Konstgjorda höftleder måste tillverkas mycket exakt. Det gäller i synnerhet kontaktytan mellan ledkula och ledskål. Vi har utvecklat en bearbetningslösning som baseras på ett U-axelsystem och en formande brotsch. Dessa och fler precisionsverktyg ger resultat inom alla toleranser, samtidigt som produktiviteten ökar jämfört med konventionella metoder.
Om livskvaliteten försämras på grund av begränsade rörelsemöjligheter och smärtor i höftleden, och konservativa behandlingsmetoder inte längre hjälper, väljer många att implantera en konstgjord ersättningsled – över 200 000 per år i Tyskland. De hoppas på långsiktiga förbättringar. För att det ska lyckas behövs en skicklig operatör, förstklassig försörjning och ”reservdelar” av hög kvalitet.
En sådan protes består vanligen av ett höftben med ledkula, en ledskål och ett mellanstycke med optimala glidegenskaper. Förbindelsen mellan höftkulan och höftbenet kräver extra uppmärksamhet. De koniska ytorna måste passa ihop exakt, och därför måste de tillverkas med högsta precision och ytkvalitet.
När komponenterna tillverkas spelar verktygen som används en avgörande roll. Dirk Martin vår är applikationsspecialist inom medicinteknik: ”En konstgjord höftled består av svårbearbetade material som måste bearbetas både effektivt och med minimala toleranser. Målet är en konstgjord höftled av högsta kvalitet, som är tillgänglig för många personer. Vi arbetar passionerat för att hitta verktygslösningar för sådana uppgifter.”
CERATIZIT-gruppen är en fullsortimentsleverantör inom bearbetning, som kan tillhandahålla verktyg i standard- och specialutföranden och har djupa kunskaper inom bearbetning. ”Vårt stora produktprogram och expertisen hos våra applikationsspecialister rustar oss väl för att bearbeta anslutningen mellan höftbenet och ledkulan”, betonar applikationschefen Martin. ”Vi kan kontrollera olika metoder med våra många verktyg och hitta en optimal lösning.”
Kunderna ställer många och höga krav på konstgjorda höftleder. Höftskaftet av en höghållfast titanlegering, Ti6Al4V, måste i det koniska insticksområdet ha en vinkeltolerans på ±5 bågminuter. Toleranserna för rätlinjighet är 3 μm, för rundhet 8 μm och för diameter 60 μm. Det är också viktigt att konans kontaktyta blir rätt och har exakt definierade räfflor.
Ledkulan består av en legering baserad på kobolt (Co-Cr-Mo). Det koniska uttaget underkastas samma höga toleranser för form, vinkel, mått och kontaktyta. Men vid bearbetningen får inga märken, repor eller räfflor uppstå. Dirk Martin förklarar en annan avgörande faktor: ”Vi behöver en tillverkningslösning som fungerar för massproduktion. Bearbetningen måste alltså vara processäker och kräva minimalt med övervakning.”
Den koniska ytterkonturen valde vi att tillverka med en VHM-konfräs. Grov- och finfräsningen efteråt sker med ett U-axelsystem. ”Det är en inkopplingsbar och fritt programmerbar NC-axel för bearbetningscentrum”, förklarar Dirk Martin, ”som ger möjlighet till godtyckliga kontur- och svarvbearbetningar. Med fasta verktyg och vändskär kan konturerna skapas i både borrhål och vid utvändig bearbetning. Det förkortar tillverkningstiderna betydligt, optimerar ytkvaliteten och håller formen bättre.” Då kan den önskade räffelstrukturen framställas på skaftkonan direkt i ett bearbetningscentrum. Fördelen är att alla bearbetningssteg kan ske i en enda maskin. Annars behövs en svarv och en fräs, vilket medför merarbete i form av fastspänning och inriktning vilket kostar tid och pengar.
Det koniska hålet i ledkulan framställs på följande sätt, som i en svarv: Sedan plansvarvas komponenten så att nästa verktyg, en speciell VHM-borr på 180°, får en bra start. Den skapar sedan ett hål med jämn botten. Den konturnära konsvarvningen görs med ett borr- och svarvverktyg EcoCut Classic, och en konisk VHM-specialbrotsch skapar rätt kontaktbild med perfekt ytkvalitet och tolerans. Efterslipningseffekten sparar ytterligare kostnader vid tillverkningen. Dirk Martin kommenterar: ”Vi skulle kunna skapa innerkonturen med rätt precision med en U-axel. Men en brotsch är bättre eftersom ytan måste bli extremt slät.”
Sammantaget tillverkas de kritiska konturerna i den konstgjorda höftleden processäkert och effektivt med vår metod. Kontaktsituationen (kontaktytan och kontakttrycket) och toleranserna ligger mycket långt från gränsvärdena vid båda bearbetningarna. Dirk Martin är stolt över teamet: ”Vi kunde visa för kunden – ett välkänt företag inom medicinteknik – att vi var en komplett leverantör och se fram mot ytterligare uppdrag.” Företaget kunde också marknadsföra sig som specialist för närliggande tillämpningar, exempelvis konstgjorda axelleder (även där med skaft och ledkula) och fastsättning av konstgjorda knäleder.