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Der Markt für medizinische Ausrüstung bietet Wachstumschancen

Die Bevölkerungszunahme, das Wirtschaftswachstum in Schwellenländern und der zunehmende Anteil älterer Menschen in Industrieländern erzeugen für die weltweite Medizinindustrie eine stabile Nachfrage, vor allem aber auch ein Wachstumspotenzial.  Länder mit hohem Pro-Kopf-Einkommen, gut entwickelten Gesundheitssystemen und medizinischen Einrichtungen wie die USA, Westeuropa und Japan besitzen im Bereich der medizinischen Geräte einen Marktanteil von nahezu 80 %. Das hohe Maß an Risikomanagement sowie der große zeitliche und finanzielle Entwicklungsaufwand für medizinische Geräte führen dazu, dass die meisten Marktanteile von großen Herstellern in den USA und Europa gehalten werden. Gleichzeitig ist dieser Markt als Bereich mit hohem Wertschöpfungspotenzial anzusehen. In Anbetracht der Preisbeschränkungen in Entwicklungsländern und der Initiativen zur Senkung der Gesundheitskosten in Industrieländern sind große Hersteller heute zunehmend bemüht, die Kosten durch globale Übernahmen zu senken. Immer mehr Unternehmen streben in Zusammenarbeit mit Herstellern, medizinischen Einrichtungen und Forschungsinstituten in den USA und Europa die Erschließung neuer Märkte an, insbesondere in den asiatischen Entwicklungsländern. Hierzu zählt insbesondere China, wo der Bedarf an Medizintechnik am stärksten steigt. Dabei beschleunigt sich die Globalisierung der Produktionsstätten im gleichen Maß, wie es vormals in der Automobilindustrie zu beobachten war. Weil sich medizinische Geräte aber von pharmazeutischen Produkten unterscheiden, müssen Strukturen geschaffen werden, die es ermöglichen, die kollaborativen Vertriebsaktivitäten und den Erhalt medizinischer Zulassungen in den einzelnen Regionen zu vereinfachen und die Fähigkeiten medizinischer Mitarbeiter zu verbessern.

Die Entwicklung der Schwellenländer und die Altersverschiebung in den Industrieländern sind Treiber des Marktwachstums

Das aktuelle Bevölkerungswachstum und das wachsende Pro-Kopf-Einkommen in Schwellenländern haben die Nachfrage nach Haushaltsgeräten und Kraftfahrzeugen schnell ansteigen lassen. Im gleichen Zug weist die stetige Verbesserung beim Lifestyle auf eine erhöhte Nachfrage in diesen Ländern hin. Prognosen zufolge wird sich in führenden Ländern die Alterungsrate von 2015 bis 2030 mehr als verdoppeln, sodass ein stetiges Wachstum der Nachfrage nach medizinischen Geräten und technischen Innovationen zu erwarten ist. Zugleich verbessern aktuelle Entwicklungen in der Medizintechnik, die speziell auf die alternde Bevölkerung ausgerichtet sind, die Lebensqualität älterer Menschen. Damit wird künftig auch die Nachfrage nach regenerativer Medizin mit dem Schwerpunkt Wiederherstellung und Aufrechterhaltung motorischer Funktionen weiter ansteigen.

Messgeräte

Messgeräte für biologische Phänomene (CT, MRT etc.)
Inspektions- und Analysegeräte für Proben, Diagnosesysteme etc.

Implantate und Spezialinstrumente

Implantate für künstliche innere Organe und Assistenzsysteme Behandlungsgeräte, chirurgische Instrumente etc.

Werkstoffe für die Medizintechnik und ihre Bearbeitung

Achtzig Prozent der im Medizinbereich nachgefragten, spanend bearbeiteten Produkte beziehen sich auf Implantate (Gelenk- und Dentalprothesen) sowie traumatologische und chirurgische Instrumente aus schwer bearbeitbaren Werkstoffen wie Titan-, Edelstahl- und Kobalt-Chrom-Legierungen. Anders als herkömmliche Erzeugnisse müssen diese medizinischen Produkte aus zugelassenen Werkstoffen mit hochspezifischen Eigenschaften bestehen. Vergleichbar sind diese Materialien denen, die für die Herstellung von Flugzeugteilen eingesetzt werden. Auch sie werden aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit ausgewählt. In jüngster Zeit hat die Nachfrage nach immer leichteren und länger haltbaren Implantaten zu einem Wechsel von Titan- hin zu Kobalt-Chrom-Legierungen geführt. Diese Kobalt-Chrom-Legierungen weisen eine sehr hohe mechanische Festigkeit auf, haben jedoch den Nachteil, dass sie sich im Vergleich zu Titanlegierungen nur sehr schwer bearbeiten lassen. So verkürzen Kobalt-Chrom-Legierungen die Nutzungsdauer von Schneidwerk-zeugen gegenüber Titanwerkstoffen auf ein Drittel. Neben Titan- und Kobalt-Chrom-Legierungen werden für medizinische Ausrüstungen auch immer häufiger CFRP- und Keramikwerkstoffe eingesetzt. Die permanente Entwicklung neuer Werkstoffe, die damit deutlich wird, stellt für die spanende Bearbeitung eine große Herausforderung dar.

Gefertigte Teile und vorrangige Materialien für die regenerative Therapie

Werkstoffe der Medizintechnik, die mit Werkzeugen von Mitsubishi Materials zerspant werden

Die schwer zerspanbaren, speziell geformten Teile für medizinische Geräte stellen die Bearbeitung vor komplexen Herausforderungen. Die Erhöhung der Bearbeitungseffizienz und die Verlängerung der Produktlebensdauer erfordern eine ganzheitliche Betrachtung der Prozesse, angefangen bei CAD/CAM-Programmen bis hin zu den Schneidwerkzeugen.

Kobalt-Chrom-Legierungen

Von den Werkstoffen, die zur Herstellung medizinischer Geräte eingesetzt werden, sind Kobalt-Chrom-Legierungen am schwierigsten zu zerspanen. Allerdings weisen sie gegenüber Titanlegierungen eine höhere Abriebfestigkeit auf und tragen so zur Verlängerung der Produktlebensdauer bei. Dies ermöglicht die Herstellung dünner Produkte wie Gleitflächen in Gelenkprothesen und kleiner Teile wie Wirbelsäulenimplantate und Schrauben. Außerdem zeichnen sich Kobalt-Chrom-Legierungen durch hohe Zugfestigkeit aus und lassen sich problemlos verschweißen. Aus diesen Gründen müssen bei der Zerspanung Werkzeuge mit hoher Verschleißfestigkeit eingesetzt werden.

Titanlegierungen

Die Titanlegierung Ti-6Al-4V ist aufgrund ihrer hervorragenden Biokompatibilität der am häufigsten verwendete Werkstoff in der Medizintechnik. Titan hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, was bei der Zerspanung zu hohe Temperaturen führt. Aus diesem Grund müssen Werkzeuge mit hoher Wärmefestigkeit eingesetzt sowie Geometrien verwendet werden, welche die Wärmeentwicklung reduzieren.

Edelstähle

Edelstähle werden häufig für die Fertigung von Kleinteilen eingesetzt. Austenitische rostfreie Stähle (SUS315L/SUS317L) und ausscheidungshärtende rostfreie Stähle (SUS630) haben völlig unterschiedliche Zerspanungseigenschaften. So ist das Tieflochbohren in austenitische Edelstähle sehr kompliziert, was mit der Form der erzeugten Späne und ihrem Abtransport zusammenhängt.