Entwicklungszeit halbiert durch 3D-Visualisierung

Ist eine Linse zu dick, ist das Tragen nicht angenehm. Ist die Linse zu dünn, könnte sie reißen oder sich bei der Handhabung in Falten legen oder sich umstülpen. Eine standardisierte Konstruktionsplattform hilft, die Mitte zu treffen.
(Bildquelle: Bausch&Lomb)

„Weil wir mit hochentwickelter Optik zu tun haben, müssen unsere Designtools mit komplexen, mathematisch präzisen Oberflächen und Geometrien umgehen können“, sagt Robert Stupplebeen, Ingenieur Biomechanik bei  Bausch & Lomb, Rochester, USA. „Wir müssen die Krümmung der Linsenoberflächen visualisieren, die Linsendicke modulieren und bei jeder Linse zahlreiche kundenspezifische Designvariationen berücksichtigen.“ Daher habe der Vorstand des Unternehmens entschieden, die zuvor von den Technikern verwendeten 2D- und 3D-CAD-Tools durch eine standardisierte 3D-Plattform auszutauschen. Die Unigraphics- und Auto-CAD-Design-Software-Anwendungen wurden durch eine einzige 3D-Plattform ersetzt, die die Anforderungen des Unternehmens an die Modellierung, Oberflächenbearbeitung und Analyse erfüllt. Der Vorstand wollte dadurch die Ingenieure in die Lage versetzen, die Linsenleistungen und den Tragekomfort zu erhöhen – bei gleichzeitiger Automatisierung der Entwicklungsprozesse und Kontrolle der Kosten. Der Kontaktlinsenhersteller benötigte außerdem einen benutzerfreundlicheren Ansatz für das Arbeiten mit komplexen Oberflächen.

Das Unternehmen entschied sich für 30 Lizenzen der Solidworks-Premium-Software von Dassault Systèmes, Stuttgart. Die Wahl fiel auf diese Lösung, weil sie bedienerfreundlich ist, eine fortgeschrittene Oberflächenbearbeitung ermöglicht, Designkonfigurationstools anbietet und integrierte Module zur Konstruktionsanalyse, zur Simulation und zum Produktdatenmanagement (PDM) der Arbeitsgruppen beinhaltet. „Ein Techniker kann die Software leicht erlernen und bedienen”, so Stupplebeen.

Entwicklungszeit halbiert durch 3D-Visualisierung

Simulationen helfen in allen Bereichen der Konstruktion über alle Branchen, Bauteile und Werkzeuge zu optimieren.
(Bildquelle: Dassault Systèmes)

Weniger Materialverbrauch, höherer Tragekomfort

Vor der Implementierung der Software war eine Visualisierung von Kontaktlinsendesigns nur durch den Bau von Prototypen möglich. Durch die Software kann das Unternehmen nun virtuelle Kontaktlinsenmodelle aus allen Blickwinkeln umfassend untersuchen. Dieser Ansatz ist nicht nur effizienter und kostengünstig, er ermöglicht außerdem komfortablere Linsen: „Wir müssen sicherstellen, dass die von uns hergestellten Linsen perfekt auf die Augenlider des Trägers abgestimmt sind“, erklärt Stupplebeen. „Visualisierung und Simulation in 3D bringen erhebliche Vorteile mit sich: Sie helfen uns, die optimale Kontaktlinsenform zu finden, die sich abflacht und präzise auf das Auge passt. So kommt der Träger in den Genuss des besten Tragekomforts.“

Mit den Solidworks-3D-Designtools können die Techniker die Form der Kontaktlinse präzise anpassen. Dies ermöglicht es, neue Materialien einzusetzen und die Linsendicke zu kontrollieren, während die Entwicklungsdauer gleichzeitig um bis zu 60 Prozent sinkt. Und da die Techniker bei Bausch & Lomb das Design besser im Griff haben, sind weniger klinische Studien nötig, um Linsen zu entwickeln, die sauerstoffdurchlässiger sind und einen größeren Tragekomfort bieten.

„Die Herausforderung ist, das Dickenprofil der Linse zu ändern, um deren Tragekomfort zu verbessern – und gleichzeitig deren optische Eigenschaften zu erhalten“, sagt Stupplebeen. Ist eine Linse zu dick, sei das Tragen möglicherweise nicht angenehm. Ist die Linse jedoch zu dünn, könne sie reißen oder die Handhabung erschweren, etwa indem sie sich in Falten legt oder umstülpt. „Die Möglichkeit, mit Solidworks die Linsendicke mit der Dicken-Analysefunktion zu untersuchen, ist sehr wichtig für uns, damit wir bei ständig variierenden Materialzusammensetzungen am Tragekomfort und an der Orientierung der Linsen arbeiten können“, betont Stupplebeen.

Losgröße 1 mit automatisierter Linsenfertigung

Die Software ermöglicht außerdem Konstruktionstabellen-Konfigurationen. Das Unternehmen nutzt diese, um das Erstellen von Linsen-Designvarianten und assoziierten Werkzeugen mithilfe eines Grunddesigns zu automatisieren. Dies trägt nicht nur zu schnelleren Konstruktionszyklen bei, sondern ermöglichte es dem Unternehmen auch, in bestimmten Fällen die Zahl der benötigten Prototypen um 50 Prozent zu senken. „Unsere Linsendesigns sind in hunderten unterschiedlichen Varianten erhältlich, die sich beispielsweise hinsichtlich der verordneten Werte, Augengröße und Linsenform unterscheiden. Und jede Artikelposition besitzt unter Umständen 50 unterschiedliche Designparameter, die den Artikel einzigartig machen“, fügt Stupplebeen hinzu. „Durch Verwendung von Konstruktionstabellen in Solidworks können wir alle diese Designvarianten auf Grundlage des Originalmodells entwickeln, was Zeit und Geld spart.“

Zusätzliche Einsparungen erzielt das Unternehmen, indem es auch im Spritzguss und den Werkzeugen für die Kontaktlinsenfertigung mit Konfigurationen arbeitet: Für jede individuelle Linse wird eine Gießform verwendet, die anschließend recycelt wird. Die Automatisierung dieses Prozesses hilft Bausch & Lomb die Fertigungskosten unter Kontrolle zu halten.

Über den Autor

Jutta Treutlein

ist Corporate Publishing Project Manager bei Dassault Systèmes in Stuttgart.