Hoognauwkeurig verspanen is van groot belang bij de productie van medische componenten. Dat geldt ook voor kunstheupgewrichten. Vooral in het gebied waar de heupsteel en het kogelgewricht aansluiten is een optimale maat- en oppervlaktenauwkeurigheid essentieel. Om de verspaning van deze elementen efficiënt uit te kunnen voeren, heeft CERATIZIT een speciale bewerkingsoplossing ontwikkeld die gebaseerd is op een U-as-systeem met een conische ruimer. Deze oplossing zorgt ervoor dat aan alle vereiste toleranties wordt voldaan, terwijl de productiviteit kan worden verhoogd.
Als een heupgewricht de kwaliteit van leven beïnvloedt door beweging te beperken en chronische pijn te veroorzaken, en als conservatieve behandelmethoden niet langer helpen, is de enige optie om een kunstmatig gewricht te laten implanteren. Protheses zoals deze bestaan meestal uit een heupsteel met kogelgewricht, een heupkom en een tussenstuk om de beweging zo soepel mogelijk te laten verlopen. Bijzondere aandacht moet worden besteed aan het kogelgewricht op de heupsteel. Om de conische oppervlakken perfect te laten passen, moeten ze met de hoogste nauwkeurigheid worden geproduceerd. Daarom spelen de gereedschappen een cruciale rol bij het verspanen van deze componenten. Dirk Martin, Application Manager Medical bij CERATIZIT Team Cutting Tools, legt uit: “Een kunstheupgewricht bestaat uit moeilijk te bewerken materialen die niet alleen binnen de smalste toleranties maar ook zo economisch mogelijk bewerkt moeten worden. Uiteindelijk moet een kunstmatige heupprothese voor zoveel mogelijk mensen betaalbaar zijn. We werken met grote toewijding om geschikte gereedschapsoplossingen voor deze taken te vinden.”
Met het grote gereedschapsassortiment en de uitgebreide expertise op het gebied van verspaning, kan CERATIZIT de meest optimale oplossing ontwikkelen voor een bepaald verspaningsvraagstuk. In het geval van het kunstheupgewricht worden er bijzonder veeleisende en gevarieerde eisen gesteld. Voor de heupsteel, gemaakt van titaniumlegering Ti6Al4V, moet een hoektolerantie van slechts +/- 5‘ worden bereikt in het conische verbindingsgebied. Andere toleranties zijn 3 micrometer voor rechtheid, 8 micrometer voor rondheid en 60 micrometer voor de diameter. Het is ook belangrijk dat de gespecificeerde contactverhouding voor de conus wordt bereikt en een nauwkeurig gedefinieerd groefprofiel wordt geproduceerd. Het kogelgewricht is gemaakt van een op kobalt gebaseerde legering (Co-Cr-Mo). Het conische gat moet dezelfde vorm, hoek en afmetingstoleranties hebben als de eigenschappen van de heupsteel. Om deze delen proceszeker in grote series te kunnen produceren heeft CERATIZIT een flexibele U-as ontwikkeld.
Om het conische buitenprofiel te verspanen, wordt voor de voorbewerking een volhardmetalen frees gebruikt. Het daaropvolgende bewerkingsproces wordt voltooid met behulp van een U-as-systeem. Dit is een verwisselbare, vrij programmeerbare NC-as voor bewerkingscentra, die kan worden gebruikt om contouren te bewerken. Verschillende gereedschappen kunnen met het systeem worden gebruikt om in- en uitwendige contouren te verspanen. Dit betekent meestal dat de productietijd aanzienlijk kan worden verkort, terwijl een optimale oppervlaktekwaliteit en een hogere vormnauwkeurigheid wordt geboden dan normaal. Bovendien kunnen alle bewerkingsprocessen op één machine worden uitgevoerd. Bij gebruik van het conventionele proces zou een draaibank en een freesmachine nodig zijn, wat extra opspanning, uitlijning, tijd en geld betekent.
Om het kegelvormige gat in het kogelgewricht te maken, moeten diverse stappen worden doorlopen op de draaibank: Ten eerste wordt het onderdeel vlak gemaakt voor de daaropvolgende speciale volhardmetalen boor van 180° met vier snijkanten. Hiermee wordt vervolgens een gat gemaakt met een platte bodem. Hierna wordt een EcoCut Classic boor- en draaigereedschap gebruikt om de kegel te produceren, terwijl een speciale volhardmetalen conische ruimer zorgt voor het ideale contactpatroon en de ultra gladde oppervlaktekwaliteit.
Al met al maakt de aanpak van CERATIZIT het mogelijk om de kritische contouren van het kunstheupgewricht proceszeker en economisch te verspanen. Het bereikte contactpatroon en de toleranties voor beide bewerkingsprocessen liggen ruim onder de gespecificeerde limieten. De productietechniek kan ook toegepast worden bij de bewerking van kunstschoudergewrichten en kunstkniegewrichten.