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