KMU-innovativ Effiziente und flexible Herstellung hydrophober Freiformflächen-Intraokularlinsen durch Fast-Tool-Servo-Diamantdrehen (F3IOL)

Problemstellung
Der Graue Star (Katarakt) ist die weltweit häufigste Erblindungsursache. Eine mögliche Behandlung ist eine nur wenige Minuten dauernde Operation, bei der die natürliche, eingetrübte Augenlinse entfernt und durch eine weiche Kunststofflinse ersetzt wird. Gleichzeitig ist die Korrektur einer Fehlsichtigkeit (z. B. Hornhautverkrümmung) mit einer individuell berechneten Linse möglich. Deren Herstellung ist zeitaufwändig, energie- und kostenintensiv. Bislang erfolgt die Linsenherstellung durch sogenanntes Plandrehen, bei dem eine Linse im Zentrum der Drehspindel befestigt und das Schneidwerkzeug langsam entlang und senkrecht zur Drehachse bewegt wird. Das Entwicklungspotenzial besteht im sogenannten Außenrunddrehen, bei dem mehrere Linsen auf einem Ring angeordnet und gleichzeitig sowie spezifisch bearbeitet werden können. Das Verfahren kombiniert eine korrektiv-individuelle und wirtschaftliche Herstellung.

Zielsetzung
Ziel des KMU-innovativ Projekts F3IOL ist die Entwicklung eines Fertigungsverfahrens zur Bearbeitung von hydrophoben, bei Körpertemperatur weichen, transparenten Kunststoffen zur maßgefertigten Linsenherstellung. Das Verfahren erlaubt die gleichzeitige Bearbeitung verschiedener individueller Optiken in einem Produktionslauf, bei dem mehrere Werkstücke auf einem Werkstückhalter fixiert werden und die Zerspanung beispielsweise durch Außenrunddrehen erfolgt.

Vorgehensweise
Für die innovative Ringanordnung wird eine spezielle Vakuumaufnahme entwickelt. Zur Bearbeitung schwingt das Schneidwerkzeug hochfrequent über einen sogenannten Fast-Tool-Servo mit bis zu 40-facher Erdbeschleunigung. Die benötigten Bewegungsmuster werden mit eigens dafür zu entwickelnder Software berechnet. Hierdurch ist die Fertigung mehrerer gleichartiger oder unterschiedlicher Linsen möglich. Im Anschluss wird die Mikrofräseinheit umgebaut, um die individuelle Außenkontur der Linsen zu realisieren. Eine zu integrierende Seriennummer stellt dabei sicher, dass die jeweilige Linse dem richtigen Patienten zugeordnet wird.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Das neue Verfahren ermöglicht die Herstellung individualisierter Intraokularlinsen für eine maßgeschneiderte Patientenversorgung. Der Produktionsprozess ist wirtschaftlicher als bisher und reduziert die Kosten für den Patienten. Die individuelle Linse wird so einem erweiterten Patientenkreis zugänglich. Das Fertigungsverfahren kann zum einen auf die Herstellung von wenigen Mikrometer dünnen Korrekturlinsen übertragen werden. Zum anderen ist der Einsatz in weiteren Branchen angestrebt, in denen Produkte mit hohen Anforderungen an individuelle Oberflächen in kleiner Stückzahl hergestellt werden, z. B. in der Lichttechnik sowie der Laseroptikfertigung.

• AMIPLANT GmbH
• Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien - IWT