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En dominio de la bola con los implantes de cadera

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Se pronostica que el número de cirugías ortopédicas de cadera aumentará a una tasa del 5% año por año hasta 2026. Esto no es ninguna sorpresa dada la creciente población de tercera edad en todo el mundo. Con esto viene una mayor demanda de herramientas y componentes para respaldar estos procedimientos. El proceso de ANCA para el rectificado de bolas femorales, desarrollado junto con el fabricante de ruedas abrasivas Tyrolit, ofrece calidad y consistencia en la bola femoral terminada, utilizando un control especializado de máquina y tecnología aplicada en la máquina rectificadora CNC MX7 Linear, líder del mercado, de ANCA. 
 
Figura 1: implante ortopédico de cadera incluyendo una bola femoral
 
La industria médica es una industria en la que los clientes y los mercados son sumamente sensibles a la calidad y consistencia del producto. Esto es aún más claro en el caso de los implantes ortopédicos que deben colocarse de forma permanente dentro del cuerpo humano. Como resultado, los clientes que compran y usan implantes ortopédicos necesitan confianza absoluta en el producto, lo que a su vez requiere confianza absoluta en el proceso de fabricación.
 
El rendimiento de las bolas femorales utilizadas en los implantes de reemplazo de cadera exige la consistencia de redondez, tamaño y acabado de la superficie como criterios de calidad clave. Para lograr esto, ANCA ha desarrollado un proceso en su máquina MX7 Linear que aplica una serie de operaciones de rectificado, bruñido y pulido final. El resultado es un acabado superficial de la bola de <0,01 µm Ra y una redondez de la pieza inferior a 3 µm.
 
 
Figura 2: la medida del acabado de la superficie de la bola acabada es <0.01 micrones Ra


El primer paso en el proceso es rectificar la pieza inicial con precisión al tamaño. Utilizando ruedas abrasivas chapadas en CBN, se elimina el material sobrante de la pieza torneada. Esta operación facilita los procesos ascendentes al relajar las demandas de tolerancia sobre la pieza en blanco a rectificar por la ANCA MX7.

A continuación, se encuentran una serie de procesos de bruñido fino que producen una mejora incremental en el acabado de la superficie. Los ingenieros de aplicaciones de ANCA y de Tyrolit se unieron para desarrollar un proceso que proporcionó resultados de producción estables en la bola femoral. 

Las ruedas Tyrolit se han desarrollado específicamente para las aplicaciones de bolas femorales, pero se sabe que se desgastan naturalmente durante el proceso de producción. ANCA estaba en una posición única para hacer frente a este desafío, siendo el diseñador y fabricante de sus propios motores LinX Linear, así como del sistema CNC y de servoaccionamiento que controla la máquina y el movimiento de la muela. Los ingenieros de sistemas de ANCA desarrollaron un algoritmo de control completamente nuevo para esta aplicación. Esto permitió al operador programar las fuerzas deseadas aplicadas por la rueda de bruñido sobre la bola femoral. Con esta fuerza programada, la rueda avanza hacia la bola a un ritmo constante a medida que se desgasta. Las tres diferentes muelas Tyrolit utilizadas se pueden programar con su propio y único parámetro de fuerza de rectificado para lograr un acabado de superficie de espejo y una tolerancia constante del tamaño de la pieza. 
 

Figura 3: operación de bruñido en bola femoral


Adicionalmente, se desarrolló la medición automática de la rueda que garantiza que cada operación de bruñido comience desde la correcta posición de entrada. Esto aseguró la consistencia en el proceso independientemente del desgaste que la rueda experimenta después de cada operación de bruñido.

El último paso corresponde a una operación de pulido final, la cual proporciona un acabado de espejo en la superficie de trabajo de la bola. Esto es fundamental para garantizar que la fricción mecánica y el desgaste se minimicen en el implante de cadera final.

  
Figura 4: Resultados de antes y después del proceso de producción de bolas femorales en la MX7 Linear  

La MX7 Linear de ANCA demostró ser la plataforma de máquina ideal para esta aplicación. El cambiador de paquetes de seis ruedas garantiza que todas las operaciones de rectificado, bruñido y pulido se puedan realizar en una sola configuración. Además, las herramientas utilizadas para la producción de bolas femorales se pueden cambiar fácilmente a aplicaciones de fabricación de herramientas de corte. Entonces, en lugar de comprar una máquina dedicada solo a la producción de bolas femorales, los usuarios pueden fácilmente  utilizar su máquina para otras aplicaciones de rectificado CNC que complementan su mercado y modelo comercial.La producción de cortadores rotativos quirúrgicos, fresas y escariadores, así como escofinas de cadera femoral, son aplicaciones ideales para la producción en la misma máquina MX7 Linear, asegurandole mayor crecimiento y presencia en el mercado de la ortopedia médica.  

1 diciembre 2021