Verbessertes Hören durch individualisierte Hörgeräte

Additive Manufacturing wird von der Sonova AG für die kundenindividuelle Massenproduktion von Hörgeräten eingesetzt. Für eine weltweite Belieferung nutzt die Sonova AG ein verteiltes Produktionsnetzwerk, das aus mehreren Produktionsstätten in verschiedenen Teilen der Welt besteht.

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Swiss AM Guide

Showcase (reales Anwendungsbeispiel)

In der Hörgeräteindustrie wird Additive Manufacturing seit Anfang 2000 für die Herstellung maßgeschneiderter Hörgeräte eingesetzt. Ein Hörgerät hilft einer hörgeschädigten Person, diesen Hörverlust durch selektive Verstärkung des Schalls auszugleichen. Additive Manufacturing erlaubt es, die Form dieser Geräte zu individualisieren und an die spezifische Geometrie des Hörkanals des Kunden anzupassen.

Im Laufe der Zeit ist dieser Anwendungsfall für die additive Fertigung ausgereift und heute werden kundenspezifische Hörgeräte weltweit in sehr großen Stückzahlen verkauft. Für den Siegeszug von additiver Fertigung gibt es eine Reihe von Treibern. Erstens sollten Hörgeräte so klein wie möglich sein, einen guten Tragekomfort bieten und alle notwendigen elektronischen Komponenten integrieren. Zweitens fordern Kunden aus verschiedenen Teilen der Welt eine kurze Lieferzeit. Drittens erwarten Kunden und Hörgeräteakustiker eine Auswahl an verschiedenen Funktionen, optischer Erscheinung und anderen anpassbaren Optionen.

Digitalisierter Prozess mit eigens dafür entwickelter Software

Die Sonova AG, ein Schweizer Unternehmen, das auf Hörgeräte-Lösungen spezialisiert ist, begegnet diesen Marktanforderungen mit ihren Marken Phonak, Unitron und Hansaton mit einem dezentralen Netzwerk von Produktionsstätten und einem...

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In der Hörgeräteindustrie wird Additive Manufacturing seit Anfang 2000 für die Herstellung maßgeschneiderter Hörgeräte eingesetzt. Ein Hörgerät hilft einer hörgeschädigten Person, diesen Hörverlust durch selektive Verstärkung des Schalls auszugleichen. Additive Manufacturing erlaubt es, die Form dieser Geräte zu individualisieren und an die spezifische Geometrie des Hörkanals des Kunden anzupassen.

Im Laufe der Zeit ist dieser Anwendungsfall für die additive Fertigung ausgereift und heute werden kundenspezifische Hörgeräte weltweit in sehr großen Stückzahlen verkauft. Für den Siegeszug von additiver Fertigung gibt es eine Reihe von Treibern. Erstens sollten Hörgeräte so klein wie möglich sein, einen guten Tragekomfort bieten und alle notwendigen elektronischen Komponenten integrieren. Zweitens fordern Kunden aus verschiedenen Teilen der Welt eine kurze Lieferzeit. Drittens erwarten Kunden und Hörgeräteakustiker eine Auswahl an verschiedenen Funktionen, optischer Erscheinung und anderen anpassbaren Optionen.

Digitalisierter Prozess mit eigens dafür entwickelter Software

Die Sonova AG, ein Schweizer Unternehmen, das auf Hörgeräte-Lösungen spezialisiert ist, begegnet diesen Marktanforderungen mit ihren Marken Phonak, Unitron und Hansaton mit einem dezentralen Netzwerk von Produktionsstätten und einem digitalen Herstellungsprozess. Der Gesamtprozess für Im-Ohr-Hörgeräte beginnt mit der Erfassung des Hörkanals eines Kunden durch einen Silikonabdruck. Neben diesem Abdruck definiert ein Hörgeräteakustiker die erforderlichen Funktionskomponenten hinsichtlich der Akustik, wie z.B. die Lautsprechergröße. Darüber hinaus ergänzt der Kunde zusätzliche Angaben wie z.B. Art der Ausstattung (Batterie, Telefonspule), Farbe und Lackierung. Zusammen mit der Anforderungsliste wird der Silikonabdruck an eine lokale Produktionsstätte der Sonova AG geschickt.

Das Laserscanning des Silikonabdrucks digitalisiert die Geometrie der Ohrkanalgeometrie eines Kunden. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die anatomischen Unterschiede zwischen den Individuen im Allgemeinen recht groß sein können. Die Anpassung der Form auf Basis des 3D-Scans ermöglicht daher einen verbesserten Tragekomfort und eine bessere Passform. Die erzeugte Punktewolke dient als Grundlage für die Modellierung des individuellen Hörsystems. Die Aufgabe des Modellierers ist es, die Form des Hörgerätes zu entwerfen und die elektronischen Komponenten darin zu platzieren. Für diesen Prozessschritt hat die Sonova AG zusammen mit der Firma Materialise eine eigene Rapid Shell Modelling (RSM) Software entwickelt. Die Design-Automatisierungssoftware führt den Modellierer Schritt für Schritt durch den Shell-Design-Prozess. Es bietet Funktionen zur Erkennung der Ohr-Anatomie und beschleunigt so den Designprozess und ermöglicht die automatische Erstplatzierung von elektronischen Bauteilen. Darüber hinaus ermöglicht die Software dem Unternehmen, seinen Kunden Vorteile zu bieten, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht möglich sind, wie z.B. akustisch optimierte Lüftungsschlitze, die auf der Grundlage individueller akustischer Anforderungen für jeden Kunden maßgeschneidert werden.

Produktion mittels Direct Light Processing

Nach der Gestaltung der Schale des Hörgerätes wird es mittels Direct Light Processing (DLP) auf Basis der Vat-Polymerisation hergestellt. Die Technologie nutzt eine Lichtquelle, um Acrylharz auszuhärten und zu härten. Im Vergleich zur Stereolithographie (SLA) wird das Harz nicht durch einen einzelnen Strahl ausgehärtet, sondern durch die gleichzeitige Projektion eines einzigen Bildes für eine bestimmte Schicht. DLP-Drucker haben den Vorteil, dass sie Teile in kurzer Bauzeit und zu reduzierten Kosten mit hoher Präzision, Prozessstabilität und guten Materialeigenschaften herstellen können. Typische Wandstärken der Schale reichen von 0,5 bis 0,7 mm. Darüber hinaus ermöglicht DLP eine große Auswahl an Farben. Die Sonova AG bietet deshalb über zehn verschiedene Materialien für Hörgeräte an. Für ein bestimmtes Material können mehrere Schalen in wenigen Stunden bedruckt werden. Nach dem Druckprozess werden die Schalen von der Bauplatte getrennt und die Trägerstrukturen entfernt. Ein Nachhärtungsschritt bewirkt die Endaushärtung des Harzes. Eine Qualitätskontrolle stellt die Unversehrtheit der gedruckten Schalen sicher.

Für die Endmontage des Hörgerätes legt ein Operator die spezifizierten elektronischen Komponenten in die Schale. Vorgefertigte Elektronikbausätze und Layoutanweisungen beschleunigen die manuelle Positionierung. Nachdem alle Komponenten in die Schale integriert sind, wird sie geschlossen und abgedichtet. Das Aufbringen einer transparenten Lackierung verbessert das optische Erscheinungsbild und ermöglicht eine Feinabstimmung der Retention des Hörgerätes. Die Kennzeichnung mit einer Seriennummer ermöglicht die Rückverfolgbarkeit des Medizinproduktes. Eine abschließende Qualitätskontrolle prüft die akustischen und optischen Eigenschaften des Gerätes. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass es sich nicht nur um die geometrische Personalisierung eines Hörgerätes handelt, sondern auch um die akustischen Einstellungen, die auf den Grad der Hörminderung des Kunden und die Beurteilung durch einen Hörgeräteakustiker zugeschnitten sind. Das Endprodukt wird innerhalb von ein bis fünf Tagen an einen Kunden ausgeliefert.

Ein dezentrales, globales Produktionsnetzwerk

Um eine so schnelle Lieferung zu erreichen, bedient sich die Sonova AG eines dezentralen Produktionsnetzwerks, das aus mehreren Produktionsstätten in verschiedenen Teilen der Welt besteht. Jede lokale Einrichtung verfügt über mehrere DLP-Drucker, um Hörgeräte mit der beschriebenen Prozesskette an regionale Kunden auszuliefern. Um einen kontinuierlicheren Produktionsfluss zu erreichen und die Flexibilität zu erhöhen, werden Aufträge in Kleinserien mit mehreren kleinen DLP-Druckern gedruckt. Im Allgemeinen muss die Druckergröße und -anzahl der erforderlichen lokalen Kapazität entsprechen. Insgesamt bietet ein weltweites, dezentrales Netzwerk von lokalen Produktionsstätten ein hohes Maß an Flexibilität, vereinfacht die Logistik und ermöglicht kurze Durchlaufzeiten für maßgeschneiderte Hörgeräte.

Vor kurzem hat die Sonova AG die Einführung neuer Lösungen für Hörgeräte mit Metallgehäuse angekündigt. Diese Schalen werden durch Laserschmelzen aus Titan hergestellt. Die exzellente Biokompatibilität des Materials ermöglicht den Einsatz für Kunden, die allergisch auf typische Acryl-Otoplastikmaterialien reagieren. Die Fertigung der Schale aus Metall ermöglicht eine reduzierte Wandstärke von nur 0,2 mm, wodurch größere Lautsprecher oder Batterien bei gleicher Grösse integriert werden können oder Hörgeräte noch kleiner und diskreter werden. In Zukunft wird es interessant sein zu sehen, wie sich Fortschritte in der additiven Fertigung auf Hörgeräteanwendungen auswirken und diese weiter verbessern werden.

 

 



Dienstleistungsgruppen

Forschung und Entwicklung
    Andere

Anwendungsfeld

Konsumgüter und Lifestyle

Kunde

Sonova AG

Verwendete Technologien

Laser Melting
Stereolithography

Verwendete Materialien

Plastic / Acrylate
Metal

Fokusthema

Kunden- und patientenspezifische Lösungen

Galerie

Anbieter, welcher diesen Showcase ermöglicht hat

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