Wie muss eine Silikondichtung in einem Dialysegerät geformt sein? An welchen Stellen wird das Material wie stark belastet? Wie wird sich die Dichtung mit der Zeit anpassen? Durch seine ganz spezielle Elastizität ist Silikon im Alltag, in der Medizin und der Industrie allgegenwärtig. Doch das Verhalten von Silikonteilen unter Belastung ist schwer vorhersehbar.
Der Spritzgussspezialist Starlim-Sterner nutzt daher bei der Entwicklung technischer Formteile aus Silikon ein computertomografisches Messgerät von Carl Zeiss IMT. Der Blick ins Innere von Werkstücken macht schnell klar, wie die einzelnen Formteile optimiert werden müssen, um ihre jeweilige Aufgabe verlässlich und dauerhaft zu erfüllen.
Christoph Furtlehner nimmt eine Babyflasche und füllt Wasser hinein. Aber nicht um ein Kind zu füttern. Der Messtechniker bei Starlim-Sterner in der österreichischen Stadt Marchtrenk handelt in Kundenauftrag. Für den Hersteller der Babyflasche soll er herausfinden, wie die Silikondichtung der Flasche optimiert werden kann, damit die Babynahrung nur dort herauskommt, wo sie soll: an der Saugeröffnung. Dazu platziert er das Fläschchen im Computertomograf (CT) Metrotom 800 von Carl Zeiss IMT. Unter Röntgenstrahlung wird es nun von allen Seiten gescannt. Gleichzeitig erstellt der Metrotom über die zugehörige Software ein dreidimensionales Abbild der Flasche.
„Wir gewinnen über die Computertomografie Einblicke ins Innenleben eines Produktes, die wir sonst nicht bekämen. Nur so sehen wir, wie sich das Material unter realen Bedingungen verhält und können Rückschlüsse für die erneute Berechnung und Anpassung ziehen“, erklärt Johannes Pichler, Manager R & D bei Starlim-Sterner. Die Firma ist weltweiter Marktführer und spezialisiert auf die Branchen Automobil, Life Science, Baby- und Spielwaren, Sanitär und Haushalt, Telekommunikation sowie Industrie. Bei der Kundenberatung greift das Unternehmen auf mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Verarbeitbarkeit und im Verhalten des elastischen Materials zurück.
Qualität ist ein wichtiges Thema im Unternehmen: Zertifizierungen nach Branchenstandards, ein globales Qualitätsmanagement und Produktionsbedingungen auf dem letzten Stand der Technik schaffen die Voraussetzungen für eine Null-Fehler-Philosophie bei Starlim-Sterner. Schließlich können bereits sehr kleine Ungenauigkeiten bei der Massenfertigung in Stückzahlen von mehreren Millionen weitreichende Folgen haben.
In enger Zusammenarbeit mit den Auftraggebern entwickelt Starlim-Sterner die Silikonteile oft selbst. Erst wenn die optimale Geometrie des Teiles gefunden wurde, geht es in die Fertigung. „Unsere Kunden kennen die Anwendung ihrer Produkte. Wie sich Geometrie und Materialkombinationen in der Anwendung aber auswirken können, weiß nur, wer sich im Detail damit beschäftigt. Genau hier greifen unsere Kunden gerne auf das Know-how von Starlim-Sterner zurück. Wir bringen optimale Funktionalität mit der am besten geeigneten Form und Materialeigenschaft zusammen“, beschreibt Pichler die Ausrichtung des Unternehmens.
Seit zwei Jahren nutzt Starlim-Sterner die Computertomografie im Produktentwicklungsprozess. Zunächst fanden die Messungen ausgelagert statt. Doch als immer deutlicher wurde, wie wichtig die Erkenntnisse für die Funktionalität und Lebensdauer der Produkte sind, beschloss Starlim-Sterner, einen eigenen Computertomografen anzuschaffen. In einem Anbietervergleich ließ Pichler Vergleichsscans anfertigen. Die Entscheidung für den Metrotom von Carl Zeiss fiel aus mehreren Gründen: „Uns überzeugte das stimmige, vertrauenswürdige Gesamtkonzept. Positive Argumente waren außerdem die Ergonomie und das kompetente Produktmanagement. Der weltweit renommierte Name Carl Zeiss hat uns die Entscheidung zusätzlich erleichtert“, fasst Pichler zusammen. Seit März 2010 setzt Starlim-Sterner den Metrotom 800 nun im eigenen Messraum ein.
Zur Messung fixiert Messtechniker Furtlehner das Produkt in seiner Einsatzumgebung – also beispielsweise einen Dialyseschlauch mit Dichtung – auf einem Styroporträger. Im Computertomografen rotiert dieser Träger vor der Strahlenquelle, so dass Projektionen des Werkstücks aus allen Winkeln aufgenommen werden können. Die Software Calypso errechnet aus den Aufnahmen ein 3-D-Volumen-Modell, in dem Betrachter alle relevanten Aspekte überprüfen kann. Die wichtigste Fragestellung lautet: „Wie nah sind wir an der kritischen Toleranzgrenze?“ Das Modell gibt beispielsweise Aufschluss darüber, an welcher Stelle Undichtheit droht oder auftritt, wo das Material zu stark belastet wird oder stärker belastet werden kann. Aus den Erkenntnissen kann resultieren, dass Veränderungen am Material, an der Form oder an Prozessparametern notwendig sind, um die Eigenschaften des Silikonteils zu optimieren.
„Früher haben wir uns in erster Linie auf die Erfahrung unserer Produktentwickler und den gesunden Menschenverstand verlassen. Heute können wir jedes Detail zweifelsfrei und reproduzierbar messen und die reale Anwendung mit der Planung und Berechnung vergleichen“, sagt Pichler. Der Gewinn besteht in seinen Augen weniger in der Geschwindigkeit der zerstörungsfreien Messung, als in der Qualität. Gerade bei Stückzahlen von mehreren 100 Millionen pro Jahr, die Starlim-Sterner von manchen Formen produziert, wären Mängel verheerend. „Durch die CT-Messung gelingt es uns, den Produkten eine um ein Vielfaches höhere Lebensdauer zu verschaffen. Mit der Langzeitstabilität der Teile erhöhen wir die Gesamtqualität des Produktes und stärken die Marke unserer Kunden“, erklärt der Entwicklungsleiter.
Carl Zeiss IMT, Oberkochen www.zeiss.de/IMT
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