Modularer Leichtbau in der Medizintechnik

Würde man die Frage stellen, in welcher Branche in der Produktentwicklung  der „Leichtbau“ von besonderer Bedeutung ist, käme als Antwort sicherlich mehrheitlich die Luftfahrttechnik. Jedoch ist die Luftfahrtbranche bei Weitem nicht die einzige, für die Leichtbau ein wichtiges Entwicklungsziel ist. Begründet ist die in den unterschiedlichen Motiven, sich für den Leichtbau zu entscheiden. Primär hat der Leichtbau natürlich zum Ziel, dass endgültige Produkt leichter werden zu lassen, um zum Beispiel bei Luftfahrzeugen die Nutzlast zu erhöhen und gleichzeitig den Verbrauch von Kraftstoff zu reduzieren. Ganz ähnliche Intentionen werden auch im Schienenverkehr beim Bau von Personenwaggons verfolgt. Intelligent umgesetzt kann Leichtbau noch einen weiteren wichtigen Benefit generieren, nämlich den reduzierten Einsatz von Material. Ein Vorteil, der zunehmend an Bedeutung gewinnt. Nicht nur der enorm steigenden Rohstoffpreise wegen, sondern auch aus Gründen der ökologischen Verantwortung, die für Unternehmen zunehmend an Gewicht gewinnt.

Für die nachfolgend beschriebene Fallstudie waren neben einer Vielzahl von technischen Anforderungen eben auch die Aspekte des Leichtbaus ein wichtiges Entwicklungsziel. Gepaart mit einem modularen Aufbau sollte so eine maximale Flexibilität hinsichtlich des Einsatzortes erreicht werden. Ein Feature, dass in einem globalen Business von großer Bedeutung ist.

 

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Desorptionskammern – Neue Wege zum effizienten Desinfektionsprozess

Die Produktion medizintechnischer Produkte, so auch zum Beispiel die von Einmalartikeln unterliegen strengsten Anforderungen hinsichtlich Reinheit und Sterilität. Der Sterilisationsprozess durchläuft mehreren Stufen. Die letzte Stufe ist die sogenannte Desorption; ein Prozess, bei dem es darum geht, dem Produkt die verbleibenden Sterilisationsgase mittels Unterdruck zu entziehen. Realisiert wird dies in sogenannten Desorptionskammern, deren Dimensionen nicht unähnlich einer Fahrzeuggarage sind.

Modularer Leichtbau – das Projekt

Gemeinsam mit dem Kunden wurden folgende Anforderungen beschrieben:

  • Entwicklung und Konstruktion einer Desorptionskammer, die modular aufgebaut ist. Die notwendige Durchlaufkapazität bei der Desorption ist sehr prozessspezifisch. Der modulare Aufbau ermöglicht es, den jeweiligen Erfordernissen mit einer entsprechenden Zahl von Modulen gerecht zu werden. Auf diese Weise kann der Desorptionsprozess mit maximaler Effizienz durchgeführt werden.
  • Die Desorptionskammer bzw. deren Module sollen unter dem Gesichtspunkt Leichtbau optimiert sein, um sie auch in Immobilien installieren zu können, in denen statische Erwägungen (zum Beispiel in einem Obergeschoß) mit einbezogen werden müssen.
  • Druckstabilität ist eine der wichtigsten Anforderungen, weil der Prozess mit Unterdruck betrieben wird. Es ist sicherzustellen, dass die Desorptionskammern (Leichtbau) dieser Belastung standhalten.
  • Die Versorgungsleitungen sowie alle dazugehörigen Komponenten sind so zu gestalten, dass sie mit minimalem Montageaufwand realisiert werden können und der gesamten Modularität gerecht werden.

Realisierung

casim hat im Rahmen dieses Projekts folgende Leistungen erbracht:

  • Entwicklung des Gesamtkonzeptes basierend auf den Vorgaben des Kunden.
  • Konstruktion aller Komponenten ergänzt durch Ableitung der notwendigen Fertigungszeichnungen sowie der entsprechenden Stücklisten unter Einsatz des CAD-Systems Solid Works.
  • Erbringen von Festigkeitsnachweisen von relevanten Strukturelementen durch FE-Berechnungen mittels ABAQUS.
  • Da die Prozessqualität ganz wesentlich auch von dem Parameter Temperatur beeinflusst ist, wurden auch Temperaturfelder und Temperaturverteilungen mittels FEM (Finite Element Methode) simuliert und optimiert (ebenfalls mit ABAQUS).
  • Erstellung und Realisierung des Layouts der gesamten Versorgungstechnik, also der Verrohrung, der Anschlüsse, der Ventile und Filter, unter Verwendung der Software Smap3D.
Desorptionskammer

Desorptionskammer – Modularer Leichtbau

Benefit für den Kunden

Mit Abschluss des Projektes steht dem Kunden eine innovative Lösung für einen maximal effizienten und flexibel einsetzbaren Desorptionsprozess zur Verfügung. Da alle Leistungen im Hause casim erbracht wurden, hatte der Kunde keinerlei Aufwendungen für die Koordinationen mehrerer Dienstleister. Fertigungsgerechte Unterlagen für alle Komponenten konnten nach einer Bearbeitungszeit von ca. 6 Monaten dem Kunden zur Verfügung gestellt werden, so dass er nachfolgend die Herstellung eines Prototypen beauftragen konnte.

Zusammenfassend:

  • Konzept, Entwicklung und Konstruktion einer innovativen Lösung.
  • Alle Design-, Konstruktions-, Berechnungs- und Simulationsdienstleistungen aus einer Hand.
  • Termingerechte Bereitstellung aller erforderlichen Dokumente und Zeichnungen.
  • Dauer: 6 Monate

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