Laboranwendungen, Mechanische Prüfungen und Test

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Entwicklung sicher absichern

Kleine Medizinprodukte stellen höchste Anforderungen an Funktion, Präzision und Zuverlässigkeit. Entwicklungsbegleitende Laboranwendungen und Tests sind dabei ein zentraler Erfolgsfaktor: Sie schaffen Transparenz, minimieren Risiken und sichern die Qualität bereits in frühen Entwicklungsphasen. Genau hier setzen wir mit unserer spezialisierten Dienstleistung an.

Wir führen maßgeschneiderte Laborprüfungen für mechanische, physikalische, chemische und funktionale Eigenschaften durch-abgestimmt auf die besonderen Anforderungen kleiner und hochintegrierter Medizinprodukte. Ob Materialcharakterisierung, Funktions-und Belastungstests, Dichtigkeitsprüfungen, Mikroskopie, klimatische Prüfungen oder spezielle Versuchsaufbauten. Unsere Laboranwendungen liefern präzise, reproduzierbare und nachvollziehbare Ergebnisse.

Dabei berücksichtigen wir regulatorische Vorgaben wie MDR sowie relevante Normen (z. B. ISO 13485, ISO 14971) bereits im Prüfkonzept. Durch entwicklungsbegleitende Tests lassen sich potenzielle Schwachstellen frühzeitig identifizieren, Designentscheidungen absichern und Iterationsschleifen gezielt verkürzen.

Ihr Vorteil: fundierte Entscheidungsgrundlagen, reduzierte Entwicklungsrisiken und eine beschleunigte Time to Market bei gleichzeitig höchster Produktsicherheit.

" Testen mit Präzision. Entwickeln mit Vertrauen. Marktreife mit Sicherheit. "

ÜBERSICHT

Wir entwickeln sichere, regulierungskonforme Systeme (IEC62304, IEC60601-1, ISO14971 etc.) und bringen sie schneller durch internationale Zulassungen (MDR, 510K etc.).

hot icon Schwingfestigkeitsprüfung

Dauerfestigkeit unter Beweis stellen

Die Schwingfestigkeitsprüfung (auch Dauerfestigkeits- oder Wöhlerprüfung) untersucht das Verhalten von Werkstoffen und Bauteilen unter wiederholten, wechselnden Belastungen. Über Tausende bis Millionen Lastwechsel wird ermittelt, wie lange ein Bauteil standhält, bevor ein Bruch auftritt oder eine definierte Grenzlastwechselzahl erreicht ist.

Besonders relevant für flüssigkeits und luftführende Systeme: Pen Mechanismen, Pumpenkomponenten und Ventile werden im Alltag millionenfach betätigt die Schwingfestigkeitsprüfung sichert ihre Langlebigkeit ab.

Prüfziele:

  • Ermittlung der maximalen Lastwechselzahl bis zum Versagen
  • Bestimmung der kritischen Spannungsamplitude
  • Validierung der Lebensdauer unter dynamischen Belastungen
  • Grundlage für Zuverlässigkeitsaussagen gemäß ISO 13485

Anwendungsbeispiele: Insulinpen-Mechanismen, Pumpenmembranen, Dosierventile, Federelemente in Drug Delivery Systemen.

Zuverlässige Funktion – validiert und dokumentiert

Die Funktionsprüfung verifiziert, ob ein Medizinprodukt alle vorgesehenen Funktionen zuverlässig erfüllt. Dabei wird das Produkt in einem realistischen oder simulierten Einsatzumfeld getestet von der Einzelfunktion bis zum kompletten Anwendungszyklus.

Bei GPE: Fokusprodukten: Wir prüfen die korrekte Dosierung von Insulinpens, die Förderleistung von Pumpen, die Dichtigkeit von Ventilen und das Ansprechverhalten pneumatischer Systeme.

Prüfziele:

  • Sicherstellen, dass alle Komponenten wie spezifiziert arbeiten
  • Erkennen von Fehlern, Abweichungen oder Grenzwertüberschreitungen
  • Bestätigung der Freigabereife für klinische Studien oder Serienproduktion
  • Dokumentation für regulatorische Anforderungen (MDR, ISO 13485)

Anwendungsbeispiele: Autoinjektoren, Infusionspumpen, Beatmungsgeräte, CPAP-Systeme

Lebensdauer durch systematische Verschleißanalyse sichern

Die Schwingfestigkeitsprüfung (auch Dauerfestigkeits oder Wöhlerprüfung) untersucht das Verhalten von Werkstoffen und Bauteilen unter wiederholten, wechselnden Belastungen. Über Tausende bis Millionen Lastwechsel wird ermittelt, wie lange ein Bauteil standhält, bevor ein Bruch auftritt oder eine definierte Grenzlastwechselzahl erreicht ist.

Besonders relevant für flüssigkeits- und luftführende Systeme: Pen Mechanismen, Pumpenkomponenten und Ventile werden im Alltag millionenfach betätigt die Schwingfestigkeitsprüfung sichert ihre Langlebigkeit ab.

Prüfziele:

  • Ermittlung der maximalen Lastwechselzahl bis zum Versagen
  • Bestimmung der kritischen Spannungsamplitude
  • Validierung der Lebensdauer unter dynamischen Belastungen
  • Grundlage für Zuverlässigkeitsaussagen gemäß ISO 13485

Anwendungsbeispiele: Insulinpen Mechanismen, Pumpenmembranen, Dosierventile, Federelemente in Drug Delivery Systemen.

Belastbarkeit präzise bestimmen

Die Festigkeitsprüfung dient der Ermittlung der mechanischen Belastbarkeit von Materialien und Bauteilen. Wir bestimmen, welche Kräfte, Spannungen oder Drücke ein Werkstoff aushält, bevor plastische Verformung oder Bruch eintritt.

Im Kontext von Drug Delivery: Gehäuse von Pens müssen Sturzbelastungen standhalten, Kartuschen müssen den Betriebsdruck sicher aufnehmen wir liefern die belastbaren Daten.

Prüfziele:

  • Ermittlung der maximalen Tragfähigkeit und Bruchgrenze
  • Bestimmung von Materialkennwerten (Zugfestigkeit, Streckgrenze, E-Modul)
  • Validierung der konstruktiven Auslegung
  • Nachweis der Eignung für spezifizierte Belastungsprofile

Typische Prüfverfahren: Zugprüfung, Druckprüfung, Biegeprüfung, Torsionsprüfung

Anwendungsbeispiele: Pen Gehäuse, Kartuschen, Pumpengehäuse, Konnektoren

Reale Bewegungsabläufe reproduzierbar simulieren

Nachfahrversuche simulieren den tatsächlichen Bewegungsablauf eines Medizinprodukts, um das Bauteilverhalten unter realistischen Betriebsbedingungen zu prüfen. Typische Bewegungen wie Betätigen, Dosieren, Schwenken oder Injizieren werden über viele Zyklen reproduziert.

Für Pen-Systeme und Pumpen: Wir simulieren den kompletten Anwendungszyklus vom Aufziehen der Dosis über die Injektion bis zum Zurücksetzen des Mechanismus.

Prüfziele:

  • Überprüfung der Funktionsfähigkeit unter realistischen Betriebsabläufen
  • Erkennung von Verschleiß, Materialermüdung oder Fehlfunktionen über die Lebensdauer
  • Absicherung, dass das Produkt die geplante Anwendungszahl sicher besteht
  • Validierung der Produktspezifikationen

Anwendungsbeispiele: Pen Betätigungsmechanismen, Pumpenzyklen, Ventilschaltungen, Injektorauslösung

Produktzuverlässigkeit unter allen Bedingungen

Die Umweltsimulation umfasst Prüfverfahren, bei denen Medizinprodukte künstlichen Umweltbedingungen ausgesetzt werden, um ihre Beständigkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu validieren. Ziel ist es, reale Transport-, Lager- und Einsatzbedingungen nachzustellen.

Besonders kritisch für Drug Delivery: Insulinpens und Infusionspumpen werden weltweit eingesetzt von arktischen Temperaturen bis zu tropischer Feuchtigkeit müssen sie zuverlässig funktionieren.

Simulierte Umwelteinflüsse:

  • Temperatur: Hitze, Kälte, Thermoschock, zyklische Belastung
  • Feuchtigkeit: Kondensation, hohe Luftfeuchtigkeit, Wasserdampf
  • Strahlung: UV Strahlung, Lichtalterung
  • Korrosion: Salzsprühnebel, chemische Einwirkungen
  • Mechanisch: Vibration, Schock, Transport und Fallsimulation
  • Kontamination: Staub, Schmutz, Flüssigkeitseinwirkung

Anwendungsbeispiele: Transport und Lagervalidierung, Klimazonentests, Verpackungsqualifikation

Die realen Belastungen kennen und verstehen

Die Betriebslastenmessung erfasst die tatsächlich auftretenden Kräfte, Momente und Belastungen an einem Bauteil während des realen Betriebs. Diese Daten sind essenziell, um Konstruktionen zu validieren und Simulationsmodelle zu verifizieren.

Für unsere Kernprodukte: Wir messen Betätigungskräfte an Pens, Druckverläufe in Pumpen, Strömungswiderstände in Schlauchsystemen und mechanische Belastungen an Injektoren.

Typische Messgrößen:

  • Kräfte und Momente (Betätigung, Auslösung, Rückstellung)
  • Drücke und Durchflüsse (statisch und dynamisch)
  • Beschleunigungen und Vibrationen
  • Temperaturen im Betrieb
  • Dehnungen und Spannungen (via DMS)

Prüfziele:

  • Ermitteln der realen Lasten und Belastungsprofile
  • Verbesserung und Validierung von Konstruktionen
  • Verifizierung von FEM Simulationen
  • Grundlage für Lebensdaueranalysen und Optimierungen

Anwendungsbeispiele: 

Injektionskraftmessung, Pumpendruckprofile, Handhabungskräfte

Präzise Dehnungsmessung für belastbare Daten

Unter einer DMS Applikation versteht man das fachgerechte Aufbringen und Anschließen von Dehnungsmessstreifen (DMS) auf einem Bauteil, um mechanische Belastungen wie Dehnung, Spannung oder Kraft hochpräzise messen zu können.

GPE-Expertise: Unsere Physiker und Messtechniker beherrschen die Applikation auch auf kleinsten Bauteilen essenziell für die Instrumentierung von Pen Komponenten und Mikrofluidik-Systemen.

Applikationsschritte:

  • Oberflächenvorbereitung: Schleifen, Reinigen, Entfetten für perfekte Haftung
  • DMS Positionierung: Exakte Platzierung an der Messstelle
  • Verklebung: Mit Spezialklebern für höchste Präzision und Temperaturbeständigkeit
  • Kontaktierung: Löten/Crimpen für rauscharme Signalübertragung
  • Schutz: Beschichtung gegen Feuchtigkeit, Temperatur und mechanische Einflüsse

Ziel: Hochgenaue, langlebige Messung der Belastungen im realen Betrieb als Grundlage für Betriebslastenmessungen, Strukturtests und Dauerfestigkeitsprüfungen.

Anwendungsbeispiele: 

Instrumentierung von Prototypen, Kraftmessung an Pen-Mechanismen, Spannungsanalyse an Gehäusen

Defekte erkennen, bevor sie kritisch werden

Die Risserkennung umfasst zerstörungsfreie Prüfverfahren, mit denen Risse, Haarrisse oder Materialfehler in Bauteilen sichtbar gemacht oder detektiert werden. Ziel ist die frühzeitige Erkennung von Schwachstellen bevor sie zu Ausfällen oder sicherheitskritischen Versagen führen.

Für medizinische Anwendungen: Die Integrität von druckführenden Komponenten in Pumpen und Pens ist sicherheitskritisch unsere Risserkennung deckt auch kleinste Defekte auf.

Verfügbare Prüfmethoden:

  • Visuelle Prüfung: Sichtkontrolle mit Lupe, Endoskop oder Kamera
  • Magnetpulverprüfung: Für ferromagnetische Materialien Risse durch magnetische Leckfelder sichtbar
  • Farbeindringprüfung (PT): Flüssige Farbe dringt in Risse ein und wird sichtbar gemacht
  • Ultraschallprüfung (UT): Aufspüren innerer und äußerer Risse durch Schallwellen
  • Wirbelstromprüfung (ET): Ideal für leitfähige Materialien und oberflächennahe Defekte
  • Röntgen-/CT Prüfung: Hochpräzise 3D Erkennung innerer Risse und Poren

Anwendungsbeispiele: 

Kartuschenprüfung, Schweißnahtinspektion, Druckbehälterprüfung, Gussteileanalyse