Tieflochbohren in Gewebeschutzhülsen

Mapal ist bekannt für Werkzeuge für die Automobil- und Luftfahrtindustrie sowie die Grossserienfertigung. In der Schweiz gibt es freilich keine Automobilindustrie wie in Deutschland. Bestenfalls Zulieferer von eher kleinen Teilen. Warum also sollte Mapal für einen Fertiger von Medizinprodukten interessant sein? Noch dazu, dass Mollet nie als Grossserienfertiger agierte und beim Material nur wenige Überschneidungen bietet: Die Medizintechnik ist einfach eine andere Welt. In der Vergangenheit kamen so in Lengnau auch nur sporadisch Mapal-Werkzeuge zum Einsatz. VHM- und HSS-Reibahlen zwischen 3 und 10 mm etwa, eingesetzt in 1.4301 oder 1.4305. Vor einem Jahr jedoch stieg die Intensität der Zusammenarbeit rapide an. Denn Mapal ist ja auch Spezialist für das Besondere.

Kunden- und anwendungsspezifisch vorgehen
Was war passiert? Moritz Nyffeler, bei Mollet verantwortlich für die Programmierung, war an Mapal herangetreten, weil er ein zweischneidiges, hochperformantes Werkzeug für Bohrungen mit Ø 10,62 mm und 245 mm Tiefe in 1.4057 suchte. Vorgesehen für eine Langdrehmaschine mit Hochdruckkühlmittelanlage, kamen Einlippenbohrer nicht infrage. Gleiches galt für Bohrstangen, weil im Anschluss noch hätte gehont werden müssen. Das war der Moment, in dem sich Stéphane Wetzel der Sache annahm. «Die Bohrung sollte in einem Schuss fertig sein», berichtet der für die Westschweiz verantwortliche technische Berater von Mapal. «Also haben wir in mehreren Schritten ein Sonderwerkzeug entwickelt und Ausspitzung, Spanwinkel, Nut- und Eckengeometrie individualisiert. Auch die Führungsfasen wurden angepasst.» Im Sommer und Herbst des letzten Jahres fanden die Versuche statt. «Dass wir dabei vor Ort waren, gehört zu unserem kunden- und anwendungsspezifischen Vorgehen», betont Stéphane Wetzel. «Denn die feinen Anpassungen, die nötig sind, können wir nur vornehmen, wenn wir das Werkzeug bei der Arbeit gesehen und gehört haben.

Die Wertschöpfung erhöhen
Die Hülse, für deren Herstellung der Tieflochbohrer entwickelt wurde und die fast aussieht wie ein grosser, hohler Nagel, findet bei Hüftoperationen Anwendung. «Damit wird der Marknagel, der in den Oberschenkelknochen eingetrieben wird, über zwei Querbohrungen verstiftet», erläutert Geschäftsführer Marcel Mollet. «Weil diese Querbohrungen exakt getroffen werden müssen, wird die Hülse in ein Zielgerät eingespannt. Mehrere ineinanderlaufende Hülsen sorgen dann beim Verstiften dafür, dass das Gewebe geschützt sowie Richtung und Position für die Querbohrungen eingehalten werden. Für die Hülse sind daher ein exakter Aussendurchmesser und eine präzise Tieflochbohrung unabdingbar. Das Tieflochbohren, das heute auf einem Langdreher «Cincom» in die Stange erfolgt, musste Mollet früher teuer zukaufen. Steigende Bedarfe wie auch der Wunsch, die Planung zu vereinfachen und die Durchlaufzeit zu verkürzen, führten jedoch zu der Entscheidung, die Wertschöpfung nach innen zu nehmen. Heute wird vor dem Tieflochbohren in einem Zug die Aussenkontur gedreht und danach separat auf einer Fräsmaschine Kopf und Spitze gefertigt. Die Tieflochbohrung selbst darf über die Länge nicht mehr als 0,1 mm verlaufen.
Ausserdem darf die Bohrung keine Kurve oder Wellenlinie beschreiben und der Bohrein- und -austritt müssen eine hohe Qualität aufweisen. «Zur Qualitätsprüfung nutzen wir einen Hartmetalldorn, der auf 10,54 mm geschliffen ist. Zu 100 Prozent an der Maschine ausgeführt, ist dies auch gleich eine Funktionsprüfung», berichtet Moritz Nyffeler. Nach dem Drehen und Fräsen der Hülse wird sie auf bis zu 55 HRC gehärtet und schliesslich nochmals geprüft.

Kunden im One Stop Shop begleiten
Mollet Präzisionsmechanik war 1986 von Heinz Mollet als Einzelunternehmen gegründet worden. Wurden anfangs noch klassische Maschinenbauteile und Vorrichtungen gefertigt, kamen Anfang der 1990er-Jahre die ersten Bauteile für die Medizintechnik hinzu. Um 2000 stiessen dann die Söhne Marcel und Daniel Mollet zum Betrieb hinzu. «Mittlerweile haben wir beinahe 40 Jahre Erfahrung in der Medizintechnik, die mit über 90 Prozent des Umsatzes die tragende Säule unseres Unternehmens ist. Der andere Bereich sind hochbeanspruchte Bauteile im Maschinenbau», berichtet Marcel Mollet. Im Medizinbereich fertigen die Lengnauer Teile und Baugruppen für Geräte sowie komplette Systeme. Im Einzelnen sind dies Gewebeschutzhülsen (Guide Sleeves) – Führungen für Werkzeuge zum gezielten Positionieren von Implantaten – sowie sogenannte Soft Tissue Protectors, die zum Beispiel an Hand, Fuss oder Rücken das Weichgewebe schützen. Als dritte Produktgruppe produziert Mollet externe Fixationskomponenten und Baugruppen für Rahmen zur externen Fixation, die um Arm oder Bein montiert werden. Dazu gehören sogenannte Wire Tensioning Systems zum Spannen von Drähten. Werkzeuge für die Handchirurgie oder Dentalmedizin bilden dabei das untere Ende der Dimensionen. Die Grösse derartiger Bauteile beginnt mit wenigen Millimetern, reicht beim Drehen bis zu Ø von 150 mm, beim Fräsen bis zu 450 mm kubisch. «Im Vergleich zur Automobilindustrie mit ihrem High-Volume-Low-Mix ist es bei uns gerade umgekehrt», erläutert Marcel Mollet. «Wir fertigen in einem Low-Volume-High-Mix Dutzende verschiedene Instrumente mit vielen Komponenten, die ein-, zehn- oder zwanzigmal im Jahr hergestellt werden. Wiederholteile in kleinen Losen also.» Alle dafür nötigen Technologien hält Mollet entweder inhouse vor oder arbeitet mit langjährigen externen Partnern. «Bei der Arbeit mit unseren Kunden gehen wir uns seit Jahrzehnten immer ähnlich vor», so Daniel Mollet, Betriebsleiter Technik. «Daher sind wir in der Lage, eine Anwendung schon beim Empfang der Zeichnung zu analysieren und in einer Co-Entwicklung Vorschläge für die Optimierung zu machen. Zugleich beinhaltet dieses One-Stop-Shop-Prinzip, dass wir mit dem Kunden in die Serienfertigung gehen und ihn bis zur Sanierung unterstützen. Der Kunde wird somit über den ganzen Produktlebenszyklus begleitet und hat nur einen Ansprechpartner.»

Prozess- und materialspezifisches Werkzeug entwickelt
Die Vorgehensweise von Mapal ist dem vergleichbar. Mit dem Ergebnis: «Wir haben – ausgehend von Standardtechnologie aus dem Mapal-Baukasten – ein prozess- und materialspezifisches Werkzeug mit Sonderdurchmesser und -länge gefertigt, dessen ballige Schneide gute Schnitteigenschaften und hohe Vorschübe mit einer besonderen Schneidenstabilität und kontrollierten Spanbildung verbindet», sagt Andreas Mollet, Mapal-Gebietsverkaufsleiter für die Schweiz, der mit den Brüdern zwar den gleichen Namen trägt, aber in keiner verwandtschaftlichen Beziehung steht. «Die speziell ausgeführte Pyramidenspitze ermöglicht ein gutes Eindringen beim Anbohren, eine exakte Selbstzentrierung und ein sicheres Anbohrverhalten bei labilen Bearbeitungsverhältnissen», so Mollet weiter. «Bei einem Spitzenwinkel von 140° ist die Querschneide sehr klein ausgebildet.» Erzeugt werden kurze, eingerollte Späne, «die so aussehen, wie Bohrspäne sein sollten», bestätigt Moritz Nyffeler. Zur sicheren Abführung der Späne wurde die Nutform prozess- und materialspezifisch ausgelegt. «Angepasst wurden nicht zuletzt die Kühlkanäle, um das Ölvolumen für mehr Spülung zu steigern, sowie die PVD-Beschichtung für ein optimales Abführen der Späne», schliesst Stéphane Wetzel. Mollet bohrt mit diesem Paket heute tatsächlich das Tiefloch in einem Zug. Nachdem zunächst mit einem 3xD-Bohrer pilotiert wurde, führt das Sonderwerkzeug die Bohrungen prozesssicher in bis zu 3 m langes Stangenmaterial aus. Gefahren wird mit 80 m/min, 0,08 mm/U und 2400 min-1. Bei 190 mm/min ist die Bohrung somit in weniger als eineinhalb Minuten fertig.

Prozesssicher die definierte Standmenge bohren
Bei der Fertigung der Hülse lassen sich heute Qualitäts- oder Genauigkeitsprobleme, die aus dem Umspannen resultieren, von vornherein vermeiden. In der externen Fertigung gab es hier Beschädigungen, weil das konturfertige, dünnwandige Teil nicht zwischen Hohlspitzen geklemmt werden konnte, sondern von aussen fixiert werden musste. Bereits durch kleinste Verunreinigungen im Spannmittel konnten optische Beeinträchtigungen auftreten. «Auch der Verlauf und die Konturgenauigkeit der Bohrung sind heute besser», unterstreicht Moritz Nyffeler. «Der RZ-Wert musste schon immer unter 8 µm liegen. Wir erreichen 4 µm, und das Bohrungsbild ist über die gesamte Länge so homogen wie gefordert.» Dass Mollet die Hülse heute nahezu komplett fertigt, hat nicht zuletzt die Durchlaufzeiten verkürzt. «Der Tieflochbohrer garantiert hierbei eine Standmenge von 110 Stück. Indem wir Fertigungslose von 100 fahren, haben wir eine 10-prozentige Reserve», kalkuliert Marcel Mollet. Exakt kalkulieren kann er auch an anderer Stelle: bei der Aufbereitung des Sonderwerkzeugs. Bis zu viermal ist diese im Original-Nachschliff möglich, sodass ihm fünf Standzeiten zur Verfügung stehen. Vor dem Hintergrund, dass die Wertschöpfung heute in Lengnau liegt und die Fertigung besser planbar ist, macht sich der Geschäftsführer bereits Gedanken über ähnlich gelagerte Anwendungen. «Neben der Form der Instrumente weicht hier auch das Material ab. Aber in der speziellen Ausformung des Werkzeugs kann das Tieflochbohren für uns ein weiteres Mal interessant werden.»

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