Skræddersyet – vi har udviklet en økomomisk produktionsløsning, til en præcis interface mellem hoftestamme og ledkugle!

Kunstige hofteled skal fremstilles med høj præcision. Ikke mindst i området fra lårben til ledhoved. Bearbejdningsløsningen, som vi har udviklet, er grundlæggende baseret på brugen af et U-aksesystem og en støbt rival. Disse (og andre) præcisionsværktøjer opfylder alle nødvendige tolerancer, samtidig med at produktiviteten øges i forhold til konventionelle fremstillingsmetoder.

Når et hofteled på grund af begrænsede bevægelsesmuligheder og konstante smerter reducerer livskvaliteten, og konservative behandlingsmetoder ikke længere hjælper tilstrækkeligt, beslutter mange mennesker sig for implantation af et kunstigt hofteled – i Danmark er tallet lidt mere end 10.000 om året. De håber på en langsigtet bedring. For at deres ønske kan gå i opfyldelse, kræves ikke kun en god kirurg og førsteklasses pleje men også "reservedele" af høj kvalitet.

En protese består i reglen af et lårben med ledkugle, en hofteskål og etmellemstykke, der sørger for optimale glideegenskaber. Forbindelsen mellem lårbensprotese og den påsatte ledkugleprotese kræver særlig opmærksomhed For at de koniske flader skal matche nøjagtigt, skal de fremstilles med højeste præcision og overfladekvalitet.

Ved fremstillingen af disse komponenter spiller de anvendte værktøjer en afgørende rolle. Dirk Martin, vores Application Manager Medical forklarer: "Et kunstigt hofteled består af svært bearbejdelige materialer, som ikke alene skal bearbejdes ned i de mindste tolerancer, men også så økonomisk som muligt.” I sidste ende skal et kunstigt hofteled i højeste kvalitet være tilgængeligt for mange mennesker. Vi lægger et stort engagement i at finde de rigtige værktøjsløsninger til sådanne opgaver."

Hjælper med at finde den rigtige løsning: stor erfaring og et bredt sortiment af værktøjer

CERATIZIT-Group dækker hele spåntagningssortimentet med en lang række forskellige værktøjer i standard- og specialudførsler samt dybdegående bearbejdnings-knowhow. "Med vores omfattende produktsortiment og ekspertisen hos vores applikationseksperter er vi godt rustet til alle opgaver som fx bearbejdning af plug-in-området i lårbens- og ledkugleprotesen", understreger Application Manager Martin. "Med vores udvalg af værktøjer kan vi undersøge forskellige tilgange, inden vi finder den helt optimale løsning."

Når det gælder kunstige hofteled, er forespørgslerne fra kundesiden særligt krævende og forskelligartede. For lårbensprotester i den varmebestandige titanlegering Ti6Al4V skal der overholdes en vinkeltolerance på blot +/-5‘ i den konisk formede grænseflade. Andre tolerancer er retlinethed 3 µm, for rundhed 8 µm og for diameteren 60 μm. Det er desuden vigtigt, at den bærende andel opnås for konus, og at der fremstilles en præcist defineret rilleprofil.

Ledkugleprotesen består af en koboltbaseret legering (Co-Cr-Mo). Den koniske boring skal overholde samme høje form-, vinkel- og måltolerancer samt den angivne bærende andel. Og der må ikke opstår hverken mærker, furer eller riller ved spåntagningen. Dirk Martin tilføjer en anden afgørende faktor: "Vi har brug for en produktionsløsning, der egner sig til masseproduktion. Det vil sige, at bearbejdningen skal være processikker og forløbe med mindst mulig overvågning."

Fleksibel U-akse og speciel konusrival sikrer succesen

Til produktionen af en konisk udvendig kontur har vi forbearbejdet med en HM-konusfræser. Et U-aksesystem har stået for den efterfølgende skrub- og sletbearbejdning. "Ved et U-aksesystem forstår man en udskiftelig, frit programmerbar NC-akse til bearbejdningscentre, som muliggør enhver kontur og drejebearbejdning", forklarer Dirk Martin. Med påsatsværktøjer og vendeskær er det muligt at frembringe konturer i boringer samt udvendige bearbejdninger. Det sikrer en væsentlig forkortet produktionstid, med en optimeret overfladekvalitet, der er mere tro mod formen end normalt". Og dermed kan man opnå den ønskede rillestruktur på skaftkonus også ved brug af et bearbejdningscenter. Med den fordel at alle bearbejdningsprocesser kan ske på en enkelt maskine. Normalt ville der være behov for både en dreje- og en fræsemaskine, hvilket betyder yderligere fastspænding, justering, tid og omkostninger.

For at skabe en konisk boring i ledkuglen fastsætter vores løsning følgende skridt på en drejemaskine: Først plandrejes komponenten, så den efterfølgende boring med et fireskærs special Hm-180°-bor får et lige indløb. Dette skaber derefter et hul med en jævn bund. Den konturnære udboring af konus overtages af et EcoCut Classic bore- og drejeværktøj, før en special HM-konusrival sørger for en ideel kontaktflade med en perfekt overfladekvalitet og tolerance. Den efterslibende effekt sparer brugeren for ekstra udgifter i produktionen. Dirk Martin fortæller: "Vi kunne også opnå en præcis inderkontur ved hjælp af en U-akse. Men rivalen er en bedre metode, når der også kræves ekstremt glatte overflader."

Fremtidsperspektivet

Summa summarum fremstilles det kunstige hofteleds kritiske konturer driftsikkert og ekstremt økonomisk med vores løsning. Den opnåede kontaktflade (bærende del og bæreflade) samt tolerancer ligger ved begge bearbejdninger langt under de angivne grænser. Dirk Martin er stolt af teamets resultat: "Vi har med dette resultat kunnet tilbyde os som totalleverandør til vores kunde, en velrenommeret medicovirksomhed, og har udsigt til flere ordrer." Værktøjet anbefales til lign. applikationer, fx inden for kunstige skulderled (også med kunstig knogle og ledkugle) samt til fastgørelser af kunstige knæled.

Kort om vores løsning og dens konkrete værdi

Koniske yderkonturer for det kunstige lårben (opnået på en BAZ):

  1. Forbearbejdning ved hjælp af special HM-fræser med anbragt vinkel
    - Ø 12,0 mm / z4
    - Vc 90 m/min., Fz 0,12 mm, Apmaks. 16 mm
  2. Viderebearbejdning ved hjælp af U-akse optimeret med special vendeskær med R0 8
    - skrubsnit med Ap(1): 0,20 mm og Fz(1): 0,10 mm
    - sletsnit med Ap(2): 0,03 mm og Fz(2): 0,24 mm

Koniske boringer i hoftekuglen (fremstillet på en drejemaskine med en rival):

  1. Forbearbejdning ved hjælp af et Special-180°-bor (special HM-180°-bor D12 med 4 skær) til anbringelse af hullet med en plan hulbund
  2. Anvendelse af EcoCut til konturnær udboring (EcoCut Classic 3xD med XCNT 040102ER CTPP430)
  3. Finbearbejdning special-HM-konusrival til hul med 5°42‘30“ +/-5‘