Neue Maßstäbe: Schweizer Medtech präzisiert Kunststoffmarkierung mit 3D-Laser

Herausforderungen

Die hohe Fertigungstiefe ist für die Samaplast AG ein entscheidender Wettbewerbsvorteil. Gleichzeitig bedeutet dies aber, dass die Schweizer eine enorme Vielfalt an Kunststoffen in unterschiedlichen Farben verarbeiten müssen. Unter anderem Thermoplaste wie PEEK, PPSU, TPE, POM und auch resorbierbare Materialien. Die Teile sind sehr vielfältig – von flachen bis hin zu komplexen 3D-Formen ist alles dabei. Zum Beispiel Hüftkugeln aus PPSU, die nicht im Körper verbleiben, sondern während der Operation dazu dienen, die Größe des finalen Implantats zu testen.

Die Samaplast AG fertigt vor allem kleine Serien. „Wir sprechen in der Regel von einem bis zu mehreren tausend Stück“, sagt Okle und ergänzt, „wir stellen aber auch Großserien in Millionen Stückzahlen her.“ Produziert werden sie größtenteils im Reinraum. Die Anforderungen in der Medizintechnik sind hoch. Ein anspruchsvolles Umfeld also. „Aber ein spannendes!“, sagt Okle. Die Samaplast AG kann sich dabei auf das geballte Fachwissen der 95 Mitarbeiter verlassen. Stefan Schär ist einer davon. Als Leiter Finishing und Logistik verantwortet er unter anderem das Lasermarkieren der Medizinprodukte und Implantate. Neben Seriennummern bringen Schär und sein Team Matrix- und UDI-Codes auf. Seit 20 Jahren nutzt das Unternehmen dafür Vektormark-Laser von TRUMPF. Die Laser arbeiten zuverlässig, Produkte mit runden Formen lassen sich damit allerdings nicht ohne ein Verzerren der Beschriftung markieren.

Als Christoper Hoyle, Produktmanager Software, bei TRUMPF Schweiz, 2019 bei Okle und Schär anfragt, ob sie als Entwicklungspartner den TruMark 6030 mit der Software TruTops Mark 3D testen wollen, rennt er bei den beiden daher offene Türen ein. Gemeinsam wagen sie den Sprung in die dritte Dimension des Lasermarkierens.

Lösungen

Eine TruMark Station 5000 ausgestattet mit dem Markierlaser TruMark 6030, der Beschriftungssoftware TruTops Mark 3D und dem Bildverarbeitungssystem VisionLine zieht schon bald die Fertigung in St. Margrethen ein. Bereit, um vom Samaplast-Team auf Herz und Nieren geprüft zu werden. Okle erinnert sich: „Wir konnten das Gerät ohne Zeitdruck bei uns installieren und dann unabhängig von der Produktion Versuche fahren, aber auch technische Teile fertigen. Die Möglichkeit, so an der Weiterentwicklung des Systems mitzuarbeiten, war für uns eine große Chance.“

Was er sich von der Laserlösung erwartet, ist klar: optimale Lesbarkeit und Abriebfestigkeit. Beides steht für die Kunden der Samaplast AG an erster Stelle. Auch wiederholtes Dampfsterilisieren, sogenanntes Autoklavieren, darf den Beschriftungen nichts anhaben. Der TruMark 6030 scheint die perfekte Lösung zu sein. Denn das System hat einen entscheidenden Vorteil: Durch seine 3D-Funktionalität markiert es auch Werkstücke mit komplexen Formen ohne optischen Verzug der Markierung.

Entwicklungspartnerschaften mit Kunden wie der Samaplast AG sind auch für die TRUMPF Softwareentwickler wichtig: „Um unsere Software optimal auf die Bedürfnisse der Medtech-Branche abzustimmen, brauchen wir den direkten Bezug zu praktischen Anwendungen. Die Samaplast AG war aufgrund der Vielfalt an komplexen Teilen und dem hohen Anspruch an Bedienbarkeit und Effizienz ein idealer und fordernder Partner. Das direkte Feedback floss unmittelbar in die Weiterentwicklung unserer Software ein und die Zusammenarbeit erwies sich als äußerst wertvoll.“

Umsetzung

„Der TruMark 6030 war für uns qualitativ ein echter Quantensprung“, sagt Stefan Schär. „Gerade Implantate mit schwierigen Formen wie die Hüftgelenkkugeln können wir damit einfach und schnell markieren. Wir laden wir die STEP-Dateien des Werkstücks in die Beschriftungssoftware TruTops Mark 3D, positionieren die Beschriftung und dann sind wir auch schon bereit für die erste Markierung.“

Meist werden noch Vorrichtungen benötigt und die Position von Werkstück, Vorrichtung und Laser muss nachgemessen werden. Dank VisionLine entfällt dieser Schritt jetzt bereits bei Kunststoff-Positionierhilfen für Implantate. „Wir beschriften die Teile komplett ohne Vorrichtungen. Das bringt uns enorme Vorteile“, betont Schär. „Wir legen das Teil einfach auf den Bearbeitungstisch und der Markierprozess kann mit wenigen Handgriffen starten. Das spart uns viel Zeit und Kosten“, erklärt Schär.

Einen großen Vorteil bietet auch die Parameterbibliothek von TruTops Mark 3D. „Wenn ich zum Beispiel wiederholt ein Bauteil aus PEEK habe, kann ich auf die Bibliothek zugreifen und mir die passenden Parameter laden. Damit habe ich bereits eine Basis. Wir sind dadurch schneller am optimalen Prozess. Das hilft uns beim Handling der großen Materialvielfalt“, sagt Schär.

Das Plus an Laserleistung beschleunigt das Verfahren zusätzlich. Das Ergebnis: reduzierte Fertigungszeiten. „Je nach Bauteil sind wir drei bis vier Mal schneller als bisher“, betont Schär. Den Griff eines OP-Bohrers markiert die Samaplast AG nun in 30 Sekunden – bisher brauchten sie dafür mehr als eine Minute.

Ausblick

Das freut Okle, Schär und Hoyle gleichermaßen. Überhaupt ziehen sie ein durchweg positives Fazit ihrer Entwicklungspartnerschaft. „Die Zusammenarbeit mit der Samaplast AG war für TRUMPF sehr erkenntnisreich“, sagt Christopher Hoyle von TRUMPF. „Das Unternehmen legt den Fokus klar auf Innovationen und denkt gern mal unkonventionell. Das erwarten sie natürlich auch von ihren Partnern, sprich uns. Sie haben uns ganz schön gefordert, mit anspruchsvollen Markierapplikationen und ihren hohen Anforderungen an die Software. Dank des wertvollen Inputs konnten wir diese weiterentwickeln.“ Auch für Stefan Okle liegen die Vorteile auf der Hand: „Wir profitieren seit 20 Jahren von der engen Zusammenarbeit mit TRUMPF. Durch die Partnerschaft haben wir den direkten Draht zu den Entwicklern und können ihnen wichtige Infos aus der Praxis liefern. Davon profitieren wir alle.“

An dem Modell hält er auch für die Zukunft fest – und hat bereits neue Ideen. Seine Vision: künftig alle Teile komplett ohne Vorrichtungen zu markieren. Bisher baut Samaplast diese nach dem Poka-Yoke-Prinzip selbst. Sie müssen extrem präzise sein und sind daher in der Herstellung teuer und zeitaufwendig. Auch das Bestücken der Anlagen dauert, da jedes Werkstück erst auf der Vorrichtung fixiert werden muss.

„Das Teil einfach auf den Bearbeitungstisch legen, die KI erkennt auch hochkomplexe 3D-Geometrien einfach, vergleicht es mit dem 3D-File, definiert Beschriftung und Parameter und startet den Markierprozess automatisch – das wäre unser Traum für die Zukunft“, sagt Okle. Vielleicht ja ein Ansatzpunkt für eine weitere Entwicklungszusammenarbeit? Den richtigen Partner hat er mit TRUMPF ja bereits gefunden.

Stand: 26.03.2024