Ätzen: Was bei filigranen Bauteilen für die Medizintechnik zu beachten ist

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on xing
Share on whatsapp
Share on email
Share on print

Ätzen: Was bei filigranen Bauteilen für die Medizintechnik zu beachten ist

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on xing
Share on whatsapp
Share on email
Share on print
Filigrane Teile ätzen für Hörgeräte: Wer Zulieferer für die Medizintechnik werden will, der muss einiges beachten. Precision Micro erklärt, worauf es ankommt.
Filigrane Teile ätzen für Hörgeräte: Wer Zulieferer für die Medizintechnik werden will, der muss einiges beachten. Precision Micro erklärt worauf es ankommt.

Quelle: Precision Micro

Die Produktion von Teilen für die Medizintechnik ist sehr anspruchsvoll, gerade in Sachen Reinheit und Präzision. Bei elektronischen Komponenten für den Medizinbereich kommen weitere Faktoren hinzu: Sie müssen eine Betriebs- und Ausfallsicherheit für Patienten garantieren; zudem sollen sie immer kleiner, leichter und leistungsfähiger werden. Das fotochemische Ätzen von Metallteilen kann daher eine lohnende Alternative für die Fertigung von Elektrokomponenten im Medizinbereich sein.

Zulieferer von Komponenten für elektronische medizintechnische Geräte müssen hohe Anforderungen erfüllen. Markus Rettig, Sales Manager Germany bei Precision Micro, Spezialunternehmen für das fotochemische Ätzen von Blechen, erläutert: „Medizintechnik-Unternehmen neigen dazu, möglichst viel in Eigenregie zu bewerkstelligen, um aus Sicherheits-, aber auch aus Geheimhaltungsgründen, die Kontrolle über alle Prozesse zu behalten. Für uns als Zulieferer bedeutet das, zu 100 Prozent nach Spezifikation zu arbeiten und exakt das abzuliefern, was der Kunde von uns gefordert hat.“

Wenn Zulieferer durch eine Auditierung seitens des Kundenunternehmens nachweisen können, dass sie den Anforderungen hundertprozentig gerecht werden können, erleichtert dies den gemeinsamen Entwicklungs- und Produktionsprozess. Bei Precision Micro überzeugt zudem die Zertifizierung nach dem Qualitätsmanagementstandard ISO 13485 für Medizinprodukte, die das Unternehmen im März 2019 absolvierte (Geltungszeitraum weltweit bis 5. März 2022). Das Unternehmen setzte dabei auf die Zusammenarbeit mit der British Standards Institution (BSI), die als erste Organisation in Europa befugt war, diese Zertifizierung durchzuführen.

So lassen sich elektronische Komponenten ätzen

Beim chemischen Ätzen werden Präzisionsteile hergestellt, indem ausgewählte Metallbereiche mithilfe einer Fotoschablone entfernt werden. Da während der Bearbeitung weder Energie eingebracht wird, noch Wärme entsteht, werden die Materialeigenschaften nicht beeinträchtigt. Bezüglich des Designs sind hochkomplexe, filigrane Geometrien möglich, da die chemischen Ätzstoffe exakt nur die unbehandelten, unbelichteten Bereiche der Metallplatte entfernen, die nicht durch den Fotofilm geschützt sind.

Es gibt verschiedenste elektronische Kleinstteile für medizinische Anwendungen, die sich besonders für die Fertigung durch fotochemisches Ätzen eignen. Dazu gehören z. B. sehr flache Stromabnehmergitter in Lithium-Akkus von implantierbaren Defibrillatoren, deren kleinteilige, feine Strukturen grat- und spannungsfrei geätzt werden können.

So fertigt Precision Micro mittels ätzen Kontakte für Hörimplantate

Ebenso profitieren implantierbare Komponenten, die in direktem Kontakt zu Körpergewebe stehen, von dem hochpräzisen Ätzverfahren. Dazu zählen sehr dünne Kontaktelemente von Cochlea-Implantaten, die Precision Micro für einen Hörgeräte-Hersteller produziert. Das Kontaktelement fungiert als Mittler, um Frequenzen einerseits in Richtung Hörschnecke zu übermitteln und andererseits um die dort ankommenden Frequenzen in das Hörgerät zu übernehmen. Für Elemente, die im Körper verbleiben und direkten Kontakt zum umliegenden Gewebe haben, gelten hohe Anforderungen. Meist werden die Kontaktelemente aus Titan gefertigt, das eine hohe Biokompatibilität aufweist und korrosionsfest ist.

Precision Micro verfügt mit einer eigenen reinen Titanproduktionslinie über große Erfahrung im Umgang mit dem Metall. „Die größte Herausforderung in diesem Fall“, so Markus Rettig, „ist das Handling des nötigen Ursprungsmaterials. Die Teile werden aus besonders dünnen Titanfolien gefertigt, die nur eine Materialstärke von 10 µm aufweisen. Die Folien müssen der Maschine so zugeführt und entnommen werden, dass nichts zerstört wird.“ Das beginnt schon beim dreistufigen Reinigungsprozess, der allen von Precision Micro produzierten Titanteilen – ob in der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt oder der Automobilbranche – vorgelagert ist. Titan ist in seiner Ursprungsform ein sehr schmutziges Metall, das zunächst von organischen und anorganischen Rückständen befreit werden muss.

Medizinische Reinheitsanforderungen machen das Ganze in diesem Fall noch sensibler. Um auch die dünnen Folien vollständig zu reinigen, werden sie auf einen Träger aufgelegt und durch die entsprechende Maschine geschleust. Ein wichtiger Aspekt auch im Hinblick auf die Auditierung des Kunden ist, dass dieser Reinigungsvorgang auch bei sehr dünnem Material ein Standardprozess auf der normalen Maschine ist. Hierzu sind bei Precision Micro keine gesonderten Abläufe oder Anlagen vonnöten.

Oft ist die Beschaffung exotischerer Materialien wie dieser dünnen Titanfolien schwierig, da Lieferanten Mindestauftragsmengen verlangen, die bei Neuaufträgen und einer ersten Bemusterung jedoch nicht erreicht werden können. Dank langjähriger guter Lieferbeziehungen kann Precision Micro jedoch auch Materialien abseits von Katalogen und in geringeren Mengen bereitstellen.

Glatte, ebene Kanten ohne Nachbearbeitung durch ätzen

Ein Pluspunkt, den das Ätzen bei den häufig fragilen Komponenten für medizintechnische Produkte mit sich bringt, ist die absolute Grat- und Spannungsfreiheit. Teile, die wie die Kontaktelemente im Körpergewebe anhaften, dürfen nicht scharfkantig sein. Das Ätzen ermöglicht glatte, ebene Kanten – und das in einem einzigen Prozess. Es ist keine Nachbearbeitung nötig wie bei anderen Verfahren, z. B. Fräsen oder Laserschneiden. Hierbei hat die Wärmeeinwirkung während des Prozesses immer einen negativen Einfluss auf die Kanten- und Oberflächenbeschaffenheit des Materials.

Im Falle der Hörimplantate ist es wichtig, die vom Kunden festgelegten Toleranzen zu 100 Prozent einzuhalten. Abweichungen und auch unterschiedliche Dicken der Titanfolien haben entscheidenden Einfluss auf die Akustik des späteren Hörimplantats. Die Frequenzbereiche, die die betreffende Person dann hört, hängen direkt von der Dicke und der Güte der Titan-Kontaktelemente ab.

Verpackung nach Kundenwunsch

Wenn die elektronischen Komponenten geätzt vorliegen, ist der nächste wichtige Prozessschritt die Verpackung, der gerade im Bereich der Medizintechnik sensibel vollzogen werden muss. Bei den Kontaktelementen für Hörimplantate verpackt Precision Micro die Teile in reinraumgerechte Trails, die vom Kunden zur Verfügung gestellt werden. Der Vorgang erfordert präzise Handarbeit, da die Teile mit einer Pinzette aus ihrem Nutzen einzeln herausgetrennt und anschließend direkt ins Gefache gelegt werden müssen.

Dazu Markus Rettig: „Diese Art der Verpackung fällt ein wenig aus unserem sonstigen automatisierten Alltag heraus. Es zeigt aber auch, dass der Verpackungsvorgang nie als Standard abläuft, sondern immer kundenspezifisch ist. Insofern ist uns keine Verpackungsvorschrift zu exotisch.“

Entwicklungspartnerschaft auf Augenhöhe

Die Herstellung neuer elektronischer Komponenten für den medizinischen Bereich, von der Entwicklung über den ersten Prototypen bis zum erprobten und zugelassenen Serienprodukt, kann ein mehrjähriger Prozess sein. Zulieferer benötigen dafür einen längeren Atem und auch einen gewissen finanziellen Hintergrund. Precision Micro ist hier gut aufgestellt und sieht sich als Entwicklungspartner, der sein Know-how und seine Erfahrung bis zur Serienreife in das Projekt einbringt.

Dazu gehört auch, sich immer neuen Vorschriften zu stellen, die im Medizinbereich wirksam werden. Im Fall der Hörimplantate gilt es nach der neuesten MDR-Verordnung (Medical Device Regulation) zu bestätigen, dass sich keine CMR-Substanzen („carcinogenic, mutagenic or reprotoxic“ = krebserregend, erbgutverändernd oder fortpflanzungsgefährdend) in den gelieferten Komponenten befinden. „Für uns gehört es zum Standard, dies zu prüfen und dann auch zu bestätigen“, so Markus Rettig.


Weiterlesen auf Digital-Engineering-Magazin: Bionische Roboter-Hand für die Helfer in Montage und Intralogistik

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on xing
XING
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
E-Mail
Share on print
Drucken

Ihre Meinung zum Artikel

Abonnieren
Benachrichtige mich bei
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments

Andere Leser haben sich auch für die folgenden Artikel interessiert

Redaktionsbrief

Tragen Sie sich zu unserem Redaktions-Newsletter ein, um auf dem Laufenden zu bleiben.

Wir wollen immer besser werden!

Deshalb fragen wir SIE, was Sie wollen!

Nehmen Sie an unserer Umfrage teil, und helfen Sie uns noch besser zu werden!

zur Umfrage

Aktuelle Ausgabe

Topthema: Neue Software-Plattform für die Messtechnik

GOM Inspect Suite

Mehr erfahren

Tragen Sie sich jetzt kostenlos und unverbindlich ein, um keinen Artikel mehr zu verpassen!

* Jederzeit kündbar

Entdecken Sie weitere Magazine

Schön, dass Sie sich auch für weitere Fachmagazine unseres Verlages interessieren.

Unsere Fachtitel beleuchten viele Aspekte der Digitalen Transformation entlang der Wertschöpfungskette und sprechen damit unterschiedliche Leserzielgruppen an.