E-Sharp News
Julho de 2010
Porque eu deverei fabricar implantes de joelho e de quadril?
A Crise Financeira Global de 2008- 2009 deixaram sua marca em muitos fabricantes de ferramentas e fornece-dores de produtos usinados em todo o mundo, forçando alguns deles a reduzir sua produção em 50 a 80%. Como resultado de tais declínios econômicos, muitas empresas buscaram estratégias de diversificação para melhor se protegerem de condições econômicas voláteis. A usinagem de Implante Ortopédico é uma dessas aplicações que pode se antepor a estas recessões. Saiba o que é necessário fazer para instalar uma máquina CNC de produção para poder competir com sucesso no mercado da usinagem
Por esta razão, o campo de fabricação de Implantes Ortopédicos tornou-se uma estratégia de diversificação atrativa para fabricantes já existentes e dos novos, no negócio de fabricação com maquinas CNC. A cirurgia reconstrutiva de articulações é em grande parte dominada por intervenções no joelho, quadril e ombro, e todas envolvendo implantes ortopédicos e instrumentação associada que geralmente requerem usinagem durante o processo de manufatura.
Os crescimentos nos avanços tecnológicos nesta área estão abrindo as portas da oportunidade para as firmas de usinagem entrarem num mercado lucrativo com um forte crescimento histórico e projetado. O investimento na tecnologia correta é crucial para se manter neste Mercado competitivo e em evolução. A máquina correta equipada com um software CAD/CAM líder no mercado de fabricação, proporciona as ferramentas eficiente para responder as necessidades de mercado.
Rotinas de usinagem para aplicações ortopédicas tais como implantes de joelho e bone rasp (grossa para raspagem de ossos), são geralmente produzidas usando pacotes de CAD/CAM tais como os disponibilizados pela Siemens PLM NX. Programas de fabricação para máquinas CNC são normalmente gerados utilizando Pós-Processadores CNC com um objetivo de fabricação específico e então são utilizados para fabricar da peça. O pós-processador forma uma interface que interage entre o software CAD/CAM e a máquina. Portanto é importante assegurar que esta interface permita a máxima flexibilidade durante o projeto e do processo de produção.
Satisfazer os requisitos de geometria e de acabamento superficial ao usinar os materiais utilizados nas peças ortopédicas para implantes podem apresentar um desafio. A integração entre o software CAD/CAM e a máquina deverá permitir uma programação fácil e flexível das rotinas de dressamento do rebolo, assim como a liberdade de se conseguir diversas geometrias nos rebolos de desbaste e de acabamento. Deve existir uma nítida distinção entre a função do sistema CAD/CAM e a máquina. Para evitar ineficiências que surgem quando nas alterações do processo de fabricação necessitem de uma regeneração do programa CNC a partir do modelo do CAD.
Em 2008, o mercado ortopédico global foi estimado como valendo aproximadamente US$37 milhões [1], dos quais US$12,2 milhões [2] pertencem ao sector de reconstrução de articulações (i.e. implantes artificiais). A reconstrução de joelho e de quadril domina amplamente a área da reconstrução de articulações e portanto é a área mais relevante para as máquinas CNC, porque essas articulações, assim como a instrumentação associada com os bone rasp (grosa para raspagem de ossos) e brochas, que são geralmente fabricados em máquinas CNC.
Artroplastia de quadril e de joelho teve em geral um crescimento de receitas de dois dígitos desde o início dos anos 2000 e no mercado mundial de reconstrução de articulações está previsto um crescimento anual acima de 9% nos próximos anos. Se bem que não seja o setor com o mais rápido crescimento no mercado ortopédico, mas a procura para intervenções de substituição de joelho e de quadril é a mais elevada em todo o mundo [3].
Raspadores de osso femoral utilizados em cirurgia de substituição de articulação de quadril
Se confirmado por várias tendências sociais e demográficas, o crescimento neste setor está virtualmente garantido. Além de uma população em ritmo de envelhecimento e com melhor acesso a essas intervenções cirúrgicas, o crescimento é alimentado por países em desenvolvimento tais como a Índia e a China, que em conjunto representam 37% da população global. Para realçar este potencial de crescimento considere-se que atualmente os EUA e a Europa são os maiores consumidores no mercado, representando aproximadamente 80% de consumo (50% EUA, 30% Europa) [4] porém constituindo unicamente 17% da população mundial. Em 2008, o setor de joelho e de quadril teve a um crescimento de receitas de mais de 17% fora dos Estados Unidos que foi mais que o dobro do valor de crescimento do mercado dos Estados Unidos [5].
Na década passada assistiu-se a avanços tecnológicos significativos no setor de reconstrução das articulações. Uma nova tendência emergindo desses avanços, particularmente na área de artroplastia do joelho, é o desenvolvimento de implantes específicos para o paciente. Utilizando escaneadores em 3D e tecnologia de design assistido por computador (CAD) desenho de solido, implantes específicos para o paciente podem agora ser desenhados e fabricados com eficiência com custos reduzidos, comparado com alguns anos atrás. Esta abordagem dos implantes ortopédicos tem benefícios óbvios se for comparado com o uso atual de implantes prontos que geralmente consistem de uma gama limitada de geometrias.
Porque eu devo utilizar fabricação maquinas CNC para fabricar implantes ortopédicos?
A evolução e crescimento do mercado de implantes ortopédicos alimentam a inovação de novos produtos e de processos de manufatura. À medida que o mercado se orienta para a fabricação de implantes específicos de acordo com o sexo do paciente, os fabricantes devem assegurar-se que empregam nos processos de manufatura disponíveis os de maior eficiência em custo e viabilidade. Com o número anual de intervenções de substituição de joelho atingindo as centenas de milhares de pessoas e ainda crescendo, em conjunção com a necessidade de substituir as tecnologias de manufatura obsoletas, não é difícil ver como a demanda do mercado está criando novas oportunidades.
A fabricação manual de implantes ortopédicos tem sido gradualmente suplantadas por maquinas CNC nos últimos 8 anos. O desenvolvimento de softwares nas áreas dos pró-processadores para máquina CNC estão fornecendo melhorias significativas na produção dando origem para que novas soluções com maquinas CNC entrassem no mercado nos últimos anos. Isto conduziu a uma redução de tempos de fabricação, permitindo que os implantes específicos para o paciente se tornem um negocio viável e com grandes margens de lucros associadas, que é que os implantes personalizados necessitam.
A integração entre maquinas CNC de 5 eixos e software CAD/CAM ofereceu uma solução eficiente aos desafios apresentados pelo mercado de implantes ortopédicos. Flexibilidade, produtividade, automação e integração com sistemas líderes CAD/CAM são competências chaves para identificar e investigar soluções potenciais.
Porque é que uma maquina ANCA é a melhor escolha para fabricar implantes de joelho, de quadril e grosas ortopédicas?
A ANCA, um líder na indústria com maquinas CNC, e tem oferecido soluções de fabricação para a indústria de ferramentas de corte há mais de um quarto de século e desde então construiu uma forte reputação de oferecer soluções de fabricação personalizadas. Nos últimos anos a ANCA desenvolveu soluções para fabricação de peças desenhadas em CAD a partir do software Siemens PLM NX CAD/CAM trabalhando junto com os líderes mundiais no campo de implantes ortopédicos, assim como em parceria com outras indústrias.
Utilizando um modelo CAD para um implante de joelho, a trajetória de fabricação é definida com o software Siemens PLM NX
A solução da ANCA para a fabricação de implantes ortopédicos oferece vantagens competitivas chaves sobre os sistemas existentes. Definindo com exatidão as responsabilidades fundamentais entre os softwares Siemens PLM NX e o software Toolroom da ANCA, foi desenvolvido um pós processador que permite a uma ótima integração entre ambos. O pós processador gera a informação de trajetória da usinagem de um ponto genérico de maneira que todas as tarefas relacionadas, são delegadas ao software da ANCA.
A separação lógica da geração da trajetória de fabricação com o processo de usinagem proporciona inerentemente algumas vantagens. A geração da trajetória de fabricação a partir do sistema CAD/CAM somente necessita ser gerada uma vez. Isto é utilizado na máquina onde os rebolos de diâmetros diferentes podem ser usados para operações de desbaste, de acabamento e de alisamento, todos utilizando os mesmos dados gerados. O dressamento do rebolo enquadra-se ininterruptamente neste sistema sem necessidade de regressar ao sistema CAD/CAM, para fazer as correções. A característica 3D-CRC (compensação do raio de corte) do comando CNC da ANCA calcula automaticamente a trajetória de fabricação alterada, ajustando-se há um tempo real de acordo com o diâmetro do novo rebolo. Isto permite que as peças sejam fabricadas usando rebolos convencionais ou super-abrasivos utilizando o mesmo código NC.
Esta abordagem elimina a necessidade de regenerar o código NC a partir do software CAD/CAM quando os parâmetros da usinagem necessitam de ajuste. Os ajustes e compensações podem ser efetuados na trajetória de fabricação e diretamente nos rebolos montados na máquina. A regeneração do código NC somente é solicitada quando é necessário efetuar alterações na geometria da peça. Evitando a necessidade de revisar o modelo CAD, o processo de produção é significantemente otimizado.
Benefícios suplementares incluem a utilização do conjunto de software, ANCA Toolroom líder na industria. O software iGrind da ANCA para projetos de ferramentas permite que o código NC gerado seja utilizado em uma operação personalizada do iGrind, permitindo que todos os parâmetros do processo seja definidos. Isto permite mesclar as operações geradas pelo CAD com outras operações padrões de fabricação, permitindo assim uma flexibilidade total no projeto de peças especiais. Esta abordagem também permite que operações de fresamento e de furação sejam realizadas em uma só preparação da máquina, se isto for necessário.
A usinagem ininterrupta da geometria gerada pelo CAD no software iGrind da ANCA também significa que na seqüência inteira de fabricação, incluindo quaisquer outras operações adicionais, poderão ser simuladas em 3D, utilizado o software Cim3D da ANCA, líder no processo de simulação dentro da indústria., que além de verificar e simular a geometria fora do campo de trabalho da máquina, poderá também ser detectadas as potenciais situações de colisões assim como também calcular as estimativas de tempo de fabricação.
A ANCA TX7+ é a máquina escolhida pela ANCA para fabricação de implantes ortopédicos. Construída sobre uma base de concreto de polimerizado para amortecer com eficácia as vibrações, a TX7+ oferece as opções de envolve, rigidez, precisão, potência e possibilidade de automação para enfrentar as tarefas mais exigentes. A TX7+ incorpora um motor de 37KW (49 Hp) com 10 000 rpm assim como um cabeçote para dressamento com 3000 rpm que disponibiliza um sistema adicional de dressamento de concepção rígida para acolhimento dos cones HSK de troca rápida. O eixo P opcional, oferece suporte para a ferramenta controlado pelo CNC, incluindo um contra ponta estável que tem a sua força de pressão (Arobotech) controlado pelo CNC. A TX7+ tem um magazine para trocar os dois conjuntos de rebolos, ou também poderá contar com um magazine trocador para até 21 dos conjuntos de porta rebolos.
A automação para aplicações de implantes ortopédicos beneficia-se normalmente da utilização de um carregador que é realizado por um robô da Fanuc. Além de oferecer possibilidades de carregamento automático das peças, o robô pode ser utilizado para executar simultaneamente tarefas secundárias, tais como polimento, dentro do mesmo ciclo de trabalho enquanto a máquina está usinando outra peça.
A solução ANCA oferece a flexibilidade de fabricar uma vasta gama de peças e ferramentas, assegurando a utilização e versatilidade máxima da máquina. Além de implantes ortopédicos e instrumentação, podem ser fabricadas ferramentas standard utilizando a mesma máquina. Num mercado competitivo, investindo na máquina adequada alimentada pelas capacidades do software líder no mercado, é um passo crucial para o sucesso, especialmente no campo de implantes ortopédicos e instrumentação.
Contacte a nossa filial local da ANCA e solicite uma demonstração para ver pessoalmente porque é que a TX7+ da ANCA é a máquina preferida da indústria na fabricação de implantes ortopédicos e de instrumentação cirúrgica.
Referências
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 julho 2010