Forschungsprojekt MeKuMed - Hofmann Impulsgeber

Rendering eines Mehrfach-Spritzguss-Werkzeugs für Bördelkappen mit Handling

Forschungsprojekt MeKuMedVerkürzte Fertigungskette für medizinische Bördelkappen

Aus Fünf mach Drei: Für die Herstellung von medizinischen Bördelkappen waren bis dato fünf verschiedene Einzelschritte notwendig. Im Rahmen des staatlich geförderten Projekts „MeKuMed“ hat Hofmann – Ihr Impulsgeber zusammen mit Projektpartnern eine effizientere Produktion in nur drei Schritten entwickelt.

Maßgeblich hierfür: Das von Hofmann entwickelte Werkzeug inklusive Handlingssystem für eine zeitsparende und automatisierte Produktion.

Zu den Projektpartnern

Was ist eine Bördelkappe?

Eine Bördelkappe verschließt mit Flüssigkeit mit dem dazu passenden Gummistopfen gefüllte Ampullen für den medizinischen Bereich steril und luftdicht.

Die Kappe besteht aus dünnem Alumium sowie Kunststoff, die bei Benutzung an einer vorgeschädigten Stelle teilweise herausgelöst und somit der Gummistopfen freilegt wird. Dieser kann anschließend per Nadel durchstoßen und das Medikament entnommen werden.

Bisheriger Fertigungsprozess

Bei der konventionellen Herstellung von medizinischen Bördelkappen sind fünf einzelne Schritte nötig:

Stanzen des Rohlings (Blechronde) aus einem Blechcoil
Umformen des Rohlings zu einer Aluminiumkappe
Vorschädigung der Aluminiumkappe
Spritzgießen der Kunststoffkomponente
Einpressen der gespritzten Kunststoffkomponente in die Aluminiumkappe

Damit ergeben sich viele verschiedene Einzelschritte, was mit einem hohen Aufwand an Handling, Reinigung sowie Bedarf an Maschinen und Werkzeug einhergeht. Da es bei diesem Produkt um hohe zu produzierende Stückzahlen geht, war vor allem eine Zykluseinsparung das Ziel des Projekts MeKuMed.

Darstellung traditionelle Fertigungskette von Bördelkappen

Bisherige Fertigungskette zur Herstellung einer medizintechnischen Bördelkappe. © IKV Aachen.

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Vom Pilot-Werkzeug zum automatisierten Serien-Werkzeug

Im ersten Schritt der Werkzeug-Entwicklung hat Hofmann – Ihr Impulsgeber für ein bestehendes Test-Werkzeug des Instituts für Kunststoffentwicklung neue Umformstempel mit verschiedenen Polituren und Beschichtungen erstellt.
Anschließend wurde ein Pilotwerkzeug mit einer Formkavität zur Entwicklung des kombinierten Prozesses konzipiert, gefertigt und weiter optimiert.
Mit den hieraus resultierenden Erkenntnissen zu Prozess und Werkzeuggestaltung konstruierten und fertigten wir das finale, 4-fachige Mehrkavitätenwerkzeug.

Spritzguss-Werkzeug mit Handling für Forschungsprojekt MeKuMed

Werkzeug-Features

Zykluszeit von nur 38 Sekunden
Direktes, metallisches Abdichten auf der Aluminiumkomponente
Umformung der Blechronden mittels separatem Hydraulikzylinder oder alternativ über den Maschinenauswerfer
Komplette Fertigung des Artikels
- ohne Umsetzen
- ohne Drehteller
- ohne Indexplatte
- ohne Wendeplatte

Handling System

Das Handling besteht aus einem Tisch, der einerseits für die Bereitstellung der Ronden und andererseits für die Fertigteilablage dient. Die Ronden sind hierbei in vier nach oben offenen Magazinen angeordnet.

Die Entnahme der Ronden erfolgt über einen Greifer mit Hubsauger. Die Übergabe in das Werkzeug erfolgt mit Hilfe von Vakuum.

Die Fertigteilentnahme wird nach dem Spritzvorgang mittels gefederten Vakuumsaugern durchgeführt. Im Anschluss legt der Sauger die Bördelkappen auf einer Fertigteilrutsche am Handlingstisch ab.

Handling System für Bördelkappen Spritzguss-Werkzeug

Neue Fertigungskette

Bei der neuen Fertigungskette kann unter anderem durch unser Spritzguss-Werkzeug der Zeit- und Equipment-Bedarf deutlich reduziert werden. Es ergibt sich eine effizientere Produktion, die weniger fehleranfällig ist und mit höherer Qualität einhergeht.

Neuer Fertigungsprozess

Mikrostrukturierung, Vorschädigen und Ausschneiden der Rohlinge mittels Laser durch den Projektpartner Fraunhofer ILT: Eine kreisförmige Vorschädigung erlaubt das exakte Herauslösen des Aluminiums. Im Anschluss kann so der Gummistopfen mit einer Nadel durchstochen werden.
Umformen der Blechronde zu einer Bördelkappe und Anspritzen der Kunststoffkomponente in einem kombiniertem Werkzeug von Hofmann.

Verkürzte Fertigungskette für Bördelkappen

Neue Fertigungskette zur Herstellung einer medizintechnischen Bördelkappe. © IKV Aachen.

Geringere Zykluszeit

Der komplette Spritzgussprozess mit unserem Werkzeug liegt bei einer minimalen Zykluszeit von nur 38 Sekunden – für sieben verschiedene Einzelschritte. Somit spart unser Serienwerkzeug viel Produktionszeit, Aufwand und Kosten. Ergänzend sind Werkzeugkonzept und Prozess auf höhere Kavitätsanzahlen skalierbar.

1. Ronden einlegen
2. Umformung zum Napf
3. Schließen Werkzeug
4. Anspritzen der Kunststoffkomponente
5. Werkzeugkühlung
6. Werkzeug öffnen
7. Entnahme der fertigen Bördelkappen via Handling und gleichzeitiges Einlegen von neuen Blechronden