사진 1: 대퇴골 볼을 포함하는 정형 고관절 임플란트

 

의료 산업 시장과 고객은 제품 품질과 일관성을 매우 중요한 요소로 생각합니다. 인체 내부에 영구적으로 삽입되어야 하는 정형외과 임플란트의 경우에는 더욱 그렇습니다. 결과적으로 정형외과용 임플란트를 구매하고 사용하는 고객은 제품에 대한 절대적인 확신을 요구하며, 이는 다시 말해 제조 공정에 대한 절대적인 확신을 필요로 합니다.

고관절 교체 임플란트에 사용되는 대퇴골 볼은 성능에 있어 핵심 품질의 기준으로는 둥글기와 크기 및 표면 마감의 일관성이 있습니다. 이를 달성하기 위해 ANCA는 일련의 그라인딩, 호닝 및 최종 버핑 작업을 실시하는 MX7 선형 기계에 적용되는 프로세스를 개발했습니다. 그 결과, <0.01µm Ra의 볼 표면 마감과 3µm 미만의 부품 원형도를 얻게 되었습니다.

 

사진 2: 가공된 볼의 표면 마감 측정은 <0.01micron Ra 임.

 

공정의 첫 번째 단계는 초기 부품을 정확한 크기로 그라인딩하는 것입니다. 도금된 CBN 그라인딩 휠을 사용하여 거친 선삭 부품에서 과도한 스톡 재료를 제거합니다. 이 작업을 통해 ANCA MX7은 그라인딩할 블랭크 부품에 대한 공차 요구를 완화시킬 수 있어 업스트림 프로세스를 더 쉽게 만들 수 있게 됩니다.

다음은 표면 마감을 점진적으로 개선하는 일련의 미세 그라인딩 공정입니다. ANCA의 응용 엔지니어와 그라인딩 휠 제조업체 Tyrolit은 대퇴골 볼을 작업하는 데 안정적인 생산 결과를 도출할 수 있는 프로세스를 개발하기 위해 협력했습니다.

Tyrolit 휠은 대퇴골 볼 용으로 특별히 개발되었지만, 생산 과정에서 자연스럽게 마모되는 것으로 알려져 있습니다. ANCA는 기계와 그라인딩 휠의 움직임을 제어하는 CNC 및 서보 드라이브 시스템 뿐만 아니라, 자체 LinX 선형 모터의 설계 및 제조업체로서 이러한 과제를 처리할 수 있는 고유한 능력을 가지고 있었습니다. ANCA의 시스템 엔지니어들은 이 애플리케이션을 위해 완전히 새로운 제어 알고리즘을 개발했습니다. 이를 통해 작업자는 그라인딩 휠이 대퇴골에 가해지는 힘을 원하는대로 프로그래밍할 수 있습니다. 이렇게 프로그래밍된 힘은 휠이 마모될 때 일정한 속도로 볼에 공급됩니다. 사용된 세 가지 다른 Tyrolit 휠은 고유한 연삭력 매개변수로 프로그래밍되어 경면 마감을 가능하게 하고 부품 크기 허용 오차를 일관되게 유지합니다.

사진 3: 대퇴골 볼 호닝 작업

 

또한 각 호닝 작업이 올바른 인피드 위치에서 시작되도록 하는 자동 휠 측정 기능이 개발되었습니다. 이것은 각 호닝 작업 후에 일어나는 휠 마모에 관계 없이 공정의 일관성을 보장했습니다.

최종 버핑 작업은 볼의 작업 표면에 미러 마감을 제공하는 마지막 단계입니다. 이는 최종 고관절 임플란트에서 기계적 마찰과 마모를 최소화하는 데 중요합니다.

 

  

사진 4: MX7 Linear의 대퇴골 볼 제작 공정 전후 결과
 

ANCA의 MX7 Linear는 이 응용 분야에서 이상적인 기계 플랫폼임이 입증되었습니다. 6륜 팩 체인저는 모든 그라인딩, 호닝 및 버핑 작업을 한 번의 설정으로 수행할 수 있도록 합니다. 또한, 대퇴골 볼 생산에 사용되는 도구는 절삭 도구 제조 응용 프로그램으로 쉽게 전환할 수 있습니다. 따라서 작업자는 대퇴골 볼 생산 전용 기계를 구입하는 대신, 시장 및 비즈니스 모델을 보완하는 다른 CNC 그라인딩 응용 분야에 기계를 쉽게 활용할 수 있습니다. 외과용 로터리 커터, 드릴, 리머, 대퇴 고관절 골대 생산은 의료 정형 외과 시장에서 귀사의 입지를 확고히 해 줄 수 있는 것으로, 모두 동일한 MX7 Linear 기계에서 적용하여 생산할 수 있습니다.