Online Magazin für Konstruktion und Entwicklung

Hier finden Sie alles, was der Konstrukteur für seine Konstruktion und der Entwicklungsingenieur für seine Neuentwicklung vom Entwurf bis zur Qualitätssicherung in der Fertigung brauchen wie Produktneuheiten, deren Anwendungen, neue Technologien oder Forschungsergebnisse. Unternehmensmeldungen sowie Themen zu technologischen und Megatrends aller industriellen Branchen vervollständigen unser Angebot an Industrie News. Los geht's mit den Nachrichten.

Unternehmensmeldungen

Ebm-Papst will Industrielle Antriebstechnik an Siemens verkaufen
Die Ebm-Papst Gruppe hat angekündigt, den Geschäftsbereich Industrielle Antriebstechnik (IDT) an die Siemens AG zu verkaufen. Beide Seiten haben eine entsprechende Vereinbarung unterzeichnet.
Sensilo Werk Neubau von Jumo schreitet voran
Jumo errichtet im Technologiepark ein Werk für die Fertigung von Temperatur- und Drucksensoren mit einer Produktionsfläche von rund 13 000 m². Mit rund 50 Mio. Euro ist der Neubau die größte Investition in der Geschichte des Unternehmens.
3DExperience Word 2024 in Dallas
Zur 3DExperience World 2024 im Februar feierte Dassault Systèmes in Dallas, Texas, das 25-jährige Jubiläum der Veranstaltung. Das alljährlich stattfindende Anwendertreffen unterstützt die globale Community in der Entwicklung zukunftsfähiger Produkte und Prozesse.
Michael Koch GmbH bezieht neue Werkhalle
Im „Fabrikle“ von Michael Koch steht nun mehr Platz für die Montage kunden- und maschinenspezifischer sicherer Bremswiderstände zur Verfügung. Die neue moderne Halle wurde kürzlich von den Mitarbeitenden "im Sturm erobert".
Elon Musk verklagt OpenAI wegen Profitorientierung
Elon Musk reicht Klage gegen OpenAI und Geschäftsführer Sam Altman ein und wirft ihnen Vertragsbruch vor, das ursprünglich als gemeinnütziges konzipierte Unternehmen jetzt profitorientiert agiert.
FACHGEBIETE

Industrie News für Ihre Konstruktion und Entwicklung aus den Fachgebieten

Schaltschrank

Schaltschrank

Auf zum intelligenten Antriebsstrang für Predictive Maintenance

Das Modul Roba-brake-checker oder die drehmomentmessende Wellenkupplung von Mayr sorgen für intelligente Sicherheit in der smarten Produktion.

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Kunststoffe

Kunststoffe

Die ersten 100 Igus Fahrräder gehen auf die Straße

Die ersten 100 Igus Urban Bikes gehen auf die Straße und in Köln wird eine eigene Produktion mit einer Kapazität von 10.000 Fahrrädern aufgebaut.

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Kupplungen

Kupplungen

Drehmoment messende Wellenkupplung

Die smarte Stahl-Lamellenkupplung Roba-drive-checker von Mayr kann mehr als nur Drehmomente übertragen und Wellenversatz ausgleichen.

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Robotik

Robotik

Roboter für das Kabel-Handling programmieren

Artiminds Robotics stellt als Aussteller im Application Park der Hannover Messe eine Kabel-Handling-Anwendung zur präzisen Kabelsatzmontage vor.

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BRANCHENSPECIALS

Industrie News für Ihre Konstruktion und Entwicklung aus den Branchen

Lebensmitteltechnik

Lebensmitteltechnik

Schmier- und Dichtungsoptimierte Linearführung

Schaeffler präsentiert Linearführungen für die Lebensmitteltechnik mit optimierten Dichtungen, Abstreifer und Langzeitschmiereinheit.

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Mobile Arbeitsmaschinen

Mobile Arbeitsmaschinen

Flexibel anpassbares Gateway für die Agrartechnik

IFM Electronic stellt auf der Hannover Messe das Isobus Gateway vor, welches für landwirtschaftliche Geräte konzipiert und spezifisch anpassbar ist.

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Energietechnik

Energietechnik

All Electric Society – Zukunftsbild der Konnektivität

Harting gibt auf der Hannover Messe Preview einen Ausblick auf die Hannover Messe und zeichnet das Zukunftsbild einer „All Electric Society“.

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Umrichter

Umrichter

Zertifizierter Servoregler mit Profisafe-Schnittstelle

Wittenstein stellt auf der Logimat einen sicherheitszertifizierte Servoregler mit Profisafe-Interface und integrierter Sicherheitskarte für FTS vor.

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MESSESPECIALS

Industriemesse News

Hannover Messe zweigt Energie für nachhaltige Industrie
Als ein vernetztes industrielles Ökosystem demonstrieren die Aussteller unter dem Leitthema Energizing a sustainable Industry, wie durch den Einsatz von Elektrifizierung, Digitalisierung und Automatisierung Klimaneutralität erzielt werden kann.
Control Messe 2024 | Branche freut sich schon auf Stuttgart
Die Control 2024, die bedeutende internationale Fachmesse für Qualitätssicherung, findet vom 23. bis 26. April in Stuttgart statt. Sie Messe legt einen besonderen Fokus auf Automatisierung und Digitalisierung.
SPS Nürnberg: Jetzt in 16 Hallen!
Die SPS – Smart Production Solutions vom 14. bis 16.11. 2023 verzeichnet ein deutliches Wachstum der Messe im Vergleich zum Vorjahr und ist auf dem Weg zum Vor-Corona-Niveau.

PI10414Mobile Arzneimittelpumpen sind aus der ambulanten Therapie bei vielen Erkrankungen nicht mehr wegzudenken wie in Schmerztherapie, Onkologie, bei parenteraler Ernährung oder Stoffwechselerkrankungen. Sie geben den Patienten Mobilität und damit mehr Lebensqualität. Gleichzeitig sinken die Therapiekosten, da die Patienten nicht stationär oder ambulant in der Klinik betreut werden müssen. Bei den heute üblichen mobilen Arzneimittelpumpen gibt es allerdings Verbesserungspotential. Piezo-Ultraschallmotoren von PI (Physik Instrumente) als Pumpantriebe können hier interessante Perspektiven erschließen.


PI20414Bei mobilen Arzneimittelpumpen denkt man zunächst an Ballonpumpen, denn sie sind leicht, handlich und vom Patienten einfach zu bedienen. Sie arbeiten aber mit großen Laufzeitabweichungen und die Injektionsmengen lassen sich nur schwer dokumentieren. Da sich der „mobile“ Patient allerdings meistens außerhalb der Klinik befindet, ist eine präzise Verfolgung des Therapieverlaufes äußerst wichtig. Der Arzt braucht für eine erfolgreiche Behandlung genaue Informationen. Gefragt ist dann ein Pumpensystem, das auch außerhalb der Klinik eine genaue Dokumentation erlaubt.

Aktuell sind in solchen Fällen Peristaltikpumpen das Mittel der Wahl, die aber aufgrund ihres hohen Gewichts und der beachtlichen Größe den Patienten stark einschränken und damit nicht wirklich mobil sind. Sie erlauben allerdings eine präzise Dosierung und programmierbare Fördervolumina. Je nach Therapie lassen sich so größere Mengen, kleinere Mengen oder über längere Zeiträume auch gar keine Arzneimittel verabreichen. Großvolumige Infusionen sind ebenfalls möglich, da man an den Pumpen Arzneimittelreservoirs mit unterschiedlichem Fassungsvermögen anschließen kann. Die Peristaltikpumpen eignen sich für verschiedene Medikamentationen, da sie einen kontinuierlichen Fluss (Basalrate) liefern. Genauso sind aber auch Sonderinjektionen (Bolusraten) dosierbar, die zeitlich beliebig platziert sein können. Alle Abläufe lassen sich zudem dokumentieren, um abgegebene Arzneimittelmengen und den Therapieverlauf bewerten und z.B. beispielsweise gegenüber Versicherungen belegen zu können.

Mobilität und Dokumentation

PI30414Abgesehen von der Mobilität verknüpfen Peristaltikpumpen alle gewünschten Anforderungen. Sie sollten deshalb möglichst kleine Abmessungen haben, leicht und leise sein, um den Benutzer möglichst wenig in seiner Bewegungsfreiheit einzuschränken. Ebenso wichtig sind ein niedriger Energieverbrauch, damit die Akkus lange halten und ein zuverlässiger, verschleißarmer Betrieb für lange Wartungsintervalle. In diesem Zusammenhang lohnt es sich, die üblicherweise in den Peristaltikpumpen eingesetzten Antriebe unter die Lupe zu nehmen:

Die oft verwendeten kleinen, getriebeübersetzten Elektromotoren erzeugen zwar die für das Pumpprinzip notwendigen hohen Kräfte bzw. Drehmomente. Sie sind aber auch langsam. Ihre mechanischen Mikrogetriebe arbeiten selten spielfrei und sind obendrein sehr verschleißanfällig. Als wirklich zuverlässig lässt sich eine solche Lösung deshalb nicht bezeichnen, denn kurze Wartungsintervalle verursachen Aufwand und Kosten.

PI40414Auch wer deshalb getriebelose Direktantriebe einsetzt, muss leider meist Nachteile in Kauf nehmen. Je nach technischer Ausführung der Peristaltikpumpen stehen vergleichsweise wenig Kraft oder Drehmoment zur Verfügung. Man muss dann den Antrieb größer wählen, was wiederum Auswirkungen auf die Abmessung der Pumpe haben kann. Hinzu kommt, dass die Direktantriebe zwar reaktionsschnell sind, aufgrund der fehlenden Getriebe-Mechanik aber nicht selbsthemmend. Um bei Nicht-Betrieb der Pumpe die Position stabil zu halten, müssen sie folglich bestromt werden. Bei kurzen Betriebszyklen, also wenn die Zeitdauer der Medikamentierung nur kurz ist und die „Nicht-Betriebszeiten“ lang, würde sich das verheerend auf die Akkulaufzeit auswirken. Der Motor muss deshalb mechanisch blockiert werden, was ebenfalls mit Aufwand verbunden ist. Es gibt also genügend Gründe, sich bei mobilen Arzneimittelpumpen nach einer alternativen Antriebslösung umzuschauen:

Kompakter Antrieb für mehr Mobilität

PI50414Piezobasierte Ultraschallantriebe beispielsweise können hier neue Perspektiven erschließen. Sie sind sehr kompakt, verschleißarm und selbsthemmend. Sie halten also auch im ausgeschalteten Betrieb ihre Position, selbst bei Stürzen und Schlägen. Aufgrund ihres Funktionsprinzips, ihrer flachen Bauweise und den individuellen Anpassungsmöglichkeiten lassen sie sich gut in mobile Arzneimittelpumpen integrieren und arbeiten praktisch geräuschlos.

Wie die kompakten Piezoantriebe funktionieren ist einfach zu verstehen: Schwingungen mit Ultraschallfrequenzen eines piezokeramischen Aktors werden entlang eines Läufers in lineare Bewegung umgewandelt und treiben so den beweglichen Teil eines mechanischen Aufbaus an. Das Kernstück des Antriebs ist eine monolithische Piezokeramik (der Stator), die auf einer Seite durch zwei Elektroden segmentiert wird. Wahlweise wird die linke oder die rechte Elektrode zu den hochfrequenten Eigenschwingungen des piezokeramischen Elements im Bereich von einigen Hundert Kilohertz angeregt und bestimmt dadurch die Bewegungsrichtung. Ein Kopplungselement an der Piezokeramik wird so zu schnellen linearen Bewegungen angeregt. Im Kontakt mit dem Läufer entstehen Mikroimpulse, die den beweglichen Teil der Dosier-Mechanik wie Schlitten bzw. Drehteller vorwärts oder rückwärts bewegen. Jeder Schwingungszyklus bewegt die Mechanik um einige Nanometer. Insgesamt ergibt sich so eine gleichmäßige Bewegung mit theoretisch unbegrenztem Stellbereich.

Unterschiedliche Konstruktionen realisierbar

PI60414Die Antriebe bauen sehr kompakt, da sie praktisch nur aus dem Piezoaktor und einer gelagerten bewegten Scheibe oder Linearachse bestehen. Die Treiberelektronik kann als Chip integriert werden und beansprucht also auch nur wenig Einbauplatz. Da es wenige mechanische Komponenten wie Getriebe gibt, ist die Lösung zudem sehr verschleißarm und zuverlässig. Dosierungen sind in einem breiten Geschwindigkeitsspektrum möglich, je nach Ausführung von wenigen Grad bis zu mehreren Umdrehungen pro Sekunde bzw. bei linearen Lösungen von weniger als 1 bis zu mehreren 100 mm/s. Die Positionsrückmeldung für die Regelung steht für eine präzise Dokumentation zur Verfügung.

Der Aufbau solch einer angetriebenen mobilen Arzneimittelpumpe gestaltet sich wie folgt: Der Motor besteht aus einem piezoelektrischen Ring. Dieser Aktor wird derart angeregt, dass eine sogenannte Wanderwelle erzeugt wird. Die auf dem Piezoring sitzenden dünnen Aluminiumoxid Ringe oben und unten nehmen die Schwingungen auf. Mit Hilfe der drei im Rotor eingesetzten Kopplungselemente wird die aufgenommene Schwingung auf den vorgespannten Rotor übertragen und in eine Drehbewegung umgewandelt. Die ringförmig angeordneten Piezo-Ultraschallantriebe bewegen hier eine Scheibe. Diese ist so aufgebaut, dass dank der speziellen Geometrie unterschiedliche Arzneimittelmengen dosiert werden können.

Mit Piezo-Ultraschallantrieben sind aber auch andere Konstruktionen realisierbar. Der Piezoaktor kann beispielsweise auch seitlich angeordnet sein und einen Ring drehen, in dessen großen Apertur sich dann weitere Komponenten anordnen lassen. Die so aufgebauten Arzneimittelpumpen sind besonders klein, leicht und leise. Außerdem bieten sie ein hohes Maß an Flexibilität im Hinblick auf unterschiedliche Therapien und Dosierungen. Noch mehr Patienten können dadurch zukünftig in den Genuss einer nichtstationären oder ambulanten Therapie kommen.

Piezoantriebe für die Medizintechnik