Reines Wasser ist die Grundlage einer Dialysebehandlung. In der Medizintechnik kommt dabei der Umkehrosmose eine Schlüsselrolle zu: Die Technologie filtert Verunreinigungen aus dem Wasser, indem sie Wasser mit Druck durch eine Membran presst, die nur Wassermoleküle hindurchlässt.

Das US-Unternehmen Ameriwater, Spezialist für Wasseraufbereitung, beauftragte Fidica mit der Konstruktion und Fertigung von Druckrohren aus Edelstahl für die Umkehrosmose. Damit das Verfahren zur Reinwassergewinnung zuverlässig funktioniert, müssen die eingesetzten Druckrohre höchste Anforderungen an Sicherheit, Hygiene und Beständigkeit erfüllen. Als Experte im Bereich Medizintechnik verfügt Fidica über das umfassende Knowhow, um Produkte nach diesen Kriterien und mit geringen Fertigungstoleranzen herzustellen. Dank der langjährigen Erfahrung im Bereich der Umkehrosmose-Druckrohre dauerte die Zeitspanne von der ersten Skizze bis zum erfolgreichen Test lediglich vier Monate. Fidica sieht dabei vor allem auch die enge Verzahnung der Arbeitsschritte als Erfolgsfaktor – von der Konstruktion, Materialauswahl und Beschaffung über die Fertigung und Montageplanung bis hin zu mehreren Tests. CEO Christian Ziegler erklärt: „Unsere flexible und verzahnte Arbeitsweise ermöglichte uns, schnell zu überprüfen, ob sich die geplante Konstruktion auch in der Realität umsetzen lässt – sowohl technisch als auch wirtschaftlich.“ Dafür arbeiten die Konstrukteure direkt mit der Fertigung zusammen. „Das Team stellt gemeinsam sicher, dass Pläne funktionieren und ein Produkt nicht unnötige Zeit in der Fertigung kostet, sondern zeit- und kosteneffizient bei höchster Qualität gefertigt wird.“

Planung und Konstruktion

Gemäß den Anforderungen von Ameriwater lag der Fokus von Fidica bei der Auswahl von Material, Konstruktion und Bearbeitungsmethode auf hoher Qualität und Sicherheit: Das neu gefertigte Edelstahl-Druckrohr sollte den Belastungen der Umkehrosmose in einer Dialyseanlage dauerhaft standhalten. Neben dieser mechanischen Belastbarkeit stellte Fidica auch Korrosionsbeständigkeit und hygienische Anforderungen an die Oberflächensauberkeit sicher. Dabei profitiert das Projekt von Fidicas Erfahrungswerten mit Druckrohren für Umkehrosmosgeräte. So schuf die sorgfältige Auslegung mit geeigneten Sicherheitsfaktoren in der Planung und Konstruktion die Basis für ein zuverlässiges und langlebiges Produkt: Wichtig dabei war etwa auch die korrekte Dimensionierung (hier nach amerikanischen Anforderungen) des Druckrohrs mit minimaler Toleranz bei der Rundung sowie beim Verzug durch das Schweißen. Außerdem durften keinerlei Toträume (Räume, in denen sich Bakterien sammeln könnten) entstehen – ein bei medizinischen Konstruktionen unerlässlicher Aspekt.

Orbitalschweißen von Edelstahl

Ein zentraler Erfolgsfaktor in der Fertigung war die Auswahl der passenden Schweißmethode. Fidica entschied sich gegen Bördeln und wählte stattdessen die Methode des Orbitalschweißen, da sonst die Qualität des Produkts hätte leiden können. „Bördeln von Edelstahl birgt mehrere Gefahren, etwa erhöhte Bruchgefahr oder eine mögliche Verformung der Bördelkante. Kerb- und Spannungsrisse sowie der Härteverzug im Anschluss an die Umformung sind weitere erhebliche Risiken“, erklärt Christian Ziegler.

Das Orbitalschweißen wurde speziell für rotationssymmetrische Bauteile wie Rohre entwickelt und ist zum Verbinden von Rohren oder Einschweißen in Rohrböden ideal. Diese Methode hat gleich mehrere Vorteile: Beim Orbitalschweißen dreht sich das Rohr an der Elektrodeneinheit vollautomatisch vorbei. Dadurch lässt sich die eingebrachte Wärme über den gesamten Umfang sehr gleichmäßig verteilen. Im Gegensatz zum manuellen Schweißen entstehen keine „Hot Spots“, die lokal mehr Spannung verursachen. Auch die beim Abkühlen entstehenden innere Spannungen im Material, die häufig zum „Krummziehen“ führen, lassen sich mit diesem Verfahren und der richtigen Anwendung vermeiden – das Rohr bleibt formstabil, die Nähte bleiben hygienisch einwandfrei und mechanisch zuverlässig.

Mithilfe eines Mikroprozessors stellte Fidica die Schweißparameter wie die Schweißgeschwindigkeit nach Erfahrungswerten und den spezifischen Anforderungen exakt ein – ein Vorgang mit höchster Präzision. Da die Werte gespeichert werden können, ist der Vorgang ganz einfach immer wieder reproduzierbar.

Der Einsatz modernster Schweißgeräte und wertiger Materialien der Medizintechnik garantieren eine hohe Nahtqualität. Das Ergebnis sind präzise, saubere Schweißnähte ohne nennenswerte Verformung (Verzug) durch die beim Schweißen entstehende Hitze und ohne Korrosionsrisiken – wesentliche Voraussetzungen für Zuverlässigkeit und Belastbarkeit.

Montage und Tests

Dank des präzise abgestimmten Konstruktions- und Schweißprozesses mit engsten Toleranzen konnte Fidica nach Fertigung die Membran problemlos einbauen – die gesamte Montage verlief reibungslos. Bevor die Druckrohre verschickt und in den Betrieb bei Ameriwater gehen konnten, durchliefen sie ein umfassendes Testprogramm mit drei zentralen Bausteinen:

• Lebensdauertest mit Lastwechseln: Dabei wurde die Dauerbelastung unter realistischen Bedingungen nachgestellt. Über viele tausend Lastwechsel hinweg mussten die Rohre dem vorgesehenen Betriebsdruck standhalten, um ihre Eignung für den klinischen Einsatz nachzuweisen.

• Maximaldrucktest: Hierbei wurden die Rohre weit über die vorgesehenen Betriebswerte hinaus belastet. Selbst unter diesen Extrembedingungen zeigten sie keine Schwächen.

• Helium-Dichtprüfung: Dieses Verfahren spürt selbst kleinste Undichtigkeiten zuverlässig auf und belegt die absolute Dichtigkeit der Schweißnähte und Rohrverbindungen.

Die fertigen Druckrohre durchliefen alle Tests einwandfrei - die Kombination dieser Prüfungen bestätigte eindrucksvoll die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Langlebigkeit der von Fidica gefertigten Druckrohre.

Technisches Knowhow

Mit der erfolgreichen Umsetzung dieses Projekts hat Fidica gezeigt, dass höchste technologische Ansprüche und ein enger Zeitplan kein Widerspruch sein müssen. Die Verbindung von moderner Orbitalschweißtechnik, fundierter Auslegung und umfassenden Tests führte zu einem Ergebnis, das sowohl die hohen Anforderungen der Medizintechnik erfüllt als auch die wirtschaftlichen Erwartungen des Kunden übertraf. So entstand in kürzester Zeit ein sicheres, langlebiges und wirtschaftlich überzeugendes Produkt.

www.fidica.de

Info

Eine Umkehrosmoseanlage trennt Verunreinigungen von Wasser, indem sie Wasser mit Druck durch eine Membran presst, die nur Wassermoleküle hindurchlässt. Das Ergebnis ist reines Wasser (Permeat), während Salze, Partikel und andere Stoffe im Konzentrat zurückgehalten und abgeleitet werden. Dieser Prozess entfernt effektiv eine Vielzahl von Schadstoffen wie Schwermetalle, Medikamentenrückstände, Bakterien und Viren aus dem Wasser.