Von der Zerspanung zu MIM für Präzision und Kosteneinsparungen

Fortschritte in der Wirbelsäulenchirurgie durch intelligentere Fertigung

Wirbelsäuleneingriffe sind von Natur aus komplex und erfordern die präzise Platzierung chirurgischer Instrumente sowie außergewöhnliche Geschicklichkeit. Selbst wenn Komplikationen vermieden werden, erfordern herkömmliche Methoden häufig kraftvolle Manipulationen, was für Patienten zu längeren und schmerzhafteren Erholungsphasen führt.

Spine Wave, Inc., ein 2001 gegründetes Medizintechnikunternehmen mit Sitz in Connecticut, begegnet diesen Herausforderungen durch die Entwicklung innovativer chirurgischer Lösungen speziell für Wirbelsäulenbehandlungen.

Technische Innovation: das Velocity® Expandable Interbody Device

Zu den herausragenden Innovationen von Spine Wave zählt das Velocity® Expandable Interbody Device, das bahnbrechende expandierbare Implantattechnologie nutzt. Das Produkt verfügt über einen kleinen Spacer, der in die Wirbelsäule eingesetzt wird und sich an Ort und Stelle ausdehnt, wodurch Stabilität und Ausrichtung verbessert werden.

Velocity® wird mit einem handgeführten Instrument eingesetzt, das mit einer Kartusche mit dem Implantat bestückt ist. Chirurgen betätigen den Abzug, um den Inhalt in die Operationsstelle einzubringen, und können pro Eingriff mehrere Kartuschen laden — so werden mehrere Implantatexpan­sionen nahtlos innerhalb einer einzigen Operation durchgeführt.

Wie Manufacturing Engineer Zachary Sniffen und Senior Quality Engineer John Kapp betonen, muss jedoch jeder Schritt vor der Implantation ebenso präzise sein, um den Erfolg des Eingriffs sicherzustellen.

Herausforderungen bei Versand und Montage lösen

Spine Wave ist zwar für Innovationen im Bereich Wirbelsäulentechnologien bekannt, doch die sichere und effiziente Bereitstellung seiner Instrumente der nächsten Generation für Chirurgen stellte eine kostspielige logistische Herausforderung dar. Die Komponenten erforderten beim Versand besondere Sorgfalt, um Fehlausrichtungen oder Beschädigungen vor der Operation zu vermeiden.

Um dies zu überwinden, wandten sich die Ingenieure von Spine Wave an OptiMIM, um eine kostengünstigere und zuverlässigere Lösung zu finden, die eine reibungslose Bereitstellung direkt nach dem Auspacken gewährleistet.

Zur Vorbereitung des Velocity® Produkts für die Operation werden Kartuschen aus der Sterilverpackung entnommen und auf das Applikationsinstrument aufgerastet. Sniffen erklärt: „Chirurgen könnten Schwierigkeiten haben, das Instrument mit der Kartusche zu verbinden, wenn sich Komponenten im Inneren während des Transports verschoben hätten."

Um dieses Problem zu lösen, entwickelte Spine Wave eine Transportsicherung, ein kompaktes, clipartiges Bauteil, das Komponenten während des Transports sicher in Position hält. Sobald die Kartusche auf das Instrument geladen wird, löst sich der Mechanismus automatisch, sodass im Operationssaal eine reibungslose, unterbrechungsfreie Montage möglich ist.

Übergang von zerspanten Teilen zu MIM-Komponenten

Ursprünglich wurden die Transportsicherungen aus Stangenmaterial zerspant – ein Verfahren, das Präzision bot, jedoch hohe Kosten verursachte. „Wir mussten die Prozesse ändern, und wir wussten, dass Metallpulverspritzguss uns eine Kostenreduzierung ermöglichen würde", sagt Kapp. Daraufhin kontaktierte das Team OptiMIM.

„Komplexe Geometrien und detailliert geformte Merkmale machen Medizinprodukte zu einer idealen Anwendung für das MIM-Verfahren", erklärt OptiMIM. „Spine Wave hätte für die Zerspanung dieses Teils sechs- bis siebenmal mehr ausgeben können als für die Herstellung mittels MIM."

OptiMIM arbeitete eng mit den Ingenieuren von Spine Wave zusammen, um die Herstellbarkeit zu optimieren, engere Toleranzen zu erreichen und gleichbleibende Qualität in großen Stückzahlen zu liefern. „Wir sahen bei OptiMIM die beste Möglichkeit für ein Bauteil in hoher Qualität – und die Bereitschaft, mit uns an unseren Konstruktionsvorgaben zu arbeiten", sagt Sniffen.

Letztlich senkte der Wechsel zu MIM nicht nur die Kosten, sondern eröffnete auch Möglichkeiten für eine höhere Produktionseffizienz und Skalierbarkeit. Tatsächlich erweiterte Spine Wave später den Einsatz der Transportsicherung auf ein zweites Produkt. „Sie amortisierte sich recht schnell", sagt Sniffen. „Für uns war es praktisch eine Selbstverständlichkeit."

Die Partnerschaft mit OptiMIM: Erfahrung, Kompetenz und Zusammenarbeit

Der Übergang zu MIM brachte besondere technische Herausforderungen mit sich. „Bei vorspringenden Merkmalen wie den Zapfen der Transportsicherung stellt das Spritzgussverfahren stets Herausforderungen hinsichtlich Abkühlung, Verformung und Durchbiegung dar", sagt Kapp.

Um dies zu bewältigen, arbeitete Spine Wave mit den Experten von OptiMIM im Rahmen eines Design-for-Manufacturing-(DFM)-Ansatzes zusammen, optimierte das Bauteil für die MIM-Produktion und arbeitete vor Ort am Standort von OptiMIM in Portland, Oregon.

Während der Entwicklung entdeckten (oder erinnerten sich) die Ingenieure von Spine Wave an OptiMIMs hundertjährige Tradition hausinterner MIM-Kompetenz. Kapp erinnert sich an die Zusammenarbeit mit dem Unternehmen vor Jahren unter seinem ursprünglichen Namen Kinetics: „Sie haben technisch sehr anspruchsvolle Arbeiten durchgeführt. Für dieses Projekt war es die richtige Wahl."

Die Zusammenarbeit führte zu messbarem Erfolg:

• Einhaltung der Zieltermine
• Erhebliche Kostenreduzierung
• Nahtloser Übergang vom zerspanten Teil zu MIM

„Für einen Qualitätsingenieur ist es eine deutliche Bestätigung, wenn es nichts zu berichten gibt", sagt Kapp.

Ein vertrauenswürdiger Partner für die Präzisionsfertigung

„Die Ingenieure von OptiMIM hatten die Weitsicht, ein potenzielles Problem bei einem anfälligen Bauteil zu erkennen, das während der Entwicklung nicht aufgetreten war", ergänzt Kapp. „Dank ihrer Kompetenz konnten wir das Problem umgehen und Verzögerungen bei den Lagerbeständen vermeiden."

Durch die Kombination umfassender MIM-Erfahrung, partnerschaftlicher Entwicklung und Konstruktionsoptimierung half OptiMIM Spine Wave, kosteneffiziente Ergebnisse mit hoher Leistungsfähigkeit zu erzielen – und zeigte damit, wie der Übergang von der Zerspanung zu MIM Präzision steigern, Kosten senken und die Herstellbarkeit in der Medizintechnikbranche verbessern kann.