Operation Tisch

© Photo | TRUMPF

Ein OP-Tisch muss vieles können und dabei immer zuverlässig sein. Trumpf Medizin Systeme entschied sich deshalb für Laserschweißen, lange bevor das Unternehmen zur TRUMPF Gruppe kam.

Der Umstieg von konventionellen Schweißmethoden auf Laserschweißverfahren ist in den vergangen Jahren aufgrund technologischer Neuerungen viel einfacher geworden. Das liegt zum einen an der hohen Flexibilität von Laserschweißrobotern, zum anderen an der Entwicklung der automatischen Laserfokuseinstellung und Fortschritten bei modularen Spannvorrichtungen.

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TRUMPF-Medizin-Systeme-Saalfeld

TRUMPF Medizin Systeme

Schon seit 1993 setzen die Medizintechniker aus dem thüringischen Saalfeldt auf Laserschweißen, damals noch unter dem Namen Blanco Med. 1998 übernahm TRUMPF das Unternehmen. TRUMPF Medizin Systeme entwickelt und fertigt in Deutschland an zwei Produktionsstandorten Lösungen für Operationssäle, Intensivstationen und angrenzende Bereiche: OP-Tische, OP- und Untersuchungsleuchten, Videolösungen und Versorgungseinheiten.

OP-Tisch-TruSystem7500

TruSystem

Mit dem TruSystem 7500 hat TRUMPF die Spitzenklasse unter den OP-Tischsystemen neu definiert. Hinsichtlich Funktionalität, Bedienfreundlichkeit, Materialeigenschaften und Design erfüllt das OP-Tischsystem allerhöchste Anforderungen. Zudem bietet Ihnen TRUMPF gemäß seiner Produktphilosophie eine Vor- und Rückwärtskompatibilität zu anderen elektromotorisch angetriebenen OP-Tischen. Einfach und investitionssicher.

TruLaser-Robot-5020

TruLaser Robot

Die TruLaser Robot 5020 ist ein schlüsselfertiges hochintegriertes System von TRUMPF. Mit ihr steht ein Baustein im TRUMPF LaserNetwork zur Bearbeitung komplexer Nahtgeometrien zur Verfügung. Sie besteht aus marktüblichen, standardisierten Komponenten. Die hohe Flexibilität der TruLaser Robot 5020 sorgt auch bei kleinen Losgrößen für eine wirtschaftliche Produktion.

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Als die heutige Trumpf Medizin Systeme GmbH in Saalfeld in die Lasermaterialbearbeitung einstieg, war das alles jedoch noch ferne Zukunft. Damals gehörte das Unternehmen noch nichtmal zur TRUMPF Gruppe: „Wir waren in Thüringen die Ersten, die sich mit Laserschweißen beschäftigt haben. Und zwar noch bevor Universitäten oder Forschungsinstitute es taten“, berichtet Helmut Zapf, Gruppenleiter Laserbearbeitung bei der Trumpf Medizin Systeme GmbH in Saalfeld.

Helmut Zapf Trumpf Medizin Systeme

Helmut Zapf, Gruppenleiter Laserbearbeitung bei TRUMPF Medizin Systeme

Der Fachmann war von Anfang an mit dabei, als das Unternehmen seine Operationstischfertigung auf Laserbearbeitung umstellte. Berührungsängste gab es kaum. „Wenn ich heute zurückblicke“, erzählt Zapf, „haben wir 1993 gleich mit dem Kompliziertesten begonnen, und zwar mit einer Kombi-Laserschneid- und Schweißanlage, da wir sowohl Bleche und Rohre in 3D-Schneiden als auch Schweißen wollten.“

Hierbei handelte es sich um eines der ersten 3-D-Laserbearbeitungssysteme von Trumpf, die auf kartesischem Prinzip mit Verfahrachsen in x-, y-, z-Richtung beruhte. Der Strahl musste höchstpräzise über Spiegel, Linsen, Prismen umgelenkt werden. „Eine kleine Differenz am Anfang“, so der Fachexperte, „wirkte sich hinten heftig aus. Heute, mit den Roboterschweißzellen TruLaser Robot 5020, die wir seit acht Jahren und eine weitere seit vier Jahren in Betrieb haben“, ist alles viel einfacher. Der Laserstrahl lässt sich durch das Glasfaserkabel überall hinführen.“

Hohe Sicherheitsanforderungen

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Arnd Schreiber, Leiter der Produktionseinheit Blechbaugruppen bei Trumpf Medizin Systeme

Ein OP-Tisch von heute ist das reinste Hightech-Gerät. „Er ist modular aufgebaut und besteht aus 500 bis 800 Einzelteilen zu denen Blechbauteile, Präzisionsantriebe sowie Elektronik- und Hydraulikbaugruppen gehören“, sagt Arnd Schreiber, Leiter der Produktionseinheit Blechbaugruppen bei Trumpf Medizin Systeme.

Die Baugruppen sind aufgrund des Medizinproduktegesetzes auf eine bestimmte statische und dynamische Sicherheit ausgelegt. Bei einem angegebenen maximalen Patientengewicht von 360 kg muss der Tisch das Vierfache aushalten. „Das heißt“, so Schreiber weiter, „auch unsere Schweißbaugruppen müssen auf Sicherheit ausgelegt sein.“

Helmut Zapf hatte vor vielen Jahren denn auch ein einschneidendes Erlebnis: „In einem Krankenhaus ist eine OP-Tisch-Säule gebrochen, die damals noch mit der Hand von einem zertifizierten Schweißfachbetrieb gefügt worden ist. Das war dann der Anlass für uns 1993 zum Laserschneiden und -schweißen überzugehen.“

Bauteilegenauigkeit ausschlaggebend

Nachdem die Saalfelder Spezialisten erste Erfahrungen mit dem Laserschneiden und -schweißen gesammelt und die Rahmbedingungen ausgekundschaftet hatten, wurde die Produktentwicklungsabteilung eng ins Geschehen mit einbezogen. „Wir haben unseren Konstrukteuren Ratschläge gegeben, wie sie was konstruieren sollten, damit es besser für das maschinelle Laserschweißen passte“, berichtet Zapf.

Schweißen in der TruLaser Robot

Aus 70 Millimetern Entfernung verschweißt der Roboter die Bleche im Inneren der TruLaser Robot. Der große Arbeitsabstand ermöglicht es, auch schwer zugängliche Stellen zu erreichen.

Im Vergleich zum Handschweißen stellt das Laserschweißen zum einen gewisse Anforderungen an die Bauteilgenauigkeit und zum anderen wird eine geeignete Spannvorrichtung benötigt, damit die Teile auch genau positioniert werden können.

Das waren zwei Punkte, die sich als sehr wichtig herauskristallisiert hatten. „Die Toleranzgenauigkeit von etwa 1/10 Spalt erreichen wir einerseits durch das saubere Laserschneiden und andererseits, indem wir verstärkt von unseren Lieferanten hohe Qualität bei den Zulieferteilen fordern“, sagt Fachexperte Schreiber.

Laserschweißen offenbart immense Vorteile

In den zahlreichen Betriebsjahren konnten die OP-Tischbauer eine ganze Reihe von Vorteilen beim Schweißen mittels Laser gegenüber dem Handschweißen ausmachen: „Aufgrund der hohen Energie und der genauen Fokussierung des Laserstrahls ist die reine Schweißgeschwindigkeit um den Faktor 100 höher als beim Handschweißen“, so Zapf.

„Konventionell muss ich eine Schweißnaht vorbereiten“, berichtet Schreiber, „etwa eine Kehle schleifen, die ich dann mit Draht ausfüllen muss. Das ist beim Laser nicht nötig.“ Und Zapf ergänzt: „Hier kann ich berührungslos, ohne Zusatzmaterial in die Tiefe schweißen, und erlange damit eine hohe Festigkeit. Das erreiche ich mit keinem anderen Verfahren.“

TruLaser_handweld-vs-laserweld

Links die Lasernaht, rechts eine von gute handgeschweißte Naht. Im Belastungstest erweißt sich die Lasernaht als mehrfach überlegen.

Anfangs hätten die Kollegen aus dem Qualitätswesen es gar nicht glauben wollen, dass die mit dem Laser gezogenen sauberen, feinen Schweißnähte genauso stabil seien, wie die handgeschweißten dickwulstigen, schildern die Experten weiter. Sie fügten deshalb ein Bauteil mit der Hand und eines mit dem Laser gefügt und brachten beide ins Testlabor, um die Festigkeit prüfen lassen. Zur Verwunderung aller zerbarst das handgeschweißte Teil bei einer Tonne und das lasergeschweißte erst bei vier Tonnen.

Die Wiederholgenauigkeit sei den beiden Fachleuten zufolge beim Laserschweißen auch sehr wichtig, denn eine Maschine schweiße immer mit gleichmäßig hoher Qualität, wodurch eine hohe Prozesssicherheit erlangt werde. Die dünneren und glatteren Laserschweißnähte erforderten oftmals auch keine Nacharbeiten, konnten die Saalfelder beobachten.

„Auch das Material verzieht sich nicht so stark“, erzählt Schreiber, „was wiederum ein Richten der Bauteile erspare. „Und solche Nacharbeiten kosten richtig viel Geld“, betont Zapf. Vor einigen Jahren hat Trumpf eine automatische Fokuseinstellung entwickelt, sodass der Schweißroboter jetzt problemlos vom Tiefschweißen auf Wärmeleitschweißen übergehen kann. Selbst komplizierte Bauteile lassen sich jetzt auch innen schweißen, wo kein Handschweißer hineinkommt.

Neuartiges modulares Spannsystem bringt Zeitersparnis

Wer vom konventionellen Schweißen auf das Laserschweißen umsteigt, für den ist häufig die Spannvorrichtung eine Herausforderung, die bisher für jedes Bauteil individuell gefertigt werden musste. Das ist den Ingenieuren bei Trumpf sehr wohl bewusst. Deshalb entwickeln sie die Lasermaterialbearbeitungssysteme, wie die TruLaser Robot 5020, stetig weiter.

Schweißen in der TruLaser Robot

Schweißungen und Spannvorrichtungen – Galerie

„Das Laserschweißen lebt von einer effektiven Spannvorrichtung.“ Hierin stecke ein wesentlicher wirtschaftlicher Faktor und deshalb sei es essenziell, dass Produktdesigner und Fertigungsplaner eng und in einem frühen Planungsstadium zusammenarbeiten, um das Produkt und die Spanneinrichtung optimal auf einander abzustimmen.

Seit Kurzem gibt es denn auch ein flexibles modulares Spannsystem, womit Bauteile unterschiedlicher Größe und Form, vom einfachen Blechteil bis hin zum gebogenen Profil, flexibel eingespannt werden können. Gerade bei kleinen Losgrößen und im Prototypenbau lässt sich dadurch viel Zeit sparen.

Heute schweißen die Saalfelder mit den beiden Laserschweißzellen TruLaser Robot 5020 von Trumpf Laser- und Systemtechnik, Ditzingen in einem halben Jahr 6000 Fertigungsaufträge mit 1700 unterschiedlichen Teilen. „Und ich kann mich nicht erinnern, dass nochmal etwas zusammengebrochen ist, was für eine hohe Qualität des Laserschweißens spricht“, resümiert Zapf.

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