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Produktivitätssprung mit ESPRIT

: Pimpel


Biomet Sports Medicine ist ein führender Hersteller von verfahrensspezifischen Instrumenten und Implantaten für die Rekonstruktion des vorderen Kreuzbands (ACL) und arthroskopische Schulterinstandsetzungen. Das Unternehmen ist zur Herstellung der hochkomplexen Teile von herkömmlichen CNC-Dreh- und Fräsmaschinen auf Multifunktionsfräsdrehmaschinen umgestiegen, hauptsächlich um die Einrichtungszeiten zu verkürzen. ESPRIT CAM von DP Technology unterstützt das amerikanische Unternehmen mit der dafür nötigen Programmiersoftware.

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Harpoon®-Naht- bzw. Fadenanker aus rostfreiem Stahl, die von Biomet mit Hilfe von ESPRIT hergestellt werden. (Anm.: Der Harpoon®-Anker kann in den meisten Fällen ohne Vorbohrung direkt in den Knochen getrieben werden.)

Harpoon®-Naht- bzw. Fadenanker aus rostfreiem Stahl, die von Biomet mit Hilfe...

Fräsdrehmaschinen sind aufgrund der Komplexität der Optimierung gleichzeitiger Operationen und des Problems der Vermeidung von Kollisionen wesentlich schwieriger zu programmieren. “Die Programmiersoftware ESPRIT CAM von DP Technology hat uns sehr geholfen, die Produktionskapazitäten unserer Multifunktionsmaschinen voll zu nutzen,” sagte David Fransden, Leiter der Maschinenabteilung für Biomet Sports Medicine. “ESPRIT macht es leicht, Operationen von Spindel zu Spindel und von Revolver zu Revolver zu übertragen und die resultierende Maschinenleistung zu bewerten. Durch die Fähigkeit, Maschinenoperationen zu visualisieren, bekommen wir Ideen für Verbesserungen und können Leerzeiten besser vermeiden. Dadurch konnten wir die Fertigungszeiten für die meisten unserer Produkte um mindestens 50 % senken.”

Biomet Sports Medicine, ein 100-prozentiges Zweigunternehmen von Biomet, Inc., bietet auf dem weltweiten Arthroskopiemarkt mit einem Volumen von rund einer Milliarde EUR mehr als 3.000 Produkte an. Der Hauptfirmensitz von Biomet Sports Medicine ist in Warsaw, Indiana, USA. Instrumente und Implantate werden in Ontario, Kalifornien, und Betriebsmittel in Redding, Kalifornien hergestellt. Biomet Sports Medicine konzentriert nun seine Bemühungen auf dem Gebiet der Forschung und Entwicklung auf verfahrensspezifische Instrumente und Implantate für die Rekonstruktion des vorderen Kreuzbands (ACL) und arthroskopische Schulterinstandsetzungen.

Die Komplexität der Programmierung von Multifunktionsmaschinen

Die Produkte von Biomet Sports Medicine umfassen Rotatorenmanschetten und Wiederherstellungsimplantate für das Labrum in zahlreichen Designs, Materialien, Größen
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Die Fähigkeit von ESPRIT, die Bearbeitungsoperation auf einfache Weise zu simulieren, war für Biomet der Schlüssel zur erfolgreichen Programmierung der Teile.

Die Fähigkeit von ESPRIT, die Bearbeitungsoperation auf einfache Weise zu simulieren,...

und Nahtkonfigurationen. Das Unternehmen bietet darüber hinaus eine Palette an Instrumenten zum Einführen und Zurückziehen des Fadens und festen Anziehen des Knotens. Die meisten dieser Teile sind komplex in der Bearbeitung und weisen zahlreiche gedrehte und gefräste Flächen auf. Für ein typisches Teil müssen drei NC-Programme geschrieben werden, um die Bewegung von bis zu neun Achsen an der Maschine zu steuern.

Die Programme sind mit Hilfe von “Syncro-” und “Wartemarken” miteinander verknüpft. Diese Befehle werden zur Koordination der Bewegung der Vielzahl von Achsen an der Maschine verwendet und ermöglichen, dass die Operationen zusammen oder unabhängig voneinander ausgeführt werden. Die Art und Weise, in der die verschiedenen Operationen koordiniert werden, kann eine große Auswirkung auf die gesamte Bearbeitungszeit haben. Die Programmierer von Biomet haben für die Drehmaschinen- und Bearbeitungszentren den G-Code manuell geschrieben. Als das Unternehmen erstmals begann, Multifunktionsmaschinen zu verwenden, begannen sie dieselben Verfahren zu verwenden.

“Jedoch stellte sich bald heraus, dass wir die Vorteile unserer neuen Dreh-/Fräsmaschinen nicht voll nutzen konnten”, erinnert sich David Fransden. “Multifunktionsmaschinen sind wesentlich komplexer als herkömmliche CNC-Dreh- und Fräsmaschinen. Um ein Teil bearbeiten zu können, müssen wir entscheiden, welche Seite in der Aufnahme gehalten werden soll und welche Seite durch die Führungsbuchse geleitet wird. Ebenso müssen entscheiden, ob eine Bearbeitung mit oder ohne angetriebene Werkzeuge durchgeführt werden soll und ob Gewindedrehen oder Gewindefräsen anzuwenden
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Die Bearbeitungszeit des Harpoon®-Naht- bzw. Fadenanker wurde durch die Umstellung auf Komplettbearbeitung von sechs Minuten auf eine Minute reduziert.

Die Bearbeitungszeit des Harpoon®-Naht- bzw. Fadenanker wurde durch die Umstellung...

ist.”

Nachdem wir entschieden haben, wie das Teil bearbeitet werden soll, müssen wir den Zyklusfluss festlegen”, fährt Fransden fort. „Sollen die Hauptspindel und die Gegenspindel gleichzeitig arbeiten? Sollen die Dreh- und Fräsbearbeitung an der Hauptspindel und eine Sekundäroperation gleichzeitig an der Gegenspindel durchgeführt werden? Wenn eine Spindel lange vor der anderen Spindel fertig ist, wartet sie untätig, bis die andere Spindel aufgeholt hat, deshalb sind diese Entscheidungen wichtig. Mit manuellen Verfahren könnten wir nur raten, welches Verfahren das effizienteste ist.” Genau für die Lösung dieser Problemstellungen hat man sich bei Biomet Sports Medicine für die Programmiersoftware ESPRIT entschieden.

Tools für intelligente Programmierentscheidungen

“ESPRIT bietet uns die Tools, die wir benötigen, um intelligente Entscheidungen zu treffen und unsere Multifunktionsmaschinen voll zu nutzen”, sagte Fransden. „Die Software simuliert den gesamten Bearbeitungsablauf, so dass wir exakt visualisieren können, wie die einzelnen Bearbeitungen ablaufen und ob Zeit verschwendet wird. Mit wenigen Mausklicks können wir Operationen neu ordnen, von einer Spindel zu einer anderen bewegen und synchronisieren, damit sie gleichzeitig starten.”

Fransden nannte einen Harpoon®-Naht- bzw. Fadenanker als Beispiel für ein Teil, für das das Unternehmen den Fertigungsablauf optimiert hat. Der Anker weist an einem Ende eine scharfe Spitze und am anderen Ende einen kleinen Durchmesser mit einer ovalen Öse
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Am Standort Ontario, Kalifornien hat das weltweit führende Orthopädieunternehmen Biomet der Produktion ESPRIT verliehen.

Am Standort Ontario, Kalifornien hat das weltweit führende Orthopädieunternehmen...

auf, an der ein Faden angebracht wird. Für die Bearbeitung der Öse des Teils ist eine Dreh-, Einstich-, Rückseitenbearbeitung und Fräsbearbeitung erforderlich. „Mit dem bisherigen Verfahren konnten gute Teile hergestellt werden, jedoch war die Einrichtung äußerst schwierig und die Werkzeuglebensdauer extrem kurz”, erläutert Fransden. Die Bearbeitungszeit betrug etwa sechs Minuten.

Mit ESPRIT entwickelte Fransden ein neues Verfahren, bei dem das spitze Ende zuerst bearbeitet wird. Dadurch wurde es möglich, den Teil in der Gegenspindel zu halten, so dass eine Schale in der Gegenspindel den Nahtanker auffangen kann, wenn er abgetrennt wird. Bei diesem Verfahren bleibt normalerweise eine Noppe an der Trennstelle auf der Rückseite des Teils zurück, jedoch konnte Fransden dieses Problem umgehen, indem er ein angetriebenes Werkzeug zum Fräsen eines Schlitzes bis kurz vor der Abtrennung verwendet und das Teil daraufhin mit Hilfe eines Trennwerkzeugs abbricht, damit es in den Korb fällt. Mit dieser Umstellung wird die Bearbeitungszeit auf nur eine Minute verkürzt.

Simulation ist der Schlüssel für Programmieroptimierungen

Die Fähigkeit von ESPRIT, die Bearbeitungsoperation auf einfache Weise zu simulieren, war der Schlüssel zur erfolgreichen Programmierung unserer Teile. Fransden fügt hinzu, dass Biomet den ESPRIT NX-Reader verwendet, der die Dateien von der CAD-Software PLM NX von Siemens lesen kann. „Der NX-Reader liest NX-Dateien
ohne jegliche Umwandlung, wodurch Zeit gespart wird. Wir speichern alle Zeichnungen im Netzwerk und laden die Modelle herunter.“ Die Programmierer von Biomet nutzen darüber hinaus den Vorteil, dass ESPRIT die Werkzeuge, die sie in den Programmen verwenden, speichert, so dass diese in zukünftige Programme eingefügt werden können. In der Zukunft plant Biomet auch, die umfassende Wissensdatenbank von ESPRIT zu nutzen.

Fertigungszeiten halbiert

Fransden fasste zusammen, dass das Unternehmen durch die Kombination aus Multifunktions-Maschinen und ESPRIT die Fertigungszeiten für die meisten Produkte um die Hälfte oder mehr verkürzen konnte. „Multifunktionsmaschinen bieten das Potenzial für erhebliche Produktivitätsverbesserungen, jedoch erfordern sie wesentlich komplexere Programme”, sagte Fransden. „ESPRIT hilft uns dabei, die Vorteile voll zu nutzen.”
Harpoon®-Naht- bzw. Fadenanker aus rostfreiem Stahl, die von Biomet mit Hilfe von ESPRIT hergestellt werden. (Anm.: Der Harpoon®-Anker kann in den meisten Fällen ohne Vorbohrung direkt in den Knochen getrieben werden.)
Die Fähigkeit von ESPRIT, die Bearbeitungsoperation auf einfache Weise zu simulieren, war für Biomet der Schlüssel zur erfolgreichen Programmierung der Teile.
Die Bearbeitungszeit des Harpoon®-Naht- bzw. Fadenanker wurde durch die Umstellung auf Komplettbearbeitung von sechs Minuten auf eine Minute reduziert.
Am Standort Ontario, Kalifornien hat das weltweit führende Orthopädieunternehmen Biomet der Produktion ESPRIT verliehen.



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