Unterschiedliche Teilegrößen und -konfigurationen, hohe Qualitätsanforderungen mit engen Toleranzen, komplexe Produktionsprozesse und hohe Stückzahlen, die so schnell und effizient wie möglich hergestellt werden müssen: Die Poly-Fertigung für die orthopädische Industrie birgt gleich mehrere Herausforderungen. Der Medizintechnik-Experte Tecomet setzt dafür auf zweispindlige Bearbeitung dank Anlagen der Schwäbischen Werkzeugmaschinen GmbH (SW) – und steigerte so die Anzahl produzierter Knieimplantaten pro Bediener sowie die Gesamtanlageneffektivität.
Tecomet ist ein führender Anbieter für Metall- und Materialinnovationen sowie für Auftragsfertigungen im Medizintechnikmarkt. Am Standort im irischen Cork, Tecomets Kompetenzzentrum für die Poly-Fertigung von Medizinprodukten, arbeiten über 100 Mitarbeiter an Lösungen für die orthopädische Industrie. Das Werk produziert eine große Menge an Metall- und Polyethylen-Teilen für medizinische Implantate: Allein für Knieimplantate werden rund um die Uhr mehrere hundert Tibiaplatten pro Woche hergestellt. In diesem straff geplanten Fertigungsprozess sind geringe Ausfallzeiten und eine hohe Gesamtanlageneffektivität (OEE) entscheidend, um die hohe Nachfrage und Qualitätsansprüche der Kunden zu erfüllen. „Bis 2022 haben wir in unserer Produktionslinie für tibiale Poly-Einsätze ausschließlich einspindlige Bearbeitungszentren eingesetzt“, sagt Peter Grehan, Engineering Manager bei Tecomet. „Diese Maschinen funktionieren zwar gut, aber wir wussten, dass es schnellere und effizientere Lösungen gibt; zumal Einspindel-/Eintischmaschinen häufige manuelle Eingriffe beim Wechsel zwischen Op1- und Op2-Aufspannungen erfordern. Uns war klar, dass wir unsere Kapazität bei begrenzter Stellfläche rationalisieren und erhöhen müssen.“ So begann die Suche nach einer CNC-Maschine mit geringem Platzbedarf von einem Anbieter, der sich durch schnelle und präzise Produktionsergebnisse auszeichnet – was Tecomet zur Schwäbischen Werkzeugmaschinen GmbH (SW) in Süddeutschland führte.
Umfangreiche Tests überzeugten
Mehrspindel-Bearbeitungszentren von SW waren bereits 2013 bei Tecomet im Gespräch, wie sich der leitende Ingenieur und CNC-Enthusiast Jason Perry erinnert: „Schon damals dachten wir, dass diese Maschinen perfekt für unsere Art der Großserienfertigung wären.“ Da die Jahresprognose der Produktionszelle den Kauf damals nicht rechtfertigte, blieb ein Besuch durch SW das vorläufig einzige Ergebnis dieser Überlegungen. Das Konzept der Mehrspindelbearbeitung hinterließ jedoch einen bleibenden Eindruck, sodass Tecomet es 2021 erneut aufgriff und reevaluierte.
Angesichts der damaligen Pandemiebeschränkungen kam es nicht in Frage, die SW-Maschinen in Aktion zu sehen. Trotzdem zeigte sich Tecomet von ihrer überlegenen Qualität und Zuverlässigkeit überzeugt. „Für uns war das Neuland. Wir waren der erste Tecomet-Standort, der die Möglichkeiten von SW-Mehrspindelmaschinen für Polyprodukte auslotete“, sagt Jason Perry. „Wir haben eng mit SW zusammengearbeitet, um auf Grundlage des bestehenden, validierten Prozesses eine Anforderungsliste zu erstellen. Das gab uns die Sicherheit, dass SW unsere Bedürfnisse und Erwartungen versteht.“ Die Leistungsfähigkeit und Kompatibilität der SW-Maschinen sowie das technische Know-how von SW überzeugten zudem in umfangreichen Entwicklungsversuchen und sehr zufriedenstellenden FAT- und SAT-Tests. Zusammen mit einem umfassenden Serviceangebot und einer Garantieverlängerung von einem auf zwei Jahre bewog dies Tecomet zum Kauf einer ersten BA W02-22-Maschine, ohne diese je live gesehen zu haben.
Schnelle Installation, hohe Effizienz
Dann ging alles ganz schnell: Vom ersten Kontakt bis zur Installation vergingen nur wenige Wochen. Schon bald lief die erste Maschine mit voller Produktionskapazität. „Diese schnelle Umsetzung wurde durch die starke und umfassende Unterstützung von SW und die hohe Bedienerfreundlichkeit der Maschine ermöglicht“, betont Peter Grehan. „Unsere Mitarbeiter konnten sich sehr schnell damit vertraut machen.“
Ausgestattet mit zwei Spindeln à 36.000 U/min und einer linearen Antriebstechnik bringt die BA W02-22 maximale Dynamik und Effizienz in den mehrstufigen Fertigungsprozess – vom hochwertigen Rohmaterial Polyethylen bis hin zum Schruppen, Vorschlichten und Schlichten der Tibiaplatten. Diese Einsätze aus Kunststoff ersetzen den Knorpel im Knieimplantat und dienen als Polster für die Femur-Komponente. „Wir produzieren die Einsätze in mehreren Varianten, für linke oder rechte Knieeinsätze in unterschiedlichen Teilgrößen und -dicken“, erklärt Jason Perry. „Bei der Herstellung dieser Teile müssen wir enge Toleranzen einhalten und die Materialbewegung nach der Bearbeitung genau kontrollieren.“ Um eine hohe Wiederholgenauigkeit und Robustheit zu gewährleisten, ist jeder Prozessschritt auf einem anderen Tisch der Maschine aufgespannt, sodass die Vorrichtungen nicht zwischen den Arbeitsschritten gewechselt werden müssen. Dadurch kann die Maschine kontinuierlich laufen, während jede Spindel gleichzeitig an einem anderen Werkstück arbeitet.
OEE durchweg überdurchschnittlich
Für Tecomet bringt die Fertigung auf der BA W02-22 mehrere Vorteile mit sich: Die horizontale Spindelausrichtung der Maschine unterstützt die effektive Spanabfuhr und gewährleistet so die Qualität und Konsistenz des Endprodukts. Darüber hinaus führt die Trockenbearbeitung der BA W02-22, also die Verwendung von Druckluft anstelle von Kühlmittel zur Kühlung, zu einem saubereren Prozess. Das ist für die hohen Anforderungen an die Oberflächengüte bei großen Gelenkflächen unerlässlich. Die Maschine hat in etwa die gleiche Grundfläche wie die vorherigen Einspindler, benötigt also weniger Platz, um die gleiche Menge an Teilen zu produzieren. Und schließlich hat die einfache Bedienbarkeit der Maschine sie zu einem Favoriten unter den Tecomet-Mitarbeitern gemacht: „Sie streiten sich praktisch darum, wer an der SW-Maschine arbeiten darf“, so Peter Grehan.
Der größte Vorteil ist aber eindeutig die Effizienz der Maschine, wie Peter Grehan betont: „Im Endeffekt dreht sich alles um die Leistung und die Gesamtanlageneffektivität. Der Hauptvorteil der zweispindligen Fertigung besteht darin, dass zwei Spindeln im selben Zyklus an zwei Teilen arbeiten.“ Der Doppeldrehtisch und der Wegfall des Vorrichtungswechsels zwischen den Arbeitsschritten reduzieren die Bedienerinteraktionszeiten erheblich, die Maschine läuft nahezu ununterbrochen. Die einzige Stillstandszeit wird für die Einrichtung zwischen den Produktvarianten nötig und ist minimal. „Dies ist einer der Hauptgründe für die höhere OEE, die wir bei der SW-Maschine sehen“, erklärt Jason Perry. Peter Grehan ergänzt: „Im Vergleich zu anderen Maschinen in der Zelle produzieren wir auf der SW-Maschine mehr Output pro Bediener. Sie hat sich als äußerst zuverlässig, präzise und effizient erwiesen; steigert unser Produktionsvolumen erheblich und trägt mit dem zusätzlichen Vorteil der 5-Achsen-Bearbeitung dazu bei, unsere Bearbeitungskapazität zukunftssicher zu machen.“
Weitere Expansion in Sicht
Ursprünglich hatte Tecomet nur eine BA W02-22 bestellt – doch nach den positiven Erfahrungen stand für das Unternehmen schnell fest, die Produktionslinie weiter auszubauen und eine zweite BA W02-22 in Betrieb zu nehmen. „Wir sind in den letzten drei Jahren erheblich gewachsen“, erklärt Peter Grehan. „Wir planen, diesen Geschäftsbereich in Zukunft weiter auszubauen und neue Technologien wie Automations- und Maschinenbedienungslösungen zu integrieren, um unsere Position als führender Auftragshersteller für Medizinprodukte zu behaupten.“ Jason Perry fügt hinzu: „Die Zusammenarbeit mit SW war sehr positiv und geprägt von offener Kommunikation, Transparenz und hervorragendem technischen Support. Da die Maschinen und ihre Leistung unsere Produktionsanforderungen durchweg erfüllen, überlegen wir bereits, in Zukunft noch weitere SW-Technologie einzuführen“ Eines steht schon jetzt fest: Für Tecomet Cork und sein Kompetenzzentrum für die Poly-Produktion war die Inbetriebnahme der SW-Maschinen zweifellos ein großer Gewinn.
