Vortrag am MEDICA TECH FORUM, 16. November 2026
Von der Simulation zur Serie: wie wir eine Kupplung von 6 auf 4 mm Durchmesser verkleinert haben, bei gleicher Leistung und ohne Exportlizenz.
Aussendurchmesser, ein Drittel kleiner
Kippmoment des Prototyps: 1.12 mNm
NdFeB ohne schwere Seltene Erden statt SmCo
KURZFASSUNG
Ein MedTech-Hersteller will eine Blutpumpe auf einem Katheter in Serie bringen. Der Prototyp misst 6 mm und läuft mit SmCo-Magneten, die aus China eine Exportlizenz brauchen. Die Serie misst 4 mm und nutzt NdFeB ohne schwere Seltene Erden: Sie überträgt 1.12 mNm, 91 % des Prototyps, und das Signal am Hall-Sensor weicht nur 3.8 % ab.
Dazu umspritzt BOMATEC den Aussenmagneten ins Laufrad, qualifiziert den Prozess und sichert eine Versorgung ohne Exportlizenz ab.
Repräsentativer Fall, zusammengesetzt aus zwei BOMATEC-Projekten. Masse und Zahlen stammen aus einer Magnetfeldsimulation mit angenommener Geometrie, nicht aus Kundendaten. Auch der Messwert für den Modellabgleich ist angenommen.
AUSGANGSLAGE
Die Kupplung überträgt das Drehmoment vom Motor im geschlossenen Titangehäuse auf das Laufrad im Blut. Keine Welle führt durch die Wand, es gibt keine Wellendichtung im Blutpfad.
Ein Hall-Sensor im Motorflansch, 3 mm vor dem Magneten, liest am drehenden Feld Drehzahl und Blockieren ab. Bleibt sein Signal gleich, bleiben Auswertung und Validierung der Elektronik unverändert. Deshalb zählt das Feld am Sensor genauso wie das Drehmoment.
Aussendurchmesser, statt 6 mm beim Prototyp
Kippmoment innerhalb ±20 % des Prototyps, Feld am Hall-Sensor innerhalb ±5 %
NdFeB ohne schwere Seltene Erden (Dysprosium, Terbium, Gadolinium, Holmium), der Magnet übersteht die Prozesswärme
WARUM ES SCHWIERIG IST
Kleiner, gleich stark und lizenzfrei: Jede dieser Vorgaben verschärft die anderen. Deshalb müssen sie gemeinsam gelöst werden.
Magnetquerschnitt, wenn alle Masse mit dem Durchmesser von 6 auf 4 mm schrumpfen. Es braucht mehr Remanenz, als SmCo liefert: also NdFeB.
Flussdichte, die ein magnetisierter NdFeB-Magnet beim Umspritzen verliert. Seine Koerzitivfeldstärke sinkt mit der Temperatur zwei- bis dreimal so schnell wie bei SmCo.
Die übliche Abhilfe stellt die Koerzitivfeldstärke wieder her und bringt die Exportlizenz zurück.
DER WEG
01 · ENGINEERING
Bevor wir etwas ändern, bauen wir den 6-mm-Prototyp als Magnetmodell nach: Magnete, Titanwand, Laufradnabe und Hall-Sensor. Das Modell liefert 1.23 mNm Kippmoment und 37.4 mT am Sensor. Dann gleichen wir es mit einer Messung am realen Teil ab; in diesem repräsentativen Fall ist der Messwert angenommen.
Die Spülhülse liegt im Feld. Deshalb geben wir sie unmagnetisch vor: 316L statt eines magnetischen Stahls, denn für PEEK sind ihre Wände zu dünn. Ihren Einfluss prüfen wir mit FEM.
Model check: 37.4 mT simuliert, 38.6 mT gemessen (angenommener Wert). Abweichung −3.0 %.
02 · ENGINEERING
Wir variieren Innenmagnet, Ringdicke, Länge, Sorte, Polzahl und Segmente. Zwei Ziele gelten gleichzeitig: Kippmoment 0.98 bis 1.47 mNm und Feld am Sensor innerhalb ±5 %.
Einfach verkleinert bleiben 0.33 mNm. Vier Segmente oder vier Pole bringen Drehmoment, kosten aber 41 % bzw. 91 % Sensorsignal. Beide Ziele holt vor allem ein dickerer Aussenring zurück: Über ihm liegt nur noch die Spülhülse aus 316L, 0.15 mm dünn (Prototyp 0.5 mm Wand). Dazu kommen 7.5 statt 5 mm Länge für das Sensorsignal und die stärkste HRE-freie Sorte BMN-52SH.
Ergebnis: 1.12 mNm und −3.8 % am Sensor, der beste von 156 Kandidaten.
03 · EIGENE FERTIGUNG
Wir umspritzen den Aussenmagneten direkt ins Laufrad, in unserem Werk in Malaysia. Magnet, Spülhülse und Laufrad werden im selben Schuss gefügt und abgedichtet: kein Klebstoff, keine separate Dichtung im Blutpfad. Die Spülhülse aus 316L bildet die Aussenwand über dem Parylene-beschichteten Magneten, der Kunststoff schliesst die Stirnseiten.
Die Spülhülse geht als Einlegeteil in die Form, ihre Kanäle werden nach dem Umspritzen gelasert. Den Flussverlust von rund 10 % beim Umspritzen gleichen Sorte und Volumen aus.
04 · QUALITÄT
Neuer Magnetwerkstoff, neuer Prozess: IQ, OQ und PQ laufen erneut. Wir dokumentieren unseren Prozessschritt, auf Wunsch als vollständiges PPAP, und unterstützen Sie bis zur FMEA.
05 · LOGISTIK
Unser Werk in Malaysia spritzt, umspritzt, presst und montiert, ausserhalb Chinas. Gesinterte NdFeB-Magnete ohne schwere Seltene Erden brauchen keine Exportlizenz; auf Wunsch beziehen wir sie von Partnern ausserhalb Chinas.
Eine Kupplung, ein Sensormagnet, ein Aktor: überall dort, wo der Magnet schwieriger wurde als gedacht. Patrick Muschak, Sales Engineer Medical & Life Sciences, freut sich auf Ihre Anfrage.
ERGEBNIS
Gleiche Leistung bei zwei Dritteln des Durchmessers und ohne Exportlizenz. Der Preis ist die Länge: 7.5 statt 5 mm, die der Katheter aufnimmt.
Kippmoment, im Band ±20 %
Feld am Hall-Sensor, Ziel ±5 %
NdFeB ohne schwere Seltene Erden
WAS SIE MITNEHMEN KÖNNEN
FAQ
Samarium steht seit April 2025 auf Chinas Kontrollliste, SmCo aus China braucht deshalb eine Exportlizenz. Die Behörde hat für den Entscheid bis zu 45 Arbeitstage, oft dauert es länger, und die Regeln ändern sich mit der Politik. Eine Quelle ausserhalb Chinas gibt es für SmCo bei uns nicht.
Diese schweren Seltenen Erden machen NdFeB temperaturfester, fallen aber selbst unter die chinesischen Exportkontrollen. Man hätte eine Lizenz gegen die nächste getauscht.
Bei 4 mm fehlt Magnetvolumen. Den grössten Teil holt ein dickerer Ring zurück, möglich, weil über ihm nur noch die 0.15 mm dünne Spülhülse liegt. Für das Sensorsignal braucht es zusätzlich Länge: 7.5 statt 5 mm. Mehr als das 1.5-Fache war nicht erlaubt.
Weil der Aussenring bei 4 mm dafür zu klein ist. Er wird vorher magnetisiert und verliert rund 10 %; Sorte und Volumen gleichen das aus.
Das Vorgehen schon. Ob ein lizenzfreier Werkstoff reicht, prüfen wir für jeden Magneten einzeln.
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