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Erst unter dem Mikroskop erkennt man die rund 1/1000stel Gramm leichten miniaturisierten Führungselemente genauer, die bei der Implantation von Stents* helfen, die präzise Positionierung zu erreichen. Für sie hat BCR Plastics AG, Vallorbe, Schweiz, die Werkzeuge hergestellt und spritzt sie auch im Kundenauftrag auf – man bemerke – Standard-Spritzgieß- maschinen mit Standard-Schnecken. Dazu brauchte es eine Kompetenz im Dreiklang, BCR = BECO, CEBO, ROLLA.
„Die drei Einzelunternehmen, BECO und CEBO in Vallorbe sowie ROLLA in Grenchen, Schweiz, waren einzeln mit je 20 Beschäftigten zu klein, um bestehen zu können“ erklärt Cor Smit, CEO der heutigen BCR Plastics AG, Vallorbe, Schweiz, die Situation in der Branche. Also schlossen sich die Werkzeugmacher (BECO), die Präzisions-Spritzgießer (CEBO) und die Mikro-Spritzgießer (ROLLA) im Jahre 2005 zur BCR Plastics AG zusammen und sind seit 2008 – in Vallorbe zusammen- geschlossen – für Spezialprojekte der Medizintechnik, für Mittel- und Großprojekte der Mess- und Regeltechnik sowie der Automobil-Zulieferindustrie bestens auf- gestellt. Spezialitäten wie zum Beispiel komplexe Glasfaserkabelstecker für Informations- und Sicherheitssysteme, Zeiger für Messinstrumente und Tachometer sowie hoch präzise Miniaturteile für Pumpen gehören ebenso zum Programm wie Stent-Führungselemente – 0,0012 Gramm, 1,8 mm Außendurchmesser und 2,5 mm Länge sowie +/- 2% zulässige Toleranz. „Wir verfügen hier für unsere Kunden über die komplette Wertschöpfungskette – vom CAD-File bis zur zertifizierten Serienproduktion – nicht nur im Paket, sondern auch einzeln, das Werkzeug mit Q- Zertifikat oder „wenigstens“ Präzisions-Spritzgussteile oder Mikro-Spritzguss oder nur Vorserien,“ definiert Rolf Bucher, Marketing- und Verkaufsdirektor, die BCR- Kompetenzen.
Präzisions-Mikrospritzguss liegt für Bucher in der Teilegröße und –Qualität begrün- det, bei der Präzisions-Messinstrumente zur Kontrolle eingesetzt werden müssen: „dafür haben wir zum Beispiel 3D Freiform-Messsysteme im Einsatz, um die ‚Fliegengewichtsklasse’ der Produkte im Tausendstel-Grammbereich mit extrem engen Toleranzen bis zu 0/-0,007mm im Raum taktil zu messen“, erklärt Rolf Bucher. Erst wenn die Kontrolle anstandslos über die ‚Bühne’ gegangen ist, kann beispielsweise ein Ritzel eines Stell- bzw. Schrittmotörchens – mit einem Durch- messer von knapp zwei Millimetern, einer Gesamtlänge von rund 3 mm und einem Gewicht von 0,0018 g – in Großserien von bis zu 100 Mio. Stück pro Jahr aus POM in einem 16-fach Werkzeug auf einer 30 Tonnen FANUC ROBOSHOT hergestellt werden. Dabei wird jede der beiden 8-fach Werkzeughälften per Heißkanalsystem gespeist. Ein speziell von BCR entwickeltes mechanisch zwangsgesteuertes Kurvenscheiben-Handlinggerät saugt die fertig gespritzten Teile von den Kavitäten ab und deponiert sie in Kontrollbehältern. Spezialität in der Spezialität: die Kavitäten-Einsätze sind standardisiert und damit frei austauschbar, so dass mit ein und demselben Werkzeug mehrere verschiedene Teile gespritzt werden können. „Solche Produkte werden mehr und mehr in Antriebs- und Kame- ra-Modulen medizintechnischer Instrumente eingesetzt. Wir profitieren sehr wohl von dem Trend hin zu kleiner, besser, leichter, schneller,“ kommentiert Rolf Bucher die Marktnischen-Wachstumskraft der schweizer Kunststoff-Spezialisten. Neue Gebiete und Produkte werden kontinuierlich erschlossen – Laborgeräte-Kompo- nenten, Gläser für Uhren, optische Linsen, Mikroteile für grafische Utensilien, um nur einige wenige zu nennen. Herausforderungen auf der Material-, Spritzgieß- prozess- und der Werkzeugseite stellen hochqualitative asphärische und toroidale optische Linsen (bislang gepresst bzw. geprägt) aus CPC für industrielle Anwen- dungen dar.
Medizintechnik wächst. Mit dem Stent-Führungselement (1,5 mm OD, 0,001 Gramm, FDA-zertifiziertes POM, gratfreie Einkavitätenproduktion von ein paar Tausend Stück pro Jahr) ist BCR in ein Gebiet vorgestoßen, das Wachstums- potenziale aufweist. Für den Medizintechniksektor fertigt das Unternehmen mittler- weile Endoskop-Endstücke in großen Mengen. So wurde unlängst auch eine Messlinse aus einem speziellen PC für die Augendiagnose (ERG) ins Programm aufgenommen. Die Linse wird anschließend am Rand mit Gold bedampft, um Kontakte aufzulöten. Das Elektroretinogramm ist ein diagnostisches Hilfsmittel zur Untersuchung der Netzhautfunktion. Dabei werden Lichtreize appliziert und die darauf von der Netzhaut gebildeten elektrischen Potenziale mittels mehrerer Elektroden aufgezeichnet. Die Linse mit 8 mm Durchmesser und 1/10 mm Wand- stärke wird in einem Zweikavitäten-Werkzeug 50.000fach pro Jahr gefertigt, muss optisch extrem sauber (ohne Lufteinschlüsse) und absolut spannungsfrei sein. Die Produktion wird einer 100%igen Qualitätsprüfung unterzogen, bevor die Teile einzeln in thermogeformte Trays verpackt werden.
Ein von BCR von A bis Z eigen entwickeltes Produkt ist eine sterile und gamma- strahlenresistente Einwegverpackung für keramische Dentalbohrer. Sie war nach einem Jahr Entwicklungszeit serienreif für 100.000 Stück pro Jahr. Anforderungen: spezielle PC- bzw. PP-Abmischung für Gehäuse bzw. Innenfach, Auszugskraft (Passung) 100%-Prüfung, ein Werkzeug mit zwei Kavitäten für das 60 mm lange Gehäuse und Innenfach.
Auch Clips und Schieber haben technologisch Zähne gezeigt: die BCR-Experten waren einmal mehr erfolgreich. In Serienproduktion gegangen sind rund 40 ver- schiedene Varianten von Zahnprothetik-Hilfselementen für unterschiedliche Alters- gruppen. Die Clips bzw. Schieber – nicht größer als 5 mm – werden demzufolge in unterschiedlichen Zugpassungskräfte-Varianten (unter Einbeziehung der Nachpoly- merisation) und Genauigkeiten im µm-Bereich auf Einkavitäten-Werkzeugen hergestellt – aus zertifiziertem POM, in mittleren Losgrößen mit häufigen Werk- zeugwechseln. Kein Problem für die ROBOSHOTs.
Synergien unter einer gemeinsamen Marke
Das schweizer Unternehmen hat seine 2005 begonnene Expansions- und Konso- lidierungsphase in 2008 abgeschlossen. BCR Deutschland, mit Sitz in Stuttgart, wurde zwischenzeitlich gegründet, um die Kunden in der EU direkt zu erreichen und zu bedienen. Vallorbe ist heute – mit 25 Werkzeugmachern, 25 Kunststoff- Formgebern und 10 Fachkräften in Konstruktion, Vertrieb, Marketing und Verwal- tung als Kompetenzzentrum für die Präzisions- und Mikrospritzgießtechnik bestens aufgestellt – nicht nur für medizintechnische und mess- bzw. regeltechnische Werkzeuge (90% direkt für Kunden) bzw. Kunststoff und Metall-Endprodukte, sondern traditionell auch für Automotive, sobald hier der Startschuss für die nächste Konjunktur-Rallye fällt.
*Ein Stent ist ein medizinisches Implantat, das in bestimmte Organe eingebracht wird, um ihre Wand ringsum abzustützen. Es handelt sich um ein kleines Gitter- gerüst in Röhrchenform aus Metall oder Kunststoff.
Ultra-light – stent guides, 0.0012 gram, tolerances of +/- 2%
Production of high-precision micro parts for the medical industry using standard machines
The miniaturised guide elements, weighing approximately one thousandth of a gram, designed to achieve the accurate positioning in the implantation of stents*, are only fully recognisable under a microscope. BCR Plastics AG, based in Vallorbe in Switzerland, has designed and manufactured the moulds and also produces these parts as contract moulder on, most remarkably, standard injection moulding machines and using standard screws. To achieve this, it required competence in triple harmony, i.e. BCR = BECO, CEBO, ROLLA.
“The three individual companies, BECO and CEBO in Vallorbe and ROLLA, based at Grenchen in Switzerland, with 20 employees each, were too small to compete on their own,” Cor Smit, CEO of today’s BCR Plastics AG, Switzerland, explains the situation in the industry. As a result, the mouldmaker BECO, the precision injection moulder CEBO and the micro injection moulder ROLLA joined forces to become BCR Plastics AG in 2005. Since 2008, the company has been based at Vallorbe, well placed to work on special projects for the medical industry, for medium to large projects in the field of control technology, as well as for the supplier market in the automotive industry. Specialist parts, such as complex fibre glass cable connectors used in information technology and safety systems, needles for control instruments and tachometers, not forgetting high-precision miniature parts for pumps, are part of the product programme, as are stent guidance components, weighing as little as 0.0012 gram, with an external diameter of 1.8 mm, a length of 2.5 mm and with permissible tolerances of +/- 2 percent. “We are able to tap into the entire value- added chain for our customers, from CAD- File right through to certified serial production, not only as the complete package, but also individually: moulds with Q- Certificate or ‘only’ precision injection moulded parts, micro injection moulding and merely preseries parts,“ Rolf Bucher, sales and marketing director at BCR, defines the company’s competencies.
High-precision micro injection moulding, as qualified by Bucher, depends on the size and quality of parts, the production of which requires precision measurement instruments. “To facilitate this, we use for example 3D freeform measurement systems to enable us to effortlessly measure the ‘feather weight’ category of products within an individual weight range of one one-thousandth of a gram with extremely tight tolerances of as low as 0/-0.007 mm,” explains Rolf Bucher. Only when control has been achieved without problems, can production of, for instance, the gear of a miniature multi-phase or servo-motor begin – with a diameter of less than 2 mm, a total length of circa 3 mm and a weight of 0.0018 gram – and that in extreme volumes of up to 100 million pieces per annum, using POM in a 16-cavity mould on a 30-tonne FANUC ROBOSHOT electric injection moulding machine. During that process, each of the two 8-cavity mould halves is fed by a hot runner system. A mechanical direct action curve disc handling device, purposely developed by BCR, extracts the finished parts from the cavities by suction and places them into control containers. The delicacy of the speciality: the mould cavity inserts are standardised and therefore freely interchangeable, so that a number of different parts can be moulded in the same tool. “Such products are increasingly used in drive and camera modules in instruments for the medical industry. We benefit greatly from the trend towards smaller, better, lighter, faster,” comments Rolf Bucher on the market niche drive towards increased growth of this Swiss plastics specialist. New spheres and products are constantly being explored – from laboratory apparatus components to watch-glass, optical lenses, micro components for utensils used in the graphic industry, to name but a few. Challenges in the fields of material and injection moulding processes, also in connection with moulds, are illustrated in the high-quality, aspherical and toroidal optical lenses in CPC for industrial applications – up to now pressed or shaped.
Growth in medical engineering. With the stent guidance element (1.5 mm OD, 0.001 gram, FDA-certified POM, burr-free single-cavity production of a few thousand components per annum), BCR has ventured into a territory which shows true growth potential. By now, the company produces end-components for endoscopes for the sector medical engineering in huge quantities. In addition, a measuring lens, manufactured in a specific PC for eye diagnosis (ERG), has recently been added to the production programme. In a separate process, the edge of the lens undergoes vaporisation with gold, in order to solder on contacts. Electroretinography measures the electrical responses of various cell types in the retina, including the photoreceptors (rods and cones), inner retinal cells (bipolar and amacrine cells), and the ganglion cells. Electrodes are usually placed on the cornea and the skin near the eye, although it is possible to record the ERG from skin electrodes. The lens, with a diameter of 8 mm and a wall thickness of 1/10 of a millimetre, is being produced in quantities of 50,000 per annum in a 2-cavity mould. This component has to be optically extremely clean (with no entrapped air) and absolutely tensionfree. The production process has to undergo a 100 percent quality examination, before the parts are packaged individually into thermoformed trays.
A part, developed by BCR from beginning to end is a sterile and gamma ray resistant disposable packaging product for use in ceramic dental drills. Following a one-year development period, the product was ready to be manufactured in series production of 100,000 units per annum. Requirements: specific PC and PP blends respectively for casing and internal chamber, pull-out force (clearance), 100 percent examination, one 2-cavity mould for the 60 mm long casing and internal chamber.
In addition, clips and slides have ‘shown their teeth’, technologically speaking: the experts at BCR were successful once again. Near enough 40 different versions of dental prosthetic support appliances for different age groups have gone into serial production. Consequently, the clips and slides – no bigger than 5 mm each – will soon be produced in a variety of different clearance fit forces (including the post polymerisation) and varying accuracies in the µm zone on single cavity moulds – using certificated POM, in medium-size batches with frequent mould changes. Not a problem for the ROBOSHOTs.
Synergies under the umbrella of a mutual brand
In 2008, the Swiss company completed its expansion and consolidation phase, which began in 2005. BCR Deutschland, based in Stuttgart, has since been formed to reach and serve EU markets and customers directly. Today, Vallorbe, with its 25 mould makers, 25 plastics moulders and its ten design and construction, sales, marketing and administration experts, is best placed to operate as a centre of excellence for the precision and micro injection moulding technology. This not only covers moulds for medical parts and control instruments, with 90 percent directly for customers, as well as plastics and metal endproducts, but also traditionally for the automotive industry, as soon as the starting signals are set for the upturn in the economy.
* In medicine, stents are man-made tubular lattice frames inserted into a natural passage or conduit in the body to prevent, or counteract, a disease-induced, localised flow constriction. It is usually constructed in metal or plastic material.
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