El Boletín Julio 2010

¿Debo afilar implantes de rodilla y cadera?

 

La Crisis Financiera Mundial de 2008-09 tuvo repercusiones en muchas de las compañías de manufactura de herramientas de corte en todo el mundo, forzando a muchos a reducir su producción en un 50-80%. Tras esta baja, muchas compañías estimaron que las estrategias de diversificación los aísla mejor de las volátiles condiciones financieras. Las estrategias de diversificación idealmente incluyen oportunidades de inversiones que proporcionan altas utilidades en un mercado de gran crecimiento con bases económicas sólidas “a prueba de recesión”.
 

Por esta razón, el campo de afilado de Implantes Médicos Ortopédicos se ha convertido en una estrategia atractiva de diversificación para los antiguos y nuevos empresarios en el negocio de herramientas de corte CNC. La cirugía de reconstrucción está dominada por procedimientos de rodilla, cadera y hombro, todos los cuales incluyen implantes ortopédicos e instrumentación asociada a ello que típicamente requiere afilado en el proceso de manufactura.
 

El crecimiento y avance tecnológico en esta área están abriendo puertas de oportunidad a talleres de afilado para entrar a un mercado lucrativo con crecimiento histórico y proyectado. La inversión en la tecnología adecuada es crucial para permanecer competitivo en este emergente mercado. La máquina herramienta adecuada unida a software CAD/CAM a la vanguardia proporciona las herramientas para atender con efectividad a las exigencias del mercado.
 

El afilado rutinario para aplicaciones ortopédicas, como implantes de rodilla y raspa de hueso se producen utilizando paquetes CAD/CAM tales como Siemens PLM NX. Los programas de máquina NC son típicamente generados utilizando un Post-Procesador NC para un objetivo específico de máquina y son después utilizados para manufacturar la pieza. El Post-Procesador forma parte integral de la integración entre el software CAD/CAM y la máquina. Es por eso importante asegurar que esta integración permita máxima flexibilidad durante el proceso de diseño y producción.
 

Satisfacer la geometría y los requisitos de acabado en el mecanizado de aleación de grado ortopédico para implantes médicos puede constituir un reto.  La integración entre el software CAD/CAM y la máquina idealmente debe permitir una programación fácil y flexible de las rutinas de rectificación de muelas como también la libertad de seleccionar diversos desbastes y geometría de muelas de acabado. Debe existir una clara distinción entre el rol del sistema CAD/CAM y la máquina para evitar que surjan ineficacias cuando los cambios de proceso de afilado requieran regeneración del programa NC del modelo CAD.
 

En 2008, el mercado global de ortopedia se estimó en un valor de aproximadamente US$37 mil millones [1], de los cuales, US$12.2 mil millones [2] eran del sector de reconstrucción de articulaciones (por ejemplo implantes artificiales). La reconstrucción de articulaciones de rodillas y caderas largamente dominó la reconstrucción de articulaciones y es entonces el más relevante para las afiladoras de CNC ya que estas articulaciones, como también el instrumental asociado como raspa de hueso/escariador, son a menudo manufacturados en máquinas afiladoras de CNC.
 

La artroplastia de cadera y rodilla por lo general ha visto un crecimiento de ingresos de doble dígitos desde principios de 2000 y se espera que el mercado mundial de reconstrucción de articulaciones crezca en los próximos años en un 9% al año2 en los años venideros. Aunque no es el de mayor crecimiento en el sector del mercado de ortopedia, la demanda de procedimientos de reemplazo de rodilla y cadera es el más alto del mundo [3].

 

Raspa de hueso femoral usado en cirugía de reemplazo de articulación de cadera
 

Apuntalado por diversas tendencias sociales y demográficas, el crecimiento de este sector está virtualmente garantizado. Aparte de una población que está envejeciendo con mejor acceso a estos procedimientos médicos, el crecimiento está impulsado por países en desarrollo tales como India y China que representan un 37% de la población mundial combinada. Para realzar este potencial de crecimiento, considere que al momento Estados Unidos de América y Europa son el mercado más grande de consumidores, representando aproximadamente 80% de consumo (50% Estados Unidos de América, 30% Europa) [4] constituyendo sin embargo solamente 17% de la población mundial. En 2008, el sector de rodilla y cadera vio un crecimiento de ingreso de más de 17% fuera de Estados Unidos de América, lo que constituyó más del doble la cantidad de crecimiento dentro de ese país [5].
 

La década pasada ha visto avances tecnológicos importantes en el sector de reconstrucción de articulaciones. La nueva tendencia emergiendo de estos avances, especialmente en el área de artroplastia de la rodilla, es el desarrollo de prótesis personalizados para los clientes. Utilizando escaneo 3D y diseño esculpido con tecnología asistida con computadora (CAD) se puede diseñar implantes específicos con mayor eficiencia y reducido coste en comparación con años anteriores. Este enfoque hacia implantes ortopédicos ha tenido obvios beneficios comparado al uso actual de prótesis de serie que generalmente tienen una limitada variedad de geometrías.
 

¿Por qué debo usar una afiladora de herramientas de CNC para afilar implantes ortopédicos?

 

La evolución y crecimiento en el mercado de implantes ortopédicos incentiva la innovación de nuevos productos y procesos de manufactura. Conforme el mercado avanza hacia implantes personalizados de acuerdo a género y cliente, la manufactura debe asegurarse que emplea los procesos más factibles y lucrativos a su alcance. Con el número de procedimientos de reemplazo de rodilla que llega a los cientos de miles y continúa creciendo y la necesidad de sustituir la tecnología manufacturera, es fácil ver cómo la demanda del mercado está creando nuevas oportunidades.
 

La mecanización manual de implantes ortopédicos ha sido substituida gradualmente con afilado de CNC en los últimos ocho años. El desarrollo de software en las áreas de post-proceso de CAD/CAM ofrece importantes mejoras en la producción y da como resultado las nuevas soluciones de afilado de CNC que han ingresado al mercado en años recientes. Esto ha llevado a la reducción de tiempo en la manufactura, permitiendo que los implantes personalizados para clientes se conviertan en una operación factible con un margen de utilidades acorde a las exigencias de los implantes hechos a medida.
 

La integración entre las herramientas de corte de 5-ejes de CNC y software CAD/CAM ha otorgado una solución eficiente a los retos presentados por el mercado de implantes ortopédicos. La flexibilidad, productividad, automatización e integración con los sistemas más adelantados CAD/CAM son las capacidades claves que se deben identificar al investigar posibles soluciones.
 

¿Por qué es la afiladora de herramientas de corte ANCA la mejor opción para la manufactura de implantes de rodilla y cadera y raspas de hueso ortopédicas y escariadores?

 

ANCA, industria líder en afilado CNC de herramientas ha proporcionado soluciones a la industria del corte durante más de un cuarto de siglo y durante ese tiempo ha cimentado una gran reputación de ofrecer soluciones de afilado a la medida. Durante los pasados años ANCA ha desarrollado una solución para el afilado de piezas diseñadas con CAD de software de Siemens PLM NX CAD/CAM trabajando en conjunto con líderes mundiales en el campo de implantes ortopédicos como también de otras industrias.

 

Utilizando un modelo CAD de un implante de rodilla, la trayectoria de afilado se define dentro del software Siemens PLX NX software
 

La solución ANCA al afilado de implantes ortopédicos ofrece ventajas competitivas claves sobre otros sistemas existentes. Al definir claramente las responsabilidades principales entre Siemens NX y el software Toolroom ANCA, se ha desarrollado un post-procesador que permite una óptima integración entre los dos sistemas. El post-procesador genera la información de la trayectoria de afilado en forma genérica para que todas las áreas relacionadas al proceso se deleguen al software ANCA.  
 

La separación lógica de la generación de trayectoria de afilado con el proceso de manufactura inherentemente introduce varias ventajas. La generación de trayectoria de afilado del sistema CAD/CAM solamente necesita hacerse una vez. Se utiliza entonces en la máquina donde se pueden usar muelas de diferente diámetro para operaciones de desbaste, acabado y arranque, todos utilizando los mismos datos generados. La muela de desbaste cabe perfectamente en el sistema sin necesidad de regresar al sistema CAD/CAM. El compensador de corte de radio ANCA CNC’s 3D-CRC (cutter radius compensation) automáticamente calcula la trayectoria modificada del afilado, con ajustes para el nuevo diámetro de la muela en la rueda. Esto permite el afilado de piezas de manera convencional o con muelas súper-abrasivas utilizando el mismo código generado NC.
 

Este enfoque elimina la necesidad de regenerar el código NC  del software CAD/CAM cuando se necesita reajuste de parámetros de proceso. Se pueden efectuar reajustes y compensaciones a la trayectoria y muelas de afilado directamente en la máquina. Se requiere regeneración del código NC  sólo cuando se necesita hacer cambios en la geometría de la pieza.  Al evitar la necesidad de re-visitar el modelo CAD, se optimiza significativamente el proceso de producción.
 

Otros beneficios incluyen el uso del mejor paquete de software Toolroom de ANCA. El software de diseño de herramientas ANCA iGrind permite el uso del código generado NC en una operación dedicada iGrind, permitiendo que se definan todos los parámetros de procesos. Esto permite la mezcla de operaciones generadas con CAD con otras operaciones estándar de afilado, permitiendo plena flexibilidad en el diseño de piezas especiales. Este enfoque también permite efectuar operaciones con fresas y brocas en una máquina y con un solo proceso.
 

La completa integración de la geometría generada CAD en el software iGrind de ANCA también significa que la secuencia  completa de afilado, incluida cualquier operación adicional puede ser simulada en 3D usando el software a la vanguardia de ANCA, Cim3D. Aparte de verificar la geometría offline, se puede detectar  probable conflicto y se puede calcular un estimado del tiempo de ciclo.
 

La máquina ANCA TX7+ es la máquina ANCA preferida para el afilado de implantes ortopédicos. Construida sobre en una base de hormigón de polímero que evita de manera superior la vibración, la TX7+ proporciona opciones de contorno, rigidez, precisión, potencia y automatización para llevar a cabo las tareas más exigentes. La TX7+ tiene husillo de 37KW (49HP) 10,000RPM como también un contrapunto de torno de desbaste de 3000RPM con provisión adicional para un desbastador secundario rígido con portaherramientas de ejes de rápido cambio HSK. El P-Axis opcional ofrece soporte de herramientas controlado de CNC, incluido soporte fijo Arobotech o cabeza móvil de fuerza controlada de CNC. La TX7+ tiene un doble cambio de paquetes de muelas incorporado, o un modelo opcional con paquetes de muelas de hasta 21 paquetes. También hay a disposición etiquetado automático.
 

La automatización para aplicaciones de implantes ortopédicos típicamente se beneficia del uso de un robot cargador Fanuc. Aparte de otorgar capacidad de carga automática, el robot puede ser utilizado para al mismo tiempo realizar tareas secundarias, tales como pulido, dentro del contorno del cargador mientras la máquina está afilando.
 

La solución ANCA ofrece la flexibilidad de afilar una gran gama de partes y herramientas de corte, asegurando la máxima utilización y versatilidad de la máquina. Aparte de implantes ortopédicos e instrumentos, utilizando la misma máquina se puede manufacturar herramientas de corte estándar. En un mercado competitivo, invertir en la máquina herramienta adecuada, potenciada con la capacidad de software a la vanguardia, es un paso crucial hacia el éxito, particularmente en el campo de implantes ortopédicos e instrumentos.
 

Llame a su distribuidor o sucursal de ANCA hoy y pida una demostración para que usted mismo vea por qué la ANCA TX7+ es la máquina de preferencia de la industria para afilado de implantes ortopédicos e instrumentos médicos.

 

Fuentes de información

 

1 The Complete Guide to the Global Orthopaedic Market 2009, Espicom Business Intelligence (www.espicom.com), 2009.

2 The Future of the Orthopedic Devices Market to 2012, Global Markets Direct, Dec-2008, Report Code: GMDME0754MR

3 Global Orthopaedic Market - Focus on Hip and Knee replacement, A&M Mind Power Solutions, Jan 2010,

4 Hip and Knee Replacement Market: Overview of the US and European markets - growth in a mature market, Datamonitor, Oct 2006

5 For Orthopedic Devices, the Future Is Still Bright, Anthony G. Viscogliosi, Viscogliosi Bros LLC, May 2009

6 julio 2010