Schlüsselfertige Systeme zur Silikonverarbeitung
Mikromembranen aus LSR – Herausforderung komplexes Handling

Präzise Dosierung von Medikamenten oder zuverlässiges Abscheiden unerwünschter Stoffe: Die moderne Medizin hängt stark von zuverlässiger Filtertechnik ab. Besonders geeignet für Anwendungen wie kleine Medizinalmembranen ist Flüssigsilikon (LSR). KraussMaffei liefert für die Verarbeitung des High-Tech-Materials schlüsselfertige Komplettanlagen.

Text Petra Rehmet  Fotos KraussMaffei

Sie sind leicht und hauchdünn: 0,03 Gramm und 0,02 Millimeter. Selbst bei acht, 16 oder 32 Kavitäten bleibt das Schussgewicht minimal und verlangt nach kleinen, präzisen Maschinen. Die vollelektrischen Spritzgießmaschinen PX 25 und PX 50 sind für Artikel wie diese prädestiniert. Mit ihnen lassen sich bei minimalem Aufwand Reinraumbedingungen schaffen.   

Flüssigsilikon ist ein Vieleskönner

Es ist biokompatibel, und doch antibakteriell, dauerhaft flexibel, aber frei von Weichmachern und zudem robust und hitzebeständig, also sterilisierbar. Seine Verarbeitung verlangt allerdings etwas Know-how oder einen erfahrenen Partner, der den Weg ebnet, denn einiges ist anders als beim herkömmlichen Thermoplast-Spritzgießen. 

Etwa die gegensätzliche Temperaturführung in Plastifizierung (gekühlt) und Werkzeug (heiß) sowie die ausgeprägten Chargenschwankungen, die es schwierig machen, konstante Viskositätswerte und damit Schussgewichte zu erzielen. Reproduzierbare Schussgewichte wiederum sind essentiell bei Mikromembranen, um deren Funktion zu gewährleisten. Schon kleinste Abweichungen führen hier zur Unbrauchbarkeit. 

Niedriges Schussgewicht und große Platten

KraussMaffei zeigt an zwei Beispielen, wie sich die Miniaturartikel am besten fertigen lassen – nämlich mit extrem flexiblen Maschinen. Auf einer PX 50-180 SilcoSet mit doppelt adaptierter Spritze (Schneckendurchmesser 15 mm statt standardmäßig 30 mm)  entstehen in einem 32-Kavitäten-Werkzeug Membranen mit 0,03 Gramm Gewicht und nur 0,02 Millimetern Dicke. Hier braucht es also ein niedriges Schussgewicht, aber große Platten. Die PX lässt die notwenige Bauraumvergrößerung zu und bleibt insgesamt sehr kompakt. Das zweiteilige Maschinenbett macht es möglich, dass der Kunden die jeweilige Maschinenkonfiguration exakt an sein Projekt anpassen kann. Die Spritzeinheit SP180 kann auch künftige schwerere Bauteile versorgen, lediglich eine neue Plastifizierung würde benötigt. 

Micro-Membranen für medizinische Geräten:
Micro-Membranen für medizinische Geräten:
Produziert werden sie in einem 32-Kavitäten Werkzeug

Der Auswerfer ist elektrisch und gekapselt ausgeführt, entspricht also den strengen Reinraumanforderungen in der Medizintechnik.  Ein servohydraulisch angetriebenes Aggregat für die Düsenanlagekraft gewährleistet sicheres und leckagefreies Anspritzen des niedrigviskosen Materials LSR über dem offenen Kaltkanal.  Sind die kleinen Membranen fertig, schlägt die Stunde der Automation. 

Sicheres Handling:
Sicheres Handling:
Ein Roboter entnimmt gleichzeitig alle Mikrobauteile

High-End-Automation auf engstem Raum

Ein Sechs-Achs-Roboter greift präzise gleichzeitig alle 32 Mikrobauteile und entnimmt diese innerhalb von weniger als zwei Sekunden Werkzeugoffenzeit aus der Form. Diese geringe Eingriffszeit gewährleistet die Prozessstabilität. Diese geringe Eingriffszeit gewährleistet die Prozessstabilität. Die vorsichtige Entnahme aus dem 190⁰ C heißen Werkzeug – ohne dieses zu berühren – stellte eine besondere Herausforderung für das Team der KraussMaffei Automation dar.Die Grundfläche des Greifers ist lediglich etwa 200 auf 100 Millimeter klein. Um alle Mikrobauteile gleichzeitig und prozesssicher greifen zu können, wurde besonderen Wert auf die Fertigungstoleranzen gelegt. 

Diese liegen in fast allen Komponenten im unteren hundertstel  Millimeter Bereich. Zusätzlich zum Greifen werden die Membranen mittels Vakuum am Greifer gehalten, dies ermöglicht eine zusätzliche Abfrage, ob sich tatsächlich alle 32 Mikrobauteile im Greifer befinden. Mittels feineinstellbaren Komponenten, lässt sich der Greifer während der Inbetriebnahme einstellen und anschließend fixieren. Nach der Entnahme werden alle Membranen, elektrisch entladen und kavitätengetreu in Auffangröhrchen sortiert. Die Grundfläche der kompletten Automationszelle beträgt nur etwa 1.300 auf 600 Millimeter.

Ultra-Leichtgewicht mit 0,0375 Gramm

Noch anspruchsvoller wird es bei dem zweiten Membranprojekt. Eine PX 25-55 CleanForm produziert jeweils acht kleine Teile mit einem Gewicht von 0,0375 Gramm. Das Schussgewicht beträgt also insgesamt nur 0,3 Gramm. Um es überhaupt realisieren zu können, entwickelte KraussMaffei eine Schnecke mit nur 12 Millimetern und der Partner Nexus Elastomers Systems steuerte eine komplett neue Mikro-Dosierung bei, die ServoMix X1. Diese Membranen müssen noch vor der Entnahme aus dem Werkzeug geschlitzt werden, was mittels feiner Messer erfolgt, die in den Greifer integriert sind. Das anschließende Verbeuteln innerhalb der Anlage wird über ein Kamerasystem kontrolliert. Dank der Modulbauweise ist auch diese PX ohne Aufwand mit Reinraumtechnik wie laminaren Flow Boxen,  gekapselten Antrieben, antistatischer Lackierung oder FDA-konformem Hydrauliköl ausgestattet.

Filigrane Kleinstteile für die Medizintechnik:
Filigrane Kleinstteile für die Medizintechnik:
Geschlitzte Mikro-Membranen aus LSR mit nur 0,0375 g Gewicht

Hohe Gutteilausbeute

Auch die Maschinenfunktion APC plus empfiehlt sich für die Silikonverarbeitung. Denn sie sorgt für eine extreme Schussgewichtskonstanz und damit eine hohe Gutteilausbeute bei den winzigen Teilen. Bei diesen würde eine Unterfüllung im Extremfall sogar dazu führen, dass der Greifer bei der geplanten Entnahme ins Leere fasst. Anhand der Masseviskosität und hinterlegter Materialparameter, etwa der Kompression, errechnet APC plus von Schuss zu Schuss den optimalen Umschaltpunkt. Auf diese Weise können Chargenschwankungen bei den Silikonvorprodukten, Pigmentzugaben  oder auch wechselnde Umgebungsbedingungen ausgeglichen werden.  

Egal wie leicht und dünn, ob mit Schlitz oder ohne: Wer Mikromembranen herstellen möchte, kann sich auf die PX-Anlagen von KraussMaffei verlassen.  

Kontakt

Stefan Schierl
stefan.schierl@kraussmaffei.com

Application Owner Technical Appliances

Kontakt

Cordula Wieland
cordula.wieland@kraussmaffei.com

Head of Expert Sales and Key Account Management Technical Appliances