Dichtebestimmung von medizinischer Keramik: Vom Grünling bis zum gesinterten Teil

Um diesen Prozess sicherer und effizienter zu gestalten, arbeitet die Dimensionics Density GmbH in enger Kooperation mit führenden Herstellern von technischer und medizinischer Keramik zusammen.  Das erklärte Ziel und die Anforderung der Wirtschaft ist eine wiederholgenaue und rückführbare Dichtebestimmung durch die Automatisierung des Prozesses für eine 100%-Kontrolle. Als Ergebnis entstand die DIMENSIONICS DENSITY, das erste messtechnische System, mit dem gesinterte Bauteile, sowie Grünlinge hinsichtlich ihrer Dichte vollautomatisch untersucht werden können. Sie erfüllt dabei nicht nur die hohen Standards medizintechnischer Anlagen, sie kann sogar direkt in einer Fertigungsumgebung betrieben werden. Die Untersuchung der Implantate hinsichtlich ihrer Dichte birgt dabei verschiedene Herausforderungen. Zum einen verlangen die hohen Standards für die Fertigung höchste Präzision bei der Ergebnisermittlung. Da jederzeit alle umweltseitigen Einflussparameter überwacht werden, liefert das System hochgenaue und reproduzierbare Ergebnisse mit einer Wiederholgenauigkeit von bis zu ± 0,001 g/cm³. Das System überwacht sensorisch alle relevanten Kenngrößen und verarbeitet die aufgenommenen Informationen für die Berechnung der Dichte. Zum anderen ist die Variantenvielfalt der unterschiedlichen Implantate eine entscheidende Hürde für ein automatisiertes System. Sowohl kugelförmige Bauteile als auch komplexe Formen mit einem breiten Massespektrum müssen untersucht werden können. Das innovative Korbsystem der DIMENSIONICS DENSITY ermöglicht die Untersuchung einer großen Spannweite an Bauteilen, unabhängig ihres Ausgangsstoffes und der Bauform.

Eine weitere Herausforderung für die Dichtebestimmung nach archimedischem Prinzip besteht in der Messung des Bauteils innerhalb eines Liquids. Hierbei können sich an der Oberflächenstruktur Lufteinschlüsse „festklammern“. Die Ansammlung dieser „Blasen“ verfälscht das Ergebnis und sorgt für fehlerhafte Ergebnisse. Durch eine von der Dimensionics Density GmbH speziell für diese Anwendung entwickelte Tensidlösung, wird die Anlagerung von Lufteinschlüssen am Bauteilträger, sowie dem zu vermessenden Implantat unterbunden. Bei der Entwicklung wurde darauf geachtet, dass keine Substanz verwendet wird, die schadhafte Verunreinigungen auf dem Bauteil hinterlässt. Die Tensidlösung ist für den Einsatz im Bereich medizinischer Implantate zugelassen und sorgt für einen optimierten Prozessablauf. Im Anschluss einer Messung können die Ergebnisse an die firmeneigene Qualitätsdatenbank weitergeleitet werden. Dabei kann die DIMENSIONICS Density sowohl im Labor als auch unmittelbar in der Fertigung genutzt werden. Die einfache Handhabung und der automatisierte Messvorgang erlauben es dem Anwender, seine Ressourcen besser zu verwalten. 

Auf Grund dieser Eigenschaften stellt die automatisierte Dichtewaage im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren die wirtschaftlich beste Lösung dar. Die Möglichkeit Implantate in hoher Stückzahl mit einer Taktzeit von bis zu 2 Minuten pro Bauteil fertigungsnah zu vermessen, ermöglicht die Entlastung von Laborfachkräften und reduziert damit die Personalkosten. Ausgehend von Marktrecherchen ist von einem Kostenpunkt zwischen 5 bis 10 Euro für eine händische Messung auszugehen. Durch die Automatisierung lässt sich dieser Kostensatz um bis zu 90% reduzieren. Zusätzlich wird durch die Eliminierung des Einflusses durch den Prüfer eine höhere Wiederholgenauigkeit garantiert und fehlerbehaftete händische Messungen vermieden. Das sorgt neben der qualitativen Steigerung der Erzeugnisse für eine optimale Rückführbarkeit des Prozesses und somit für mehr Transparenz und Sicherheit.  

Für die optimale Steuerung des Fertigungsprozesses ist eine qualitative Untersuchung der Grünlinge hinsichtlich der Dichte unerlässlich. So können die Parameter für die folgenden Prozesse wie Brenntemperatur und -dauer sehr genau eingestellt werden, was sich positiv auf die Qualität der Produkte auswirkt. Das frühzeitige Erkennen von fehlerhaften Prozessschritten sorgt für eine Reduzierung der Bearbeitungskosten, sowie des Ausschusses. Gleichzeitig können durch die Integration eines vollautomatisierten Systems die Maschinenstillstandzeiten verringert und damit die Produktivität des Unternehmens gesteigert werden. Durch eine optimale Auslegung des Systems und Erweiterungen anhand kundenspezifischer Anforderungen kann die Dimensionics Density GmbH dem Endverbraucher ein vollumfängliches System für die Dichtebestimmung von medizinischen Keramiken vom Grünling bis zum gesinterten Teil gewährleisten.