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Antriebsmodule für Medizinrobotik

Ohne Motor kein Medizinroboter

12. Mai 2025, 13:52 Uhr | Redaktion: Ute Häußler

Bild 1. Im Komplettantrieb Sensojoint 3000 ist der Frameless-Servomotor ILM 50x08 von TQ integriert.

Mit Komplettantrieben für medizinische Roboterarme setzt Sensodrive aktuell Maßstäbe – Medtech-OEMs sparen damit Jahre an Entwicklungsaufwand und -kosten. In den drehmomentgeregelten Antriebspaketen sorgen leistungsstarke ILM-Motoren von TQ aus sicheren lokalen Lieferketten für Kraft und Präzision.

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Sensodrive aus dem oberbayerischen Weßling hat sich 2003 aus dem Deutschen Institut für Luft und Raumfahrt (DLR) ausgegründet – mit dem Ziel, die wissenschaftlichen Erkenntnisse aus der Leichtbaurobotik für die Medizintechnik zugänglich zu machen. Seither entwickelt und produziert das ingenieurgetriebene Unternehmen drehmomentgeregelte, sensible und sichere Antriebe für den Einsatz in der Medizin – 2024 wurde der führende Anbieter dafür mit dem Bayerischen Innovationspreis ausgezeichnet und ist derzeit als Elektronik »Produkt des Jahres 2025« nominiert.

Technologiepartner mit lokaler Lieferkette

Die Motoren für diese preisgekrönten Antriebe bezieht Sensodrive vom Elektronikspezialisten und Technologiedienstleister TQ. Dank deren Qualität und Leistungsfähigkeit kann sich der Antriebsbauer deutlich vom Wettbewerb differenzieren. Zudem profitiert Sensodrive durch die räumliche Nähe zu TQ in Seefeld von gesicherten, lokalen Lieferketten – die beiden Firmen trennen weniger als fünf Kilometer. »Wir haben in einem Kellerraum begonnen und uns mittlerweile auf ein ganzes Bürogebäude mit eigenen Entwicklungs- und Produktionsflächen erweitert«, freut sich Norbert Sporer, Gründer und Geschäftsführer von Sensodrive. Über die Medizintechnik hinaus verfügt das Unternehmen über eine Automotive-Sparte, die Force-Feedback-Produkte für Fahrsimulatoren entwickelt und produziert.

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In der Medizintechnik gelten die SensoJoints genannten Antriebe (Bild 1) als Gamechanger für die Entwicklung von Cobots und Medizinrobotern. Der neue Paketansatz sorge dafür, dass mit den Komplettantrieben jeder Medtech-Hersteller in die Lage versetzt wird, in kürzester Zeit technisch führende Cobots und Medizinroboter zu entwickeln. Mit seiner langjährigen Entwicklungserfahrung und den einbaufertigen Komplettantrieben nimmt Sensodrive OEMs und Zulieferern einen langwierigen Entwicklungs- und Zertifizierungsprozess ab – und spart ihnen damit laut Sporer mindestens zwei Jahre Arbeit bzw. minimiert das Risiko von Fehlentwicklungen. Medizintechniker werden in die Lage versetzt, mit den Antrieben sehr schnell ihr eigenes zertifiziertes, robotisches System aufzubauen.

TÜV-Zertifizierung der Komplettantriebe mit TQ-Motoren

Als wichtiger Meilenstein im stark regulierten Medizintechnikmarkt verweist Sensodrive stolz auf die bevorstehende TÜV-Zertifizierung seiner SensoJoints, die bei Erscheinen dieses Beitrags abgeschlossen sein soll.

»Wir setzen die Frameless-Servomotoren von TQ-RoboDrive für unsere drehmomentgesteuerten Komplettantriebe ein, weil wir uns dank ihnen vom Wettbewerb differenzieren können. Die Motoren von TQ spielen für die Qualität und Leistungsfähigkeit unserer Antriebe eine bedeutende Rolle. Wichtig ist dabei die geringe Größe bei gleichzeitig hoher Leistungsdichte und Zuverlässigkeit«
Norbert Sporer, Gründer und Geschäftsführer von Sensodrive

Für ihn sei das Besondere an Motoren von TQ, dass sie sehr kompakt und leicht und dabei auch sehr sensitiv sind. Das bedeutet, dass sie sich optimal für eine Mensch-Roboter-Interaktion eignen, wie sie die Medizinantriebe von Sensodrive im OP ermöglichen.

Die Zusammenarbeit von Sensodrive mit TQ reicht weit zurück. »Während meiner Zeit im DLR haben wir drei Generationen an Leichtbaurobotern entwickelt«, erinnert sich Sporer. »Für die erste Generation verwendeten wir noch Schrittmotoren, die wir selbst zu bürstenlosen DC-Motoren umgebaut haben. In der zweiten Generation haben wir dann bereits kommerziell verfügbare bürstenlose DC-Motoren verbaut und für die dritte Generation dann schließlich einen eigenen Motor entwickelt.« Diesen sogenannten Innenläufer-Motor (ILM) hat TQ für die weitere Motorenentwicklung seiner eigenen Sparte TQ-RoboDrive übernommen. »Die innovativen Technologien, die unsere beiden erfolgreichen Familienunternehmen vorantreiben, basieren also sowohl bei uns als auch bei TQ auf der Leichtbau-Roboterentwicklung des DLR.«

Hohe Sensitivität und Dynamik: ILM-Motoren von TQ

»Wir haben uns für die TQ-Motoren (Bild 2) entschieden, weil sie das beste Verhältnis von Drehmoment zu Gewicht bieten. Unsere Antriebe müssen sowohl robotische Präzision in Bezug auf Positionierungsprozesse erfüllen als auch Präzision und hohe Sensitivität in Bezug auf das Drehmoment – zum Beispiel wenn ein Chirurg per Hand ein Operationsmikroskop über einem Patienten platziert. In beiden Fällen unterstützt ihn der Motor, weil wir diesen sehr dynamisch über unsere Drehmomentregelung bewegen können und damit eine sehr hohe Positions- als auch Drehmomentgenauigkeit erzielen«, beleuchtet Sporer die im Operationssaal wichtigen Kriterien.

Bei der dynamischen Steuerung eines Robotergelenks spielt die Regelungsdynamik eine große Rolle. Hier punktet der TQ-Motor mit einer sehr geringen Trägheit im Vergleich zu anderen Motoren mit derselben Drehmomentkapazität, was eine hohe Dynamik ermöglicht. »Auch Safety-Überlegungen spielen speziell bei medizinischen Anwendungen eine große Rolle«, sagt Sporer. »Wir haben über viele Jahre einen mehrstelligen Millionenbetrag in die Safety-Zertifizierung investiert und können daher jetzt von einem wichtigen USP profitieren: Solche safety-zertifizierten, sensitiven Antriebe, wie wir sie bieten, gibt es in der Form weltweit nur von uns.«

Ein weiterer Punkt, den Sensodrive an TQ schätzt, ist die lokale Lieferkette (Bild 3), die der Elektronikspezialist dank direkter Nachbarschaft zu Sensodrive gewährleisten kann und die dem Unternehmen sehr wichtig ist. TQ fertigt seine Innenläufer-Motoren (ILM) in Inning am Ammersee (Bild 4). Für Sporer ist das ein wichtiger Aspekt: »Unsere Kunden fragen in den letzten Jahren verstärkt nach, ob wir lokale Lieferketten haben und diese garantieren können.

Sensodrive gewinnt Innovationspreis Bayern

Mit dem eingangs erwähnten Gewinn des Bayerischen Innovationspreises durfte sich Sensodrive 2024 über eine renommierte Auszeichnung freuen (Bild 5). Sporer ist sehr stolz, dass das Unternehmen zu den drei Siegern zählt. »Wir sehen die Auszeichnung als Wertschätzung dessen, was wir hier in Bayern geleistet und aufgezogen haben. Das bezieht die Firma, unsere Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, aber auch Zulieferer wie TQ mit ein.«

Sensodrive legt großen Wert auf verlässliche Zulieferer, die markterprobt sind und nachhaltig wachsen. »TQ ist genau wie wir von einem kleinen zu einem führenden Unternehmen gewachsen, das sich mittlerweile schon mit der zweiten Generation in der Geschäftsführung als zuverlässiger Zulieferer beweist«, beschreibt Sporer. »Für uns ist es zentral wichtig, dass die Lieferketten stabil funktionieren, denn in der Medizintechnik und auch der Industrierobotik müssen wir über viele Jahre hinweg Lieferverpflichtungen einhalten. Mit TQ an unserer Seite können wir dies gewährleisten, und ich bin mir sicher, dass dies auch zukünftig so sein wird und wir auch in zehn Jahren noch gemeinsam Erfolge feiern.«

Ausblick: Hohes internationales Marktpotenzial

Ein stärker international ausgerichteter Vertrieb und die Erweiterung der Produktionskapazitäten sind die nächsten Schritte, die Sensodrive nach der erfolgreichen TÜV-Zertifizierung in den kommenden zwei Jahren realisieren will (Bild 6). »Jetzt geht es darum, unsere Technologie in Stückzahlen zu bringen und die Prototyp-Projekte in die Serienproduktion zu überführen«, plant Sporer. Das Potenzial ist vielversprechend: Allein im Medizintechnik-Markt wartet aktuell ein Volumen von zehn Milliarden Euro darauf, ausgeschöpft zu werden – mit Wachstumszahlen im zweistelligen Bereich. (uh)