den spezifischen Anforderungen von Mikromaschinen und bieten auch bei der Bearbeitung von harten Materialien wie Titan und Edelstahl höchste Prozesssicherheit durch die integrierte Werkzeugspannüberwachung. Unterm Strich hat die L20-XII B5 ATC HF genug Power und Möglichkeiten, um alle Bearbeitungsschritte in einer Maschine zu erledigen – in höchster Präzision und mit bester Oberflächenqualität.

„Je nach Bedarf machen wir unsere Maschinenlösungen mit weiteren eigenen Technologien noch kundenindividueller und leistungsfähiger. Dazu gehören Citizen Technologien wie etwa die Steuerungssoftware im Rahmen von Industrie 4.0., die LFV-Technologie zur Spanbruchkontrolle, die Integration von Lasertechnologie sowie Citizen-Roboterzellen zur Automation. Medtech-Hersteller maximieren so bei der Fertigung komplexer Medizinkomponenten bis in den Mikrobereich die Produktivität und senken die Kosten – ohne Kompromisse bei der Bearbeitungsqualität. Denn endlich lassen sich auch komplexe Werkstücke mit höchster Präzision etwa auf der L20-XII B5 ATC HF in einem einzigen Arbeitsgang herstellen. Das ist eine wahre Innovation für moderne Fertigungsprozesse“, ergänzt Reißig.

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