Cardiovascular Systems, Inc.

Gefäßerkrankungen haben sich mit über 17 Millionen Patienten zu einem weltweiten Gesundheitsproblem entwickelt. Egal, ob sich arterielle Ablagerungen in den Extremitäten (periphere Arterienerkrankung) oder in den Blutgefäßen rund um das Herz (koronare Herzkrankheit) bilden, behindern sie den Blutfluss, gefährden die Gesundheit und beeinträchtigen die Lebensqualität der Patienten. Bei der herkömmlichen Behandlung der Erkrankung, der sog. Angioplastie, wird ein Ballon am Ende eines Katheters in die Blutgefäße eingeführt. Diese Methode ist jedoch nicht immer wirksam, insbesondere bei der Entfernung atherosklerotischer Plaques, die häufig die Hauptursache des Problems ist.

Cardiovascular Systems, Inc. (CSI) entwickelt ein diamantbeschichtetes, katheterbasiertes Einweggerät zur Entfernung von Gefäßablagerungen, mit dem das Unternehmen die Behandlung von Gefäßerkrankungen revolutioniert. Das Gerät von CSI rotiert nach dem Prinzip der Fliehkraft mit einer Geschwindigkeit von 200.000 Umdrehungen pro Minute an der Innenwand der Arterie und schleift bis zu 90 % der Ablagerungen ab, die das Gefäß verengen – ein Verfahren, das als orbitale Atherektomie bezeichnet wird. Eine neue Version des Diamondback 360® OAD-Systems, von der US-Bundesbehörde für Nahrungs- und Arzneimittel (FDA) für den Einsatz in den Arterien von Gliedmaßen zugelassen, wurde ab 2010 in klinischen Studien zur Behandlung von koronaren Herzkrankheiten getestet.

Zur Konzeptionierung der Technologie nutzte das Unternehmen 2D-Konstruktionstechniken. Für die Vermarktung der Produkte von CSI war hingegen ein leistungsfähigeres 3D-System erforderlich, wie Christopher Narveson, Leiter für Konstruktions- und Engineering-Dienste, berichtet. „Wir benötigten ein 3D-Paket, um unsere Technologie auf den Markt zu bringen, da wir Konstruktionskonzepte, Materialien und Fertigungstechniken visualisieren und analysieren mussten“, erinnert sich Narveson. „Wir begannen zwar in 2D, doch für die Produktion eines marktfähigen Produkts war 3D erforderlich.“

Nach der Begutachtung führender 3D-Konstruktionssysteme entschied sich CSI für SOLIDWORKS und erwarb schließlich acht SOLIDWORKS CAD-Lizenzen sowie weitere Lizenzen für die Analyselösung SOLIDWORKS Simulation Premium und für die Software für technische Kommunikation, SOLIDWORKS Composer. Das Unternehmen entschied sich aufgrund der Benutzerfreundlichkeit, der umfassenden Werkzeuge zur Beurteilung der Herstellbarkeit, der integrierten Simulationsanwendungen und der Konstruktionskommunikationslösungen für SOLIDWORKS. „SOLIDWORKS ist ein wirklich starkes Paket, das uns die Umgebung bot, die wir brauchten, um unsere Produkte schnell und kostengünstig auf den Markt zu bringen“, sagt Narveson.

Produktionsgerechte Konstruktion (Design for Manufacturability, DFM)

Durch die Implementierung von SOLIDWORKS Software gelang es CSI, die Entwicklung zu beschleunigen und die Herstellungskosten zu kontrollieren. Mit den DFM-Tools von SOLIDWORKS wie DFMXpress, TolAnalyst™ und Formbarkeitsanalyse konnte das Unternehmen seine Entwicklungszeit um 25 % und die Herstellungskosten um 20 % reduzieren.

„Mit SOLIDWORKS können wir nicht nur eine formschöne Konstruktion erstellen, die die beabsichtigte Funktion erfüllt, sondern auch Teile kostensparend herstellen“, unterstreicht Narveson. „Wir nutzen die DFM-Funktionen von SOLIDWORKS – wie TolAnalyst zur Automatisierung der Toleranzstapelanalyse und die Formschräge- und Wanddickeanalyse, mit der wir zusammen mit unseren Lieferanten hochpräzise Spritzgussformen bauen können –, um die effiziente Herstellung und Montage von Produkten sicherzustellen.“

Simulation von hochfesten Materialien

Während die Geräte, die CSI in den klinischen Tests für die orbitale Atherektomie verwendet hat, vollständig aus Stahl bestanden, mussten für die Einwegversion kostengünstigere Materialien gefunden werden. Die Lösung war eine Mischung aus hochfesten Kunststoffen, deren Leistungsfähigkeit mithilfe von SOLIDWORKS Simulation Premium noch vor der Testphase gründlich analysiert wurde.

„Da ein Arzt unser Gerät einmal verwendet und dann entsorgt, mussten wir die kostengünstigsten Materialien auswählen, ohne die Leistung zu beeinträchtigen“, erklärt Narveson. „Mit SOLIDWORKS Simulation Premium konnten wir Struktur- und Ermüdungsanalysen durchführen, um unsere Konstruktions- und Materialauswahl zu optimieren. Diese Informationen waren der Schlüssel zur Kostenkontrolle, Qualitätssicherung und Einhaltung des Zeitplans.“

SOLIDWORKS Composer automatisiert Reinraum-Montage

Mithilfe von SOLIDWORKS Composer, der Software für technische Kommunikation, kann CSI Vorgänge an Baugruppen automatisieren. Das Unternehmen montiert seine Produkte in einem Reinraum der Klasse 10.000. Vor der SOLIDWORKS Implementierung musste das Personal im Reinraum mit eingeschweißten Papier-Montageanleitungen arbeiten, die regelmäßig mit Alkohol gereinigt wurden. Mit SOLIDWORKS Composer ließen sich nun leicht nachvollziehbare Montageanimationen erstellen, die im Reinraum auf einem Computerterminal angezeigt werden. Das Einschweißen und Reinigen der Montagedokumente gehört damit der Vergangenheit an.

„Die Montageanimationen, die wir mit SOLIDWORKS Composer erstellt haben, sind ein gutes Beispiel dafür, wie wir mit 3D unsere Prozesse optimieren und Zeit sparen können“, stellt Narveson fest. „Wir verwenden SOLIDWORKS Composer außerdem, um bei neuen Konstruktionen Animationen zu erzeugen, anhand derer wir Ärzten zeigen können, wie das Produkt eingeführt und gesteuert wird und wie es funktioniert. 3D ist bei uns von entscheidender Bedeutung und mit SOLIDWORKS Composer besitzen wir die Flexibilität, 3D auf innovative Weise zu nutzen.“