Hochpräzise Vermessung von Knie-Implantaten

Für Menschen mit rheumatoider Arthritis, Osteoarthritis und ähnlichen Erkrankungen kann ein Knie-Implantat das Leben verändern. Diese Erkrankungen können die psychische und physische Gesundheit beeinträchtigen und das tägliche Leben deutlich erschweren. Ein Knie-Implantat reduziert in diesen Fällen die Schmerzen der Patienten erheblich und erhöht ihre Mobilität für Jahrzehnte. Um die Sicherheit und Leistung dieser Medizinprodukte zu gewährleisten, sind Qualitätsprüfungen höchster Präzision erforderlich. Mit zunehmendem Ruf nach mehr Effizienz und Kosteneinsparungen, spielen für Hersteller höhere Geschwindigkeiten und größerer Durchsatz bei der Messung von Knie-Implantaten jedoch eine ebenso wichtige Rolle.

Die gängigsten für die Knieprothesenfertigung verwendeten Werkstoffe sind Metall und Kunststoff. Typischerweise dient die Polyethylen-Komponente als Abstandshalter zwischen den aus Metall gefertigten Oberschenkel- und Schienbeinkomponenten. Je nach den Bedürfnissen des Patienten lässt sich die Kunststoffkomponente auf der Schienbeinkomponente drehen oder ist dort fest verankert.

Die genaue Dimensionierung ist ausschlaggebend für den Erfolg des Knieersatzes und seiner Funktionalität. Daher ist eine 100%-Prüfung der Maße und des Profils sowohl vor als auch nach dem Polieren erforderlich. Vor dem Polieren gilt es festzustellen, ob das Teil innerhalb der korrekten Toleranzen liegt, sodass bei der abschließenden Fräsbearbeitung noch ausreichend Restmaterial für das Polieren ohne Verformungen oder Beschädigungen verbleibt.

Aufgrund der erforderlichen Kombination aus maximaler Präzision und 100-%-Prüfung ist das Messen von Knie‑Implantaten eine besondere Herausforderung. Das gilt insbesondere für Hersteller, die Tausende von Teilen pro Tag produzieren. Traditionell verwendeten Hersteller schaltende Taster, um hohe Messgenauigkeiten zu gewährleisten. Der Einsatz dieses Verfahrens kann jedoch zu Beschädigungen der Teile führen, selbst wenn ein Taster mit geringer Antastkraft zum Einsatz kommt.

Präzision und Geschwindigkeit – die ideale Kombination bei der Inspektion von Knie-Implantaten

Im Hinblick auf die erforderliche Präzision und Geschwindigkeit sind berührungslose Messungen die bessere Lösung. Somit ist das Koordinatenmessgerät (KMG) GLOBAL Speed von Hexagon mit dem Laserscanner HP-L-10.10 die ideale Technologie. Zum einen schützt der HP‑L‑10.10 das Teil vor Verformungen und Beschädigungen. Zudem gewährleistet der Laserscanner höchste Datenqualität und -genauigkeit bei Höchstgeschwindigkeiten auf den unterschiedlichen Oberflächentypen und -beschaffenheiten eines Kniegelenks – und das mit der Standardeinstellung. Dies sorgt für weitere Effizienzgewinne, denn so lassen sich manuelle Einstellungsanpassungen während des Messvorgangs minimieren, die bei traditionelleren Lösungen in aller Regel Zeitverluste verursachen. Darüber hinaus bietet der Scanner eine Reihe an Funktionen, die die Arbeitsabläufe bei der Knie-Implantatinspektion noch weiter optimieren.

Der Laserscanner ist mit einer Übersichtskamera (Overview Camera) ausgestattet, die ein Livestream- Video des Prüfprozesses liefert. Im Videostream sind ‚Führungslinien’ sichtbar, die den Arbeitsbereich des Lasers anzeigen und mit deren Hilfe der Qualitätstechniker die Inspektionsroutinen bewerten kann, selbst wenn er abseits des KMG arbeitet. Zudem gestatten sie dem Bedienpersonal, den Laserlinienscanner auf spezielle Bereiche und Merkmale des Kniegelenks zu lenken.

Die Overview Camera unterstützt auch optimierte Rückführbarkeitsprozesse, die in der Prothesenfertigung unerlässlich sind. Die Kamera erfasst Bilder der Knieprothese während der Inspektion, die sich in den Qualitätsbericht einfügen lassen, um Oberflächeneigenschaften darzustellen oder Mängel zu dokumentieren. Das erlaubt eine optimierte Verfolgung und Aufzeichnung historischer Daten, die von verschiedenen Zulassungsbehörden gefordert wird (z. B. der Food and Drug Administration in den USA).

Beim kombinierten Einsatz des HP‑L‑10.10 mit der Messsoftware PC-DMIS profitieren Knie-Implantathersteller von zusätzlichen Produktivitätsgewinnen. PC‑DMIS berechnet die schnellsten und präzisesten Laserscannerbahnen, indem es automatisch die für eine optimale Messung erforderlichen Neigungen, Scans und Bewegungen erstellt und so die Zykluszeiten noch weiter reduziert.

Die GLOBAL Speed zeichnet sich insbesondere durch individuelle Erweiterungsoptionen aus, die es den
Herstellern erlauben, Technologien optimal auf ihre spezifischen Ziele abgestimmt zu kombinieren. Für Hersteller, die besonders große Kniegelenk-Chargen fertigen, ist die Option Throughput+ bestens geeignet, um Inspektionszykluszeiten bei gleichbleibend hoher Präzision zu verkürzen. Darüber hinaus bietet die GLOBAL Speed Funktionen für die Umgebungsüberwachung und die erweiterte Datenauswertung. Das erhöht die Sicherheit der Prozesse besonders bei der Arbeit abseits vom Messgerät, sodass das KMG auch im unbeaufsichtigten Betrieb schnell und präzise Kniegelenke prüfen kann.