Rys. 1: ortopedyczna endoproteza stawu biodrowego z głową kości udowej
 

Klienci, jak również cały rynek związany z branżą medyczną są szczególnie wrażliwi na jakość i powtarzalność produktów. W szczególności dotyczy to endoprotez ortopedycznych, które są przeznaczone do umieszczania na stałe w ludzkim ciele. W rezultacie, klienci kupujący lub korzystający z endoprotez ortopedycznych wymagają bezwzględnej pewności, co z kolei wymaga bezwzględnej pewności i zaufania do procesu produkcji.

Parametry głowy kości udowej stosowanej w endoprotezach stawu biodrowego wymagają powtarzalnej okrągłości, rozmiaru i wykończenia powierzchni, jako kluczowych kryteriów jakości. W celu ich osiągnięcia, ANCA opracowała proces, realizowany na maszynie MX7 Linear, wykorzystujący szereg operacji szlifowania, gładzenia i polerowania, który zapewnia wykończenie powierzchni głowy kości udowej na poziomie <0,01 µm Ra oraz okrągłość poniżej 3 µm.

 

Rys. 2: wykończenie powierzchni gotowej głowy kości udowej na poziomie <0,01 mikrona Ra
 

Pierwszy etap procesu to szlifowania wstępne na wymiar, które polega na usunięciu nadmiaru materiału z wstępnie przetoczonej części za pomocą ściernic CBN. Operacja ta ułatwia realizację kolejnych procesów poprzez zbliżenie się do wymaganego poziomu tolerancji półfabrykatu szlifowanego na maszynie ANCA MX7.

Następnie realizowany jest szereg procesów gładzenia, które w sposób przyrostowy poprawiają wykończenie powierzchni. Inżynierowie ds. aplikacji ANCA oraz producent ściernic Tyrolit wspólnie opracowali proces zapewniający spójne rezultaty produkcji głów kości udowej.

Ściernice Tyrolit zostały opracowane specjalnie do produkcji głów kości udowej, przy czym ulegają one naturalnemu zużyciu w procesie produkcji. Jako projektant i producent własnych napędów liniowych LinX, jak również systemów CNC i serwonapędów kontrolujących pracę maszyny i ruch ściernicy, firma ANCA posiada doświadczenie wymagane do sprostania tego typu wyzwaniom. Inżynierowie systemu ANCA opracowali całkowicie nowy algorytm kontroli dla tego typu zastosowań, który pozwala operatorowi na zaprogramowanie wymaganego nacisku przykładanego przez ściernicę do gładzenia na głowę kości udowej. Dzięki temu, ściernica jest dociskana do głowy kości udowej ze stałym naciskiem, bez względu na zużycie. Nacisk można ustawić indywidualnie dla trzech różnych ściernic Tyrolit, zapewniając lustrzane wykończenie powierzchni i niezmienną tolerancję rozmiaru części.

Ponadto, opracowana została również funkcja automatycznego pomiaru ściernicy, która zapewnia rozpoczęcie każdej operacji gładzenia od prawidłowego położenia posuwu wgłębnego. Pozwala to zapewnić spójność procesu, niezależnie od stopnia zużycia ściernicy, który zmienia się przy każdej operacji gładzenia.

Ostatni etap stanowi operacja polerowania końcowego, zapewniająca lustrzane wykończenie powierzchni roboczej głowy kości udowej. Jest to krytyczny etap zapewniający ograniczenie tarcia i zużycia mechanicznego gotowej endoprotezy stawu biodrowego.
 

  

Rys. 4: Wygląd głowy kości udowej przed i po zakończeniu procesu produkcji na maszynie MX7 Linear
 

Maszyna ANCA MX7 Linear to idealna platforma dla tego typu zastosowań. Zmieniarka pakietu sześciu ściernic umożliwia wykonywanie wszystkich operacji szlifowania, gładzenia i polerowania w pojedynczej konfiguracji. Ponadto, oprzyrządowanie stosowane w procesie produkcji głów kości udowej może być w prosty sposób wymienione, a maszyna może być wykorzystana do produkcji narzędzi skrawających. Zamiast zakupu dedykowanej maszyny służącej wyłącznie do produkcji głów kości udowej, użytkownicy mogą w prosty sposób wykorzystać maszynę w innych zastosowaniach szlifowania CNC, które pozwolą rozszerzyć ich ofertę i rozwinąć model biznesowy. Produkcja frezów krążkowych, wierteł i rozwiertaków do zastosowań chirurgicznych, jak również raszpli do kości udowych to idealne zastosowania, które mogą być realizowane na tej samej maszynie MX7 Linear, dając możliwość rozszerzenia oferty dla rynku wyposażenia ortopedycznego.