Wartungsfreie Gewindetechnik steigert die Präzision in der robotergestützten Chirurgie

Das chirurgische Robotersystem SSI MANTRA ist eine moderne Plattform für die Roboterchirurgie, die aus modularen Roboterarmeinheiten, einer ergonomischen Steuerzentrale für den Chirurgen und einem hochauflösenden 3D-Bildverarbeitungssystem besteht. Das System wurde bereits bei fast 3.000 chirurgischen Eingriffen eingesetzt und hat mit der Durchführung der weltweit ersten robotergestützten Herz-Teleoperationen einen bedeutenden Meilenstein erreicht.

Innerhalb des Robotersystems sind präzise lineare Bewegungen entscheidend für die Steuerung der chirurgischen Instrumente bei heiklen Eingriffen. Jedes Robotergelenk ist auf Lager- und Antriebskomponenten angewiesen, die eine gleichmäßige, stabile und hochpräzise Bewegung der chirurgischen Instrumente ermöglichen. Jede Zunahme von Reibung oder Verschleiß kann die Leistung beeinträchtigen und zusätzliche Wartungsarbeiten oder eine Neukalibrierung erforderlich machen.

Anfangs verwendete das Ingenieurteam herkömmliche Gewindespindeln mit Metallmuttern und Führungsschlitten. Diese Lösungen waren zwar funktionsfähig, führten jedoch zu Reibung, Verschleiß und einem allmählichen Präzisionsverlust. Die daraus resultierenden Reibungsveränderungen erforderten häufige Motorabstimmungen und Kompensationsanpassungen, um die Leistung aufrechtzuerhalten. Kugelumlaufspindelsysteme wurden ebenfalls geprüft, erwiesen sich jedoch aufgrund der engen Platzverhältnisse innerhalb der kompakten Roboterbaugruppen als schwer zu integrieren.

Das Konstruktionsteam benötigte eine Lösung, die langfristige Präzision gewährleistet, keine Schmierung erfordert, in den begrenzten Einbauraum passt und die hohen Zuverlässigkeitsstandards chirurgischer Anwendungen erfüllt.

Über die Website und den Produktkatalog wurde SS Innovations auf das Produktportfolio von igus aufmerksam. Gemeinsam mit den Entwicklungsexperten von igus wurde anschließend eine auf die Anforderungen der Anwendung abgestimmte Bewegungslösung definiert.

Das Unternehmen entschied sich für dryspin Gewindemuttern in Kombination mit Edelstahl-Steilgewindespindeln für die Linearbewegungssysteme der Roboterinstrumente. dryspin Technologie bietet gegenüber herkömmlichen metallischen Alternativen und Kugelumlaufspindeln mehrere Vorteile:

Die trockenlaufenden Kunststoff-Muttern enthalten Festschmierstoffe und machen während ihrer gesamten Lebensdauer den Einsatz externer Schmiermittel überflüssig. Dies reduziert den Wartungsaufwand und trägt gleichzeitig zu einem hygienischeren Betrieb in medizinischen Umgebungen bei.

Das reibungsarme Design verbessert die Bewegungsgleichmäßigkeit und minimiert den Bedarf an Reibungskompensation bei der Motorabstimmung.

Für SS Innovations ist ein entscheidender Vorteil auch die Möglichkeit, die Lösung an die kompakten Abmessungen anzupassen, die für die Roboterinstrumente erforderlich sind. Im Vergleich zu Alternativen mit Kugelumlaufspindeln bieten die dryspin Baugruppen eine wirtschaftlichere Lösung bei gleichbleibender Präzision und Zuverlässigkeit, wie sie für anspruchsvolle chirurgische Eingriffe erforderlich sind.

Der Wechsel auf dryspin trägt nun zur Präzision und Leistung des chirurgischen Robotersystems bei und hilft Chirurgen dabei, komplexe Eingriffe sicher durchzuführen, während gleichzeitig der Wartungsaufwand für die Geräte reduziert wird.