Die Messmaschine OptoSphere wurde speziell für die 100 Prozent Oberflächenmessung von Prothesenköpfen entwickelt.

Ausgabe 03 | 2022

Sensor misst berührungslos Defekte, Rauheit und Form

OptoSurf GmbH

Statt einer visuellen Kontrolle der Gelenkflächen an Hüftimplantaten nutzt ein führender Medizintechnikhersteller nun ein Streulichtmessgerät zur 100 Prozent Messung der hochglanzpolierten Oberflächen. Durch das eingesetzte System OptoSurf OS 500 konnte neben der Zuverlässigkeit auch die Produktivität signifikant gesteigert werden.

Mit seinen fast 4000 Mitarbeitern gehört das baden-württembergische Unternehmen zu den grösseren Akteuren im Bereich der Medizintechnik. Hergestellt werden insbesondere medizinische Produkte für die Chirurgie, bei denen die Qualität allerhöchste Priorität geniesst. «Daher schaffte der Kunde bereits 2008 ein erstes OptoSurf OS 500 Streulichtmessgerät an, ein zweites System folgte 2012. Entscheidend für die Investition in unsere Produkte waren die USP’s, die es bietet», berichtet der OptoSurf-Geschäftsführer Dr. Rainer Brodmann und zählt auf: «So erfolgen berührungsfreie Messungen der gesamten Oberfläche, nicht nur von Ausschnitten, und erkannt werden sowohl die Polierqualität als auch Defekte.
Überzeugen können zudem die Messungen von Geometrie/Form sowie die kurzen Taktzeiten.»

Pro Sekunde 2000 Messungen
Zum Einsatz kommt das Streulichtmessgerät im Bereich Outsourc des Medizintechnikherstellers. Hier befindet sich der letzte Arbeitsschritt in der Produktion, direkt vor dem Verpacken im Reinraum. In diesem Umfeld wird mit dem OS 500 das Ziel verfolgt, von der visuellen «gut/schlecht-Bewertung» wegzukommen, hin zu einer rückführbaren Messung. Früher wurde übrigens eine visuelle Prüfung der hochglanzpolierten Oberflächen von zwei unabhängigen Personen durchgeführt. Diese war jedoch für Menschen sehr ermüdend, daher bestand ein erhebliches Risiko bezüglich der Zuverlässigkeit bei der Fehlererkennung. Mit dem System von OptoSurf konnte ausserdem die aufwendige taktile Formmessung mit einer Koordinatenmessmaschine durch die optische Formmessung ersetzt werden.
Die Prothesenkopfoberfläche besitzt bei der Herstellung von künstlichen Hüftgelenken eine grosse Bedeutung. Sie sollte eine ideale Kugelform haben, keine Kratzer oder andere Defekte aufweisen und die Rauheit im Bereich von wenigen Nanometern liegen. Eine zu hohe Rauheit der polierten Kugel sowie bereits geringste Abweichungen in der Makrogeometrie führen zu erhöhtem Abrieb. Auch feinste Kratzer können den Abrieb deutlich fördern. Diese in den Körper eindringenden Stoffe sind potenzielle Allergie- und Krankheitsauslöser.
Das Streulichtmessgerät von OptoSurf ist in der Lage, die gesamte Oberfläche des Prothesenkopfs im Sekundenbereich zu messen. Die Messmaschine besteht aus einem Schwenk- und Rotationsmodul, das den Streulichtsensor über die Oberfläche führt, wobei pro Sek. 2000 Messungen aufgenommen werden. Durch Vergleichsmessungen mit einem Konfokalmikroskop wurde nachgewiesen, dass mit dem Streulichtsensor feinste Polierqualitätsunterschiede im Nanometerbereich und mit dem Auge nicht mehr sichtbare Katzer wiederholbar gemessen werden können. Formabweichungen über dem Pol und Äquator werden mit einer Genauigkeit von <0,2 µm erfasst.

Deutliche Produktivitätssteigerung
Die Rauheits- und Formmessung mit der Streulichttechnik ist ein rückführbares Messverfahren, das mit Normalen und ISO 17025 Zertifikaten abgesichert ist. Es können sowohl Metall- als auch Keramikköpfe gemessen werden. «Darüber hinaus haben wir im ersten Schritt das OS 500 basierend auf dem umfangreichen Anforderungsprofil des Kunden weiterentwickelt. Anschliessend folgten noch diverse nachträgliche technische sowie normative Anforderungen, die wir ebenfalls umsetzten», fasst Dr. Rainer Brodmann zusammen. «Nachdem wir alle Wünsche des Medizintechnikherstellers erfüllten, kann sich das Ergebnis absolut sehen lassen: Eine deutliche Produktivitätssteigerung dank unseres Streulichtmessgeräts.»

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OptoSurf GmbH
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T +49 (0)7243 200 53-00
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