Linearantrieb Lineare Antriebssysteme in der medizinischen Gerätetechnik

Moderne medizintechnische Geräte stellen an ihre Konstrukteure eine Vielzahl an Anforderungen. Das gilt auch und nicht zuletzt für die eingesetzten Antriebskomponenten, mit deren Hilfe die vielfältigen, häufig mehrachsigen und komplexen Linearbewegungen ausgeführt werden.

Anbieter zum Thema

FAULHABER Antriebssysteme

IEF-Werner GmbH

Camozzi Automation GmbH

Thomson Neff Industries GmbH

In den letzten Jahrzehnten hat in der Medizin – genau wie in vielen anderen Bereichen des Lebens – eine intensive Technologisierung stattgefunden. Nahezu alle Geräte der Diagnostik, der Therapie und der Patientenversorgung sowie im Bereich der Laborautomatisierung sind heute ausgesprochene Hightech-Produkte mit hoher Funktionalität. Die Palette dieser Geräte reicht von ergonomisch perfektionierten Wannenliften und Behandlungsstühlen über hochkomplexe Geräte der nicht-invasiven Diagnostik wie Computer-Tomographen und Cardio-Scanner bis hin zu chirurgischen Robotern, die bereits ganze OP-Eingriffe übernehmen.

Bei der Labortechnik geht es in erster Linie um automatische und damit effiziente, aber auch gleichzeitig hochpräzise Bearbeitung. Hier kommen Geräte zum Einsatz, mit denen beispielsweise Blut- und DNA-Proben bearbeitet werden oder Zahnkronen vollautomatisch und computergesteuert auf den Zehntel-Millimeter genau hergestellt werden.

Hohe Anforderungen in sämtlichen Belangen

In der Medizintechnik sind die Anforderungen in Bezug auf die Antriebskomponenten umfangreich. In jeder Kategorie werden je nach Gerät mit leicht wechselnder Priorität hohe Ansprüche gestellt. Diese Anforderungen beginnen bei den erforderlichen technischen Leistungsdaten der Systeme, die entsprechende Kräfte und Drehmomente aufbringen müssen. In anderen Anwendungen steht die Verstellgeschwindigkeit ganz oben auf der Forderungsliste der Gerätekonstrukteure. Ebenso wichtig sind in der Regel exakt anfahrbare Positionen, möglichst gleichförmige und prozessoptimierte Bewegungsabläufe bei einer extrem hohen Wiederholgenauigkeit. Hinzu benötigen viele Installationen eine große Belastbarkeit, beispielsweise in Form einer hohen Verformungsbeständigkeit.

Aber das sind bei weitem noch nicht alle Anforderungen, die Antriebssysteme medizintechnischer Geräte erfüllen müssen. Eine der wichtigsten Forderungen betrifft die Betriebssicherheit, d.h. die möglichst wartungsfreien Systeme sollen sich durch hohe Stabilität, Zuverlässigkeit und Lebensdauer auszeichnen.

Auflagen zu Hygiene und Sterilität erfordern u.a. Wahl spezieller Werkstoffe

In den meisten medizinischen Anwendungen müssen die Geräte außerdem den Auflagen in Bezug auf Hygiene und Sterilität genügen. Dies geschieht durch die Verwendung spezieller Werkstoffe wie Edelstahl, die wasserdichte Kapselung der Komponenten gemäß entsprechender Industrienormen und/oder durch eine besonders kompakte Bauform, die den Anbau geeigneter Verkleidung zulässt.

Darüber hinaus sind geringe Abmessungen der Antriebskomponenten häufig auch im Hinblick auf den Bedienkomfort und die Handhabung der Geräte unverzichtbar.

Auch macht der Kostendruck im Gesundheitswesen vor den technischen Geräten nicht Halt. Für die eingesetzten Antriebseinheiten bedeutet das, sie müssen nicht nur in der Anschaffung möglichst kostengünstig sein, sondern sich darüber hinaus durch Wartungsfreundlichkeit und Langlebigkeit auszeichnen, um die Betriebskosten möglichst überschaubar zu halten. Immer wichtiger wird in diesem Zusammenhang zudem die Frage der Energieeffizienz. Antrieben, die nur wenig Energie verbrauchen, gehört hier eindeutig die Zukunft.

An den Anbieter der Antriebssysteme selbst werden ebenfalls hohe Anforderungen gestellt. Er muss zum einen in der Lage sein, auf jedes Konstruktionsszenario seiner Kunden einzugehen, aber andererseits kostengünstige Komponenten im Angebot haben. Das bedeutet, er muss mit maßgeschneiderten Sonderlösungen flexibel auf jedes Problem reagieren und dabei weitestgehend mit Standardkomponenten arbeiten, damit die Kosten nicht in die Höhe schnellen.

Konstrukteure wünschen sich kompetente Unterstützung

Hinzu kommt der Wunsch nach kompetenter Unterstützung bei der Konstruktion der Geräte. Der ideale Anbieter von Antriebslösungen kennt die speziellen Anforderungen und berät seine Kunden schon in der Frühphase der Entwicklung bei der Planung und Auswahl der passenden Komponenten. Und er steht während der gesamten Projektierung bis zur Fertigung mit seinem Fachwissen zur Verfügung. Dies umfasst dazu einen effizienten Kundenservice für die im Betrieb befindlichen Geräte, um Ausfälle und lange Stillstandzeiten zu vermeiden.

Seit über 70 Jahren steht die Marke Thomson für innovative Lösungen in der Antriebstechnik. Eine optimale Problemlösung stand und steht für die Ingenieure des Unternehmens dabei stets im Vordergrund. In den letzten Jahren hat sich Thomson mit verschiedenen Produkten einen Namen im Bereich medizinischer Geräte und Systeme erarbeitet. Genau wie in anderen Branchen des Maschinen- und Anlagenbaus versteht sich Thomson mit seinem vielfältigen Produktangebot als Partner für Konstrukteure.

Die ausgeklügelten und leicht integrierbaren Antriebslösungen des Unternehmens umfassen Aktuatoren, Linearlager, Kugelgewindetriebe, Gewindespindeln, Linearführungen (Rund- und Profilschienen), Planetengetriebe, Lineare Gleitschienen, Linear-Komplettsysteme, Kupplungen sowie Bremsen.

Da durch die Antriebstechnik in den medizinischen Geräten die Leistungsfähigkeit dieser Maschinen und Anlagen entscheidend geprägt wird, betreibt Thomson seit Jahrzehnten intensive Entwicklungsarbeit, insbesondere in der Technologie der auf diesem Sektor vorherrschenden Bewegungsabläufe. So wurde die patentierte Anti-Backlash-Technologie für Lösungen mit Spannmutter und Führungsschrauben ebenso entwickelt, wie dialoggesteuerte Abwicklungssysteme für Walzformen sowie wartungsfreie, selbst schmierende Technologien (Lube-for-Life).

Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen

Das Produktportfolio sowie die Konzeption der Produkte nach dem Baukastenprinzip unterstützen die Modifikation des Standards in jedem beliebigen Komplexitätsgrad. Daher kann dem Maschinenentwickler in sehr kurzer Zeit ein auf die jeweilige Konstruktion abgestimmtes, maßgeschneidertes Antriebssystem zur Verfügung gestellt werden. Hierzu gehören beispielsweise auch Gehäuse aus Edelstahl für Wash-down Anforderungen.

Durch die intensive Zusammenarbeit mit Geräteentwicklern und Endanwendern auf der einen, sowie Vertretern aus Forschung und Entwicklung auf der anderen Seite, verfügt Thomson über ein profundes Know-how aus Praxis und Wissenschaft, das kontinuierlich auf dem neuesten Stand der Technik gehalten wird. Mit der frühzeitigen Einbeziehung von Thomson als Lösungsanbieter kann für den jeweiligen Anwendungsfall die Fachkompetenz des Unternehmens für sämtliche Projektphasen einer Geräteentwicklung genutzt werden – von der Analyse, über die Spezifikation und Modifikation bis zum Prototyping.

In der Medizintechnik ist die einwandfreie Funktion essentiell

Bei medizinisch-technischen Geräten ist eine einwandfreie Funktion essentiell. Fehler durch eine unzureichende oder mangelhafte Technik oder Verbauung würden schwerwiegende Folgen für den Patienten nach sich ziehen. Verwendete Antriebe müssen daher besonders zuverlässig und präzise laufen, um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen.

Es lässt sich festhalten, dass die Anforderungen an Linearantriebe komplex und vielfältig sind. Selbst erfahrene Konstrukteure laufen schon einmal Gefahr, den Überblick zu verlieren. Umso wichtiger ist hier die fachlich versierte Unterstützung durch die Komponenten-Hersteller, welche ihre Produkte optimal ausrichten – und die richtige Auswahl treffen können. Eine ausschließlich zielorientierte Auswahl ist jedoch nur dann möglich, wenn der Anbieter eine breite Produktauswahl bietet und darüber hinaus in der Lage ist, seine Produkte auf spezielle Anforderungen anzupassen. (ud)

Aktuelles Webinar zum Linearaktuator Whispertrak von Thomson

Technische Videos von Thomson zu verschiedenen Themen

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