5-2023

Produktion
Alles im Griff –
das neue Feingefühl in der Medizintechnik
Miniaturgreifer auf Basis von Formgedächtnistechnologie mit exakt justierbarer Greifkraft
Von der ETO Gruppe hergestelltes Rohmaterial des
Formgedächtniswerkstoffs
ETO GRUPPE
www.etogruppe.com
Greifsysteme zur Handhabung
und Manipulation empfindlicher
Bauteile oder Proben sind in der
Medizintechnik und Biowissenschaft
unerlässliche Helfer. Verbunden mit
einem mehrachsigen Positioniersystem
wird daraus ein Mikroroboter
mit chirurgischer Präzision. Die
internationale ETO Gruppe hat jetzt
einen Miniaturgreifer entwickelt,
dessen Greifkraft sich dank innovativer
Formgedächtnistechnologie
stufenlos bis nahe null Newton
regulieren lässt.
Geringere Greifkräfte
gefordert
Miniaturgreifer sind in der Medizintechnik
und in den Biowissenschaften
kein Novum. Es gibt sie schon
lange und sie haben sich bewährt.
Diese kleinen Greifer sind meist mit
geringen Greifkräften ausgestattet.
Oft rangiert die Greifkraft zwar im
einstelligen Newton-Bereich, ist
jedoch unveränderlich. Für viele
Proben oder empfindliche Bauteile
in der Medizintechnik wären jedoch
noch geringere Greifkräfte nötig, um
sie prozesssicher zu handhaben.
Für solche Fälle bietet sich der
Einsatz eines neuen Greifers an,
den die ETO Gruppe auf Basis einer
innovativen Technologie entwickelt
hat: Der neue Miniatur greifer arbeitet
auf Basis ferromagnetischer Formgedächtnistechnologie.
Dank dieses
innovativen Antriebs kann nicht
nur auf die komplexe und anfällige
Infrastruktur verzichtet werden, die
pneumatische Greifer erfordern,
auch die Greifkraft des kleinen
Helfers lässt sich regulieren – und
zwar bis nahe null Newton. Er hält
außerdem stromlos, erkennt Greifpositionen
und exakte Bauteilgrößen
und schaltet extrem schnell.
Grundlagenforschung
zu magnetischen
Formgedächtniswerkstoffen
Die ETO Gruppe ist eine internationale
Unternehmensgruppe mit
mehr als 2.500 Mitarbeitern. Seit
Jahren ist das Unternehmen führend
in der Grundlagenforschung
im Bereich magnetischer Formgedächtniswerkstoffe.
Sogenannte
Magnetic-Shape-Memory-Legierungen
sind ferromagnetische Materialien,
die Kraft und Bewegung unter
moderaten Magnetfeldern erzeugen.
Die typischerweise einkristallinen
Legierungen aus Nickel, Mangan
und Gallium sind in der Lage,
unter externen Lasten sechs Prozent
Dehnung zu erzeugen – bei
Frequenzen bis in den niedrigen
Kilohertz-Bereich.
Herstellung der Legierung
und Konfiguration
Die Materialexperten bei der ETO
Gruppe stellen das einkristalline
Material inzwischen nicht nur selbst
her, sondern konfigurieren es auch
für den jeweiligen Einsatz.
Der Herstellungsprozess ist komplex.
Zu Beginn werden die Rohmaterialien
dazu bei etwa 1.400 °C
induktiv geschmolzen und legiert.
Danach werden große Einkristalle
in einem modifizierten Bridgman-
Prozess gezogen und zur chemischen
Homogenisierung und Einstellung
der Mikrostruktur wärmebehandelt.
Die Kristallorientierung
wird mittels Röntgendiffraktometrie
bestimmt und die Kristalle werden
schließlich in quaderförmige Elemente
geschnitten. Erst danach
können die „Smart Materials“ für
ihre spezifische Anwendung „trainiert“
werden.
Erstmaliger Einsatz
In dem neuen Miniaturgreifer der
ETO Gruppe kommt diese Zukunftstechnologie
erstmals bei einem Greifer
zum Einsatz. Der Greifer setzt
sich aus einem Elektromagneten
und einem Permanentmagneten
in Kombination mit einem magnetischen
Formgedächtniselement
zusammen. Innerhalb eines durch
die Magneten erzeugten magnetischen
Feldes dehnt sich das
magnetische Formgedächtniselement.
Durch diese Dehnung des
magnetischen Formgedächtniselements
wird die Kraft zur Öffnungsbewegung
des Greifers erzeugt.
Der Miniaturgreifer beweist viel Feingefühl beim Ergreifen und Halten leicht
knickbarer Papierquadrate
114 meditronic-journal 5/2023