Umelé bedrové kĺby sa musia vyrábať s vysokou presnosťou. Pritom ide najmä o oblasť zasúvania bedrového drieku do kĺbovej hlavice. Metóda obrábania, ktorú sme vyvinuli, sa zakladá v podstate na používaní systému s U osou a tvarového výstružníka. Tieto (a iné) precízne nástroje garantujú dodržanie všetkých požadovaných tolerancií a súčasne rastie produktivita v porovnaní s konvenčnými metódami obrábania
Pokiaľ bedrový kĺb, v dôsledku obmedzenia pohybu a neustálych bolestí, negatívne ovplyvňuje kvalitu života a konzervatívna liečba už nepomáha, veľa ľudí sa rozhodne pre implantáciu umelého, náhradného kĺbu - v Nemecku sa implantácia vykonáva u viac ako 200.000 pacientov za rok. Veria, že sa ich zdravotný stav trvale zlepší. Aby mohlo dôjsť k naplneniu ich želania, okrem kvalitného operujúceho chirurga a prvotriednej lekárskej starostlivosti musia byť k dispozícii špičkové „náhradné diely“.
Taká protéza sa spravidla skladá z bedrového drieku s kĺbovou hlavicou, z jamky bedrového kĺba a z medzikusu, ktorý zabezpečuje optimálne kĺzanie hlavice v jamke. Zvláštnu pozornosť si vyžaduje prepojenie bedrového drieku s nasunutou kĺbovou hlavicou. Aby kónické plochy navzájom presne lícovali, ich obrábanie si vyžaduje maximálnu precíznosť a kvalita obrobeného povrchu musí byť prvotriedna.
Pri výrobe týchto komponentov hrajú rozhodujúcu úlohu používané nástroje. Dirk Martin, náš aplikačný manažér pre oblasť lekárskej techniky, prichádza s nasledujúcim vysvetlením: „Umelý bedrový kĺb tvoria ťažko obrobiteľné materiály, ktoré sa musia obrábať nielen s najmenšími toleranciami, ale i čo najefektívnejšie. Náhrada bedrového kĺbu by mala byť v tej najvyššej kvalite nakoniec k dispozícii pre veľa ľudí. S veľkým zaujatím pracujeme na tom, aby sme pre také projekty našli vhodné nástrojové riešenia.“
Skupina CERATIZIT ponúka kompletný sortiment obrábacích nástrojov, ktoré sú k dispozícii v štandardnom i špeciálnom prevedení, pričom sa pýši obrovským know-how v oblasti trieskového obrábania. „Vďaka nášmu obrovskému produktovému programu a odbornosti našich aplikačných technikov sme optimálnym spôsobom pripravení na riešenie procesu obrábania komponentov v oblasti bedrového drieku a nasúvania kĺbovej hlavice, zdôrazňuje Dirk Martin (aplikačný manažér). „Na základe pestrej palety našich nástrojov môžeme testovať rôzne varianty a nakoniec zvoliť optimálne riešenie.“
V prípade umelého bedrového kĺbu sú požiadavky zákazníkov mimoriadne náročné a rôznorodé. V prípade bedrového drieku vyrábaného z vysokopevnostnej zliatiny titánu Ti6Al4V sa musí v kónicky tvarovanej oblasti zasúvania dodržať uhlová tolerancia činiaca iba +/-5‘. Ďalšie tolerancie činia v prípade rovinnosti 3 µm, kruhovitosti 8 µm a u priemeru 60 μm. Navyše je dôležité, aby sa v prípade kužeľa dosiahlo zadaného nosného podielu (materiálový pomer profilu) a aby sa vytvoril presne definovaný profil drážky.
Kĺbovú hlavicu tvorí zliatina na báze kobaltu (Co-Cr-Mo). Jej kužeľový otvor musí vykazovať tie isté vysoké tvarové, uhlové a rozmerové tolerancie i stanovený nosný podiel. Pri obrábaní však nesmú vznikať žiadne stopy, ryhy alebo žliabky. Dirk Martin uvádza ešte jeden rozhodujúci faktor: „Potrebujeme riešenie vhodné pre obrábanie v masovom meradle. To znamená, že pri obrábaní musí byť zabezpečená maximálna procesná bezpečnosť a súčasne minimálna potreba monitorovania obrábacích procesov.“
Za účelom vyrobenia kónickej vonkajšej kontúry sme sa rozhodli vykonať predobrobenie pomocou TK kužeľovej frézy. Nasledujúce hrubovanie a dokončovanie realizuje systém s U osou. „Tým sa rozumie výmenná, voľne programovateľná NC os pre obrábacie centrá“, vysvetľuje Dirk Martin, „ktorá umožňuje ľubovoľné obrábanie kontúr i sústruženie. Pomocou výmenných nástrojov a vymeniteľných britových doštičiek je možné obrábať kontúry v otvoroch i realizovať vonkajšie obrábanie. Tým sa dosiahne väčšinou značného skrátenia obrábacích časov pri zabezpečení optimálnej kvality povrchu a vyššej tvarovej presnosti ako je tomu u konvenčného obrábania.“ A tak je možné požadovanú štruktúru drážok na kužele stopky vytvárať i na obrábacom centre. Výhodou je možnosť vykonávania všetkých obrábacích operácií na jedinom stroji. V prípade konvenčného obrábania by musel byť k dispozícii sústruh a frézka, s čím súvisí dodatočná zmena upnutia obrobku, ustavenie, vyššia časová náročnosť i vznikajúce náklady.
Za účelom vytvorenia kónického otvoru v kĺbovej hlavici počíta naše riešenie s nasledujúcimi obrábacími krokmi vykonávanými na sústruhu: Najprv sa obrobok čelne osústruží, aby sa vytvoril rovný nábeh pre následné použitie štvorbritového špeciálneho TK vrtáka 180°. Tento vrták potom vytvorí otvor s rovným dnom. Vyvŕtavanie kónusu pozdĺž kontúry vykonáva nástroj na vŕtanie a sústruženie EcoCut Classic, predtým ako špeciálny TK kužeľový výstružník zabezpečí ideálnu kontaktnú plochu a súčasne perfektnú kvalitu povrchu s požadovanou toleranciou. Nástroje sú pripravené pre ostrenie, teda je možné pri obrábaní dodatočne ušetriť ďalšie náklady. Dirk Martin komentuje proces obrábania: „Pre precízne prevedenie vnútornej kontúry by sme mohli použiť i U os. Za účelom dosiahnutia požadovaného, extrémne hladkého povrchu je však výstružník lepším riešením.“
Celkovo vzaté je možné konštatovať, že sa pomocou nášho riešenia pre obrábanie kritických kontúr umelého bedrového kĺbu zabezpečí procesne bezpečná a mimoriadne hospodárna výroba. Dosiahnutá kontaktná plocha (nosný podiel a nosná plocha) i tolerancia sa v obidvoch prípadoch obrábania nachádzajú značne pod stanovenými limitmi. Dirk Martin je hrdý na tento tímový výkon: „Podarilo sa nám tým etablovať u nášho zákazníka, renomovaného výrobcu zdravotníckej techniky, ako dodávateľ kompletného sortimentu - s výhľadom na realizáciu ďalších zákaziek.“ Okrem toho sa ponúka využiť služieb špecialistu na obrábacie nástroje v rámci podobných realizácií, napríklad pri výrobe umelých ramenných kĺbov (taktiež s driekom a kĺbovou hlavicou) i v oblasti implantovania umelých kolenných kĺbov.