Kugellager

Wälzlager in der Medizintechnik

03. Februar 2021, 12:35 Uhr   |  Findling/NSK

Wälzlager in der Medizintechnik
© NSK

Wälzlager spielen unter anderem bei Dentalbohrern eine wichtige Rolle.

Besondere Technologien erfordern auch besondere Lager

OP-Tische, Dentalbohrer, Schlauchpumpen oder auch Tragarmsysteme: Die Liste der medizinischen Geräte und Systeme, in denen Wälzlager verbaut sind, ist lang. In dieser Branche werden besonders zuverlässige und hygienische Produkte benötigt. In der Medizintechnik steht jedoch nicht nur das Produkt im Vordergrund: Zulieferer müssen auch die spezifischen Anforderungen bezüglich Dokumentation und Einhaltung von Prozessen erfüllen.

Gefordert ist Zuverlässigkeit und Langlebigkeit

Es versteht sich von selbst, dass Wälzlager in der Medizintechnik besonders zuverlässig und langlebig sein müssen – schließlich darf es bei der Behandlung von Patienten keine Ausfälle geben. In manchen Konstruktionen werden zudem hohe Drehzahlen gefordert – so können Dentalbohrer 120.000 U/min und mehr erreichen. Gerade im medizinischen Bereich spielt außerdem die Geräuscharmut eine große Rolle, um das Stressniveau der Patienten zu reduzieren und das Konzentrationsvermögen des medizinischen Personals zu erhalten.

Auch die Beständigkeit gegen typische Hygienebehandlungen (Desinfektion, Sterilisierung) und aggressive Umgebungen ist in vielen Anwendungen nötig. Weil desinfizierender Alkohol eine fettlösende Wirkung hat, kommen bei Wälzlagern in diesem Bereich vorzugsweise schwer auswaschbare Schmierstoffe zum Einsatz. 

Findling: Wälzlager für flexible OP-Tische

Wälzlager sind dann optimal ausgewählt, wenn sie einerseits alle Anforderungen der jeweiligen Anwendung erfüllen und gleichzeitig mit einem guten Preis-Leistungsverhältnis überzeugen. Die Schaerer Medical AG, Münsingen (Schweiz), ließ sich bei der Auswahl der richtigen Lagertechnik von der Findling Wälzlager GmbH, Karlsruhe, beraten. Die ABEG-Methode des Karlsruher Unternehmens führte zu einer optimalen Auslegung der Schrägkugel-, Gelenk- und Rillenkugellager, die in den mobilen Operationstischen verbaut werden.

Zur Flexibilität der OP-Tische trägt auch die eingesetzte Lagertechnik bei. »Zweireihige Schrägkugellager sind eine gute Wahl für die Leichtlaufrollen der OP-Tische«, sagt Geschäftsführer Klaus Findling. Durch ihre innere Geometrie, auch O-Anordnung genannt, lassen sich sehr steife und spielfreie Lagerungen realisieren. Die gelieferte ZZ-Ausführung mit einer beidseitigen Stahlblechabdeckung gewährt einen ausreichenden Schutz, während ein integrierter Kunststoffkäfig für einen sehr geräuscharmen Lauf der Lager sorgt.

In den Hydraulikzylindern verbaut Schaerer Radial-Gelenklager, die gut für Schwenkbewegungen geeignet sind und Schiefstellungen ausgleichen können. Findling liefert sie in einer ungedichteten, wartungsfreien Ausführung, bei der keine Schmierung in Form von Fett oder Öl notwendig ist. Die Wartungsfreiheit wird durch eine Auskleidung mit Polytetrafluorethylen (PTFE) zwischen dem Innenring und dem Außenring ermöglicht. Der Innenring selbst ist gehärtet, geschliffen, poliert und hartverchromt.

NSK: Miniatur-Präzisionslager für Dentalbohrer

Das Werkzeug der Dentalbohrer wird pneumatisch von einem Turbinenrad angetrieben. Die beiden Lager im Kopf des Bohrers – jeweils oberhalb und unterhalb der Turbinenschaufeln – sorgen für eine stabile Führung des rotierenden Werkzeugs. Hier kommen Miniatur-Wälzlager mit einem Außendurchmesser von nur 6,35 bis 7 Millimetern zum Einsatz, die Drehzahlen von bis zu 500.000 Umdrehungen pro Minute erreichen und in der Lage sein müssen, sehr schnell zum Halt zu kommen. 

Außerdem dürfen die Lager keine Mikro-Vibrationen erzeugen. Und sie müssen häufig, d.h. nach jedem Behandlungsvorgang erst gründlich gereinigt und sogar sterilisiert werden – im Regelfall mit heißer und feuchter Luft in einem Autoklav.

Die  NSK Europe Ltd entwickelt und fertigt seit vielen Jahren Präzisions-Miniaturlager für diese Anwendung – lange Zeit ausschließlich für den asiatischen Markt, inzwischen auch für die europäische Dentaltechnik. Dabei kommt der vom Unternehmen entwickelte Werkstoff ES1 zum Einsatz – ein Sonder-Edelstahl, der sich im Vergleich zum üblicherweise eingesetzten AISI 440C (Äquivalent nach ISO: 1.4125) unter anderem durch eine deutlich gesteigerte Reinheit und Korrosionsbeständigkeit auszeichnet. 

Die hohe Reinheit des ES1-Edelstahls hat positive Auswirkungen auf die Lebensdauer des Lagers, weil jede Art von Einschlüssen oder eine Unregelmäßigkeit im Gefüge Ursache, zum Beispiel für Spannungsrisse oder Abblätterungen auf der Lagerlaufbahn sein kann. Darüber hinaus steigert der Werkstoff auch die Korrosionsbeständigkeit der Lager, deren Wälzkörper aus Hochleistungskeramik gefertigt werden. Für die Käfige kommen die Hochleistungskunststoffe Polyetheretherketon (PEEK) oder Torlon, ein Polyamidimid (PAI), zum Einsatz. 

Das NSK-Programm der Präzisions-Miniaturlager für Dentalbohrer umfasst vier Baureihen von Rillenkugellagern und Schrägkugellagern mit mehr als vierzig verschiedenen Typen und Baugrößen. Die Außendurchmesser der Lager liegen typischerweise bei 6,35 bis 7 mm; der Innendurchmesser um 3 mm bei Breiten von 2,3 bis 2,8 mm. Als Schmierstoff kommt das niedrigviskose Hochleistungsöl CF1 zum Einsatz.

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(me)

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