Projekte

MeKoMed

Entwicklung eines Mehrkomponenten-Spritzgießprozesses zur Herstellung von medizintechnischen Multifunktionsteilen aus Standardthermoplasten und Silikonkautschuken (MeKoMed)

Programm: PDA Forschung für Produktion
Bekanntmachung: Produktion für Medizintechnik - wirtschaftlich und in höchster Qualität (ProMed)
Wettbewerb: Produktion für Medizintechnik - wirtschaftlich und in höchster Qualität (ProMed)

Kurzbeschreibung:
Das Forschungsvorhaben MeKoMed zielt auf eine integrierte Produktionstechnologie, mit der erstmalig Multifunktionsbauteile aus Standard-Thermoplast und Silikonelastomer im Mehrkom-ponentenspritzguss für Medizintechnik direkt gefertigt werden können. Vorhabensziel ist die Erforschung der Prozesstechnologie zur integrierten Verarbeitung der zwei Materialklassen mit sehr unterschiedlichen Bearbeitungsfenstern. Ebenfalls soll die erforderliche Werkzeugtechnik entwickelt werden, wobei der Fokus auf einer hochdynamischen Temperierung und auf einer intelligent geregelten Heißkanaltechnik liegt.

www:
http://www.bmbf-mekomed.de

Projektdauer: 01.06.2019 − 31.12.2022

Projektkoordinator:
Dieter Göppert
POLAR-FORM Werkzeugbau GmbH
Telefon: +49 7821 9503-12
E-Mail: d.goeppert@polar-form.de

Ansprechpartner bei PTKA:
Dipl.-Ing. Claudius Noll
Telefon: +49 721 608-24953
E-Mail: claudius.noll@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung
Silikonelastomere eignen sich aufgrund ihres besonderen Eigenschaftsprofils sehr gut für den Einsatz in der Medizintechnik. Als Funktionselemente (Dichtungen, Membranen oder Ventile) in medizinischen Komponenten werden diese nach Stand der Technik über Füge- und Montageprozesse in thermoplastische Gehäuse (Standard-Thermoplaste wie ABS, PE, PP oder PS) integriert. Eine Substitution durch einen Mehrkomponentenspritzgießprozess, der eine wirtschaftlichere, höher automatisierte und qualitativ hochwertigere Produktion ermöglichen würde, ist aktuell technisch nicht realisierbar. Durch die bisher erforderlichen Füge- und Montageschritte ist die Produktion von Multifunktionsbauteilen aus thermoplastischem Gehäuse mit silikonbasierten Funktionselementen gegenwärtig zeit- und kostenaufwändig. Zugleich erschwert die mehrstufige Prozesskette eine Gewährleistung von Hygiene- und Prozesssicherheit.

Ziel
Das Forschungsvorhaben MeKoMed zielt auf eine integrierte Produktionstechnologie, mit der erstmalig Multifunktionsbauteile aus Standard-Thermoplast und Silikonelastomer im Mehrkomponentenspritzguss direkt gefertigt werden können. Vorhabensziel ist die Erforschung der Prozesstechnologie zur integrierten Verarbeitung der zwei Materialklassen mit sehr unterschiedlichen Bearbeitungsfenstern. Ebenfalls soll die erforderliche Werkzeugtechnik entwickelt werden, wobei der Fokus auf einer hochdynamischen Temperierung und auf einer intelligent geregelten Heißkanaltechnik liegt.

Vorgehensweise
Als Grundlage wird zunächst das differenzierte Anforderungsprofil an Prozess und Anlagentechnik entsprechend der regulatorischen Vorgaben und Anwendungsanforderungen in der Medizintechnik analysiert. Darauf aufbauend wird der Prozess erforscht, wobei sowohl experimentelle Arbeiten als auch modellbasierte Simulationen eingesetzt werden, um die optimale Führung von Parametern wie Druck und Temperatur systematisch zu erarbeiten. In Abstimmung mit dem Prozess wird die erforderliche Werkzeugtechnik entwickelt. Hierbei liegt der Fokus auf der hochdynamischen Temperierbarkeit des Werkzeugs (steile Heiz- und Kühlrampen), die durch elektrische/induktive Beheizung und geeigneten Werkstoffeinsatz sowie entsprechende Konstruktion des Werkzeugs umgesetzt wird. Ebenfalls wird eine spezielle Heißkanaltechnik einschließlich einer sensorbasierten Regelung entwickelt, wodurch weitere Möglichkeiten zur komplexen und zugleich stabilen Prozessführung erschlossen werden.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die Umsetzung im Projekt wird unter Berücksichtigung technischer und regulatorischer Anforderungen der Medizintechnik dahingehend gestaltet, dass eine Übertragung auf eine hohe Anzahl von aktuellen und zukünftigen Produkten möglich ist. Über eine Validierung des Produktionsprozesses wird ein Nachweis zur reproduzierbaren Qualität der Fertigung erbracht. Durch eine flankierende Erforschung der Auslegungssystematik und thermisch kompatibler Werkzeugeinsätze wird ein Gesamtergebnis angestrebt, dass von der fertigungsoptimalen Produktauslegung bis zur wirtschaftlichen Produktion reicht und damit eine ebenso zukunftssichere wie anwendungsrelevante Lösung realisiert. Damit werden neue Möglichkeiten in der Konzeption und Produktion funktionaler Bauteile eröffnet. Eine gesteigerte Bauteilqualität führt zur Erhöhung der Patientensicherheit. Zugleich ermöglicht die hygienesichere, montagefreie Produktion als dokumentationsfähige, validierte Gesamtlösung eine auch für KMU vereinfachte Entwicklung und Produktion von Medizintechnikprodukten. Durch den Ergebnistransfer über Fachbeiträge (Publikationen, Vorträge), Diskussionen mit Branchenexperten, sowie Einbringung in Forschung und Lehre/berufliche Bildung in der Kunststofftechnik kommen die Ergebnisse auch einem breiten Kreis potenzieller Anwender zugute und werden als Grundlage für weitere FuE in Deutschland etabliert.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
+49 (0)721 608-992003

info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Celina Gabber und Solvig Grünitz

+49 (0)721 608-25281
zentralessekretariat@ptka.kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu