2K-LSR-Spritzguss, Trelloborg

Trelleborg Sealing Solutions fertigt über 2K-LSR-Spritzguss hochpräzise Komponenten im Mikro- und Nanobereich für die Life-Sciences-Branche. Bild: Trelleborg Sealing Solutions

Der Dichtungsspezialist Trelleborg Sealing Solutions stellt seine Zwei-Komponenten-Spritzgusstechnik (2K) für LSR-Bauteile (Liquid Silicone Rubber) vor. LSR ist Flüssigsilikon, das sich neben allgemein exzellenter chemischer und thermischer Beständigkeit als sehr reines, biokompatibles Material auszeichnet.

LSR eignet sich für medizinische Anwendungen wie Fertigspritzen, Insulinpumpen oder Inhalationsgeräte. Auf dem Weg zur personalisierten Medizin sind unter anderem Dichtungen im Bereich von Mikro- und Nanogewichten gefragt. Hierbei unterstützt Trelleborg seine Kunden nicht nur bei der Produktion, sondern auch bei Konzeption und Produktdesign.

„Angesichts des steigenden Trends zur personalisierten Medizin müssen Geräte nicht nur benutzerfreundlich und sicher sein, sondern auch auf kleinstem Raum zuverlässig funktionieren“, sagt Ursula Nollenberger, Produktleiterin für LSR-Komponenten bei Trelleborg Sealing Solutions. „Dichtungslösungen für diese Geräte liegen oft im Bereich von Mikro- oder sogar Nanogewichten, die wir für unsere Kunden über ein 2K-LSR-Verfahren in hoher Qualität und Präzision fertigen.“

Über die 2K-Spritzgusstechnik bringt Trelleborg Sealing Solutions das LSR mit anderen technischen Kunststoffen zusammen. Daraus ergeben sich Hart-Weich- und Weich-Weich-Verbindungen für die Life-Sciences-Branche, die auch als mehrfarbige Lösungen mit verschiedenen Härtegraden verfügbar sind. LSR eignet sich für medizinische Anwendungen, weil das Flüssigsilikon allgemein als inert gilt und somit eine gute chemische Beständigkeit gegenüber zahlreichen Flüssigkeiten und Chemikalien aufweist. Zudem ist LSR von Natur aus sehr rein und deckt einen Temperaturbereich von minus 40 bis maximal plus 250 Grad Celsius ab.

Trelleborg fertigt über das 2K-LSR-Verfahren präzise Dichtungen für kleine medizinische Produkte wie Fertigspritzen, Insulinpumpen oder Inhalationsgeräte, die bei der personalisierten Behandlung zum Einsatz kommen. Am Körper tragbare Geräte überwachen und regeln heute digital den Gesundheitszustand von Diabetikern oder Schmerzpatienten rund um die Uhr. Herausforderung für solche Geräte ist es, das flexible und weiche LSR mit harten Kunststoffen auch im Bereich von Mikro- und Nanogewichten präzise zu kombinieren – das sind Einspritzgewichte von unter zehn Milligramm.

Kundenberatung von Anfang an

Trelleborg steht seinen Kunden über die gesamte Produktentwicklung hinweg zur Seite. Beginnend in der Produktkonzeptphase werden Geometrie, Oberflächenstruktur, Materialspezifikation inklusive einer eventuellen Beschichtung einer Dichtungslösung und dazu notwendige Fertigungskonzepte entwickelt. Auch bei äußerst komplexen Geometrien ist Trelleborg in der Lage, eine präzise Dichtung für einen vorgegebenen Bauraum zu konstruieren. Gerade bei Kombinationsprodukten wie Insulinpumpen steht zunehmend das Thema Reibungsverhalten und Gleitoptimierung im Mittelpunkt. Insulinpumpen tragen Patienten direkt am Körper: Moderne Geräte kontrollieren den Blutzucker und verabreichen entsprechend Insulin. Hierfür sind sehr kleine zuverlässig bemessene Dosiereinheiten nötig, bei denen mechanische Losbrechkräfte oder Stick-Slip-Effekte in der Pumpe minimiert werden müssen.

Die Losbrechkraft bezeichnet die Kraft zur Überwindung der Haftreibung. Der Stick-Slip-Effekt ist der störende Haftgleiteffekt von zwei Festkörpern, die gegeneinander bewegt werden. Hier kommt es zu ruckartigem Gleiten, was die präzise Dosierung von Insulin oder Schmerzmittel beinträchtigen kann.

Nach dem Teiledesign entwirft Trelleborg das entsprechende 2K-LSR-Spritzgusswerkzeug für die Dichtungsfertigung. Ein erstes Werkzeug wird über ein Materialfluss-Programm simuliert, um nachgelagerte Werkzeugkorrekturen zu minimieren und den endgültigen Werkzeugbau zu beschleunigen. Trelleborg setzt das 2K-LSR-Verfahren insbesondere für Präzisionsteile ein, um sie in hohen Stückzahlen mit gratfreier Qualität und engen Toleranzen zu produzieren. Der Werkstoff wird unter Reinraumbedingungen direkt in jede Kavität eines Mehrfachwerkzeugs gespritzt – ohne Gratbildung oder sichtbare Einspritzpunkte.

Das Anwendungsspektrum von Trelleborg umfasst gratfreie Mikroformteile für Inhalationspumpen, Spritzenkolben mit extrem geringer Reibungsanforderung oder auch ein aus mehreren Komponenten bestehendes Einwegventil für Sterilisationsgeräte, wie es in Krankenhäusern zum Einsatz kommt.

„Neben den vielfachen technischen Vorteilen in der Anwendung verringert das 2K-LSR-Bauteil die Zahl von Komponenten in der Lieferkette und den logistischen Aufwand beim Kunden, um unter anderem Dichtungslösungen präzise und effizient in Medizinprodukte zu integrieren“, ergänzt Ursula Nollenberger. „Kontinuierlich beschäftigen wir uns damit, Technologien rund um Werkzeugbau, Prozesse und Automatisierung weiter zu entwickeln, um die ständig steigenden Anforderungen in Sachen Dichten, Dämpfen und Schützen für die Branchen Medizintechnik und Life Sciences zu erfüllen.“ eh