Projekt

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

Dieses Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung
Förderkennziffer: MeKoMed 02P18C054

Bild Mediziner Krankenhaus

Produktion für Medizintechnik - wirtschaftlich und in höchster Qualität (ProMed)

Eine leistungsstarke Produktion zur Herstellung innovativer Medizinprodukte schafft die Grundlage, um eine moderne und zukunftsgerechte Gesundheitsversorgung für die Bevölkerung zu gewährleisten. Voraussetzung hierfür sind unter anderem fortschrittliche Wertschöpfungsketten, die Anwendung neuer Technologien, der Einsatz neuer Materialien und die Digitalisierung in der Produktion.

Patientennahe Produkte erfordern eine wirtschaftliche Produktion nach höchsten Qualitätsstandards. Durch die zunehmende Individualisierung und dem Wunsch nach patientenindividuellen Lösungen werden häufig Medizinprodukte in geringen Stückzahlen benötigt. Im Fokus der Förderinitiative steht daher die Weiterentwicklung entsprechender hochpräziser Fertigungsverfahren sowie intelligenter Produktionsausrüstungen, welche über moderne Kommunikationssysteme vernetzt sind. Eine nachhaltige Stärkung der Wertschöpfungsketten von der Produktentstehung über die Fertigung bis hin zur technischen Prüfung von anspruchsvollen Medizinprodukten wird angestrebt. Mit der Förderinitiative werden innovative Lösungen zur Herstellung von Medizinprodukten vorangebracht und damit Chancen für Wertschöpfung und Wohlstand in Deutschland eröffnet.

Die Kombination macht's:
Medizintechnische Produkte aus einer Hand

Medizintechnische Produkte, wie beispielsweise Katheter und lnfusionsbestecke, bestehen aus Multifunktionsteilen, die mehrere Aufgaben, z. B. Durchfluss-, Dichtungs- und Dosierungsfunktionen, erfüllen müssen. Dies erfordert eine Kombination von festen Thermoplast-Kunststoffen mit elastischem Silikon. Hier besteht das Potenzial, durch eine Produktionstechnologie, die die Verarbeitung von Thermoplasten und Silikon kombiniert, die bisher aufwändige Fertigung und Montage der Einzelkomponenten abzulösen. Eine derartige integrierte Fertigungstechnologie ermöglicht es, leistungsfähige neue Produkte wirtschaftlich zu realisieren und zugleich die Hygiene- und Produktsicherheit für den Patienten zu verbessern.

Ziel des Forschungsprojekts MeKoMed ist eine Produktionstechnologie, welche die integrierte Spritzgussverarbeitung von Thermoplasten und Silikonen für die Fertigung medizintechnischer Multifunktionsteile ermöglicht. Dafür sollen die erforderliche Prozessführung und Werkzeugtechnik erarbeitet sowie Sensor- und Steuerungskonzepte für die hochgenaue Führung und Kontrolle der Produktion angestrebt werden.

Tropfkammer als Granulat und fertiges Produkt © B. Braun Melsungen AG
Multifunktionsteile in der medizintechnischen Anwendung am Beispiel der Infusion
© B. Braun Melsungen AG

Grundlage bildet eine einleitende Anforderungsanalyse an die Prozess- und Werkzeugtechnik im medizintechnischen Kontext. Ebenfalls werden wissenschaftliche Materialanalysen zu der Kombinierbarkeit von Thermoplasten und Silikon durchgeführt. Davon ausgehend wird die Prozessführung zur Verarbeitung der Materialien mit stark unterschiedlichen Verarbeitungsfenstern erforscht. Hierzu werden Prozessparameter, wie Druck und Temperatur, experimentell und modellbasiert untersucht. Darauf abgestimmt wird die Werkzeugauslegung mit hocheffektiven Temperierungsmöglichkeiten durch Einsatz von Heißkanaltechnik und elektrischen Wechselfeldern (Induktion) entwickelt. Die Wärmeleitung und -isolation im Werkzeug werden durch unterschiedliche Werkstoffe und den geeigneten Aufbau anforderungsspezifisch abgestimmt und prototypisch umgesetzt.

Die neue Produktionstechnologie wird eine kostengünstige und besonders prozesssichere Herstellung, auch anspruchsvoller individualisierter Multifunktionsteile, ermöglichen. Damit legt das Vorhaben einen entscheidenden Grundstein für leistungsfähige medizintechnische Produkte zur optimalen Patientenversorgung. Durch die wirtschaftliche Produktionstechnologie werden weitere Produktmöglichkeiten, z. B. für die Bereiche Automotive und Konsumgüter, eröffnet.

Projektpartner

Dieses Projekt wird in Zusammenarbeit durch folgende Unternehmen realisiert

Erforschung der Werkzeugtechnologie mit Fokus auf Formgebung, Werkstoff und optimale Temperaturübertragung
www.polar-form.de

Analyse der einzusetzenden Materialien und Erforschung ihrer prozesstechnischen Kombinierbarkeit
www.unipace.de

Analyse der medizintechnischen Anforderungen und Vorgaben, Prävention kritischer Prozess-Wechselwirkungen, Validierung
www.bbraun.de

Entwicklung der Heiß- und Kaltkanaltechnik mit Sensorik zur selbstjustierenden Steuerung
www.ewikon.com

Bestimmung geeigneter Betriebszustände, Energiebilanzierung und Benchmarking, Prototypische Gesamtumsetzung
www.ms-silicon.de

Betreut durch Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Ansprechpartner: Claudius Noll

www.ptka.kit.edu