Mecanizado de implantes de titanio

Avatar de Usuario
megacam
Moderador Global
Moderador Global
Mensajes: 13577
Registrado: Enero 18th, 2009, 12:13 am
Ubicación: barcelona
Contactar:

Mecanizado de implantes de titanio

Mensaje sin leer por megacam » Diciembre 23rd, 2011, 12:22 am

Desafíos médicos dispositivos fabricantes cara dura. Sus clientes están exigiendo cada vez más pequeños, produjeron piezas más complejas con extraordinaria precisión de difícil para materiales de la máquina, como el titanio. Además de esto, éstas deberán funcionar bajo el estrecho escrutinio de las agencias reguladoras que requieren documentación de cumplimiento extenso y costoso.

Dispositivos ortopédicos están diseñados para ajustarse a la compleja forma de huesos y articulaciones, por lo que el mecanizado de estas piezas es complejo. Dispositivos mecanizados de barra acciones requieren una gran cantidad de material a eliminarse, resultando en un proceso costoso debido a la calificación de baja maquinabilidad de muchos de los materiales involucrados. Como resultado, algunas partes son emitidos cerca de forma neta, y que a menudo requiere fixturing que es compleja y costosa. Otra cuestión que añade a la complejidad de mecanizado es los estrictos márgenes de tolerancia necesarias: 0,002 pulg, o menos, para la mayoría de los dispositivos.

Estas presiones han dado lugar a nuevas tecnologías para ayudar a tiendas que fabrican partes médicos para enfrentar y competir. Herramientas de máquinas ágil de 12-eje de giro, nuevas inserción grados y innovadoras máquinas de hilo girando son capaces de producir piezas complejas con tolerancias extremas, mientras que las innovaciones en resultado EDM en la producción de piezas de alta calidad a velocidades más rápidas eliminando los problemas que son inherentes en la tecnología anterior.
rotula protesica titanio.jpg
rotula protesica titanio.jpg (28.39 KiB) Visto 650 veces
protesis titanio.jpg
protesis titanio.jpg (8.74 KiB) Visto 650 veces
PROBLEMAS CON EL MECANIZADO DEL TITANIO

Acero inoxidable y titanio son los materiales más utilizados para implantes médicos. Aceros inoxidables normalmente se utilizan para dispositivos que no se quedará permanentemente en el cuerpo. Titanio normalmente es preferido para implantes médicos debido a su peso ligero, alta resistencia y biocompatibilidad. También, implantes de titanio son compatibles con resonancia magnética y tomografía computada imágenes procedimientos, por lo que no interfieren con los procedimientos si el paciente necesita después de realizar el implante.

Titanio 6AL-4V ELI es el material estándar utilizado para la fabricación de las articulaciones de la cadera, tornillos de hueso, las articulaciones de la rodilla, placas de hueso, implantes dentales y dispositivos quirúrgicos. Sin embargo, aleaciones de cobalto y cromo entran en uso más a menudo porque son más rígidas, estricta grano y limpiador de titanio.

Mecanizado de aleaciones de titanio requiere cortar las fuerzas sólo ligeramente superior a las necesarias para aceros de máquina, pero aleaciones de titanio tienen características metalúrgicas que hacen más difícil a la máquina que aceros de dureza equivalente.

Titanio tiene una característica de endurecimiento del trabajo que elimina la masa estacionaria de metal (borde urbanizada) por delante de la herramienta de corte. Hace un ángulo de distorsión alta en mecanizado que provoca un chip fino para ponerse en contacto con un área relativamente pequeña en la cara de la herramienta de corte. Debido a esta característica de trabajo endurecimiento, fuentes no deben detenerse mientras herramientas y piezas están en el movimiento de contacto. Las fuerzas de rodamiento alta producidas por mecanizado de esta manera, se combinan con la fricción desarrollada por el chip que precipita sobre el área de rodamiento para dar como resultado un gran aumento en calor una parte traducida de la herramienta de corte. El calor generado por el titanio de corte no disipan rápidamente porque es un pobre conductor. Por lo tanto, la mayoría del calor se concentra en la vanguardia y la cara de la herramienta.

La combinación de fuerzas de rodamiento alta y el calor produce capacidad acción cerca a la vanguardia, resultando en la ruptura de la herramienta rápida.

Para empeorar las cosas, aleaciones de titanio tienen una fuerte tendencia a la aleación con o reaccionar químicamente con los materiales de herramientas de corte a temperaturas de funcionamiento de la herramienta, y tienen una tendencia a la vesícula como fichas de soldadura para los bordes cortantes de herramientas.

Estas dificultades se multiplican como herramientas empiecen a llevar, por lo que utilizan herramientas de titanio de máquina y sus aleaciones deben se observarán cuidadosamente para asegurarse son nítidos y se sustituyan antes aburrido. La regla de oro en el mecanizado de titanio y sus aleaciones es que si ves cualquier cambio en el proceso de mecanizado, debe cambiar la herramienta inmediatamente porque es probable que se está volviendo aburrida

Otra razón para mantener afiladas herramientas es que el titanio puede inflamarse al cortar con herramientas desgastadas o rotas. El metal genera oxígeno cuando se quema, por lo que el fuego puede llegar a ser autosuficiente. Por lo tanto, muchas tiendas que titanio de máquina no se ejecutan "lights out", y dotar a las máquinas con sistemas de extinción de incendios.

Con su relativamente bajo módulo de elasticidad, titanio tiene más "springiness" que el acero, por lo que trabajo tiende a alejarse herramientas de corte a menos que se mantienen fuertes recortes o copia de seguridad correcta es empleado. Piezas delgadas tienden a desviar bajo las presiones de la herramienta, causando problemas de tolerancia, herramienta frotando y parloteo. En consecuencia, la rigidez de todo el sistema es muy importante, como es el uso de herramientas de corte afiladas, bien en forma.
Centro de torneado de ejes 12 tornos.jpg
Centro de torneado de ejes 12 tornos.jpg (24.43 KiB) Visto 650 veces
Tornillo ortopédico.jpg
Tornillo ortopédico.jpg (3.67 KiB) Visto 650 veces
mecanizado tornillo titanio.jpg
mecanizado tornillo titanio.jpg (27.83 KiB) Visto 650 veces
12-EJES CONTROL SIGNIFICA MENOS MANIPULACIÓN DE LA PIEZA TRABAJADA

La necesidad de reduct el costo de producción piezas complejas es especialmente aguda en la industria médica. Esto ha dado lugar a herramientas avanzadas de máquina con hasta 12 ejes de movimiento que permiten la total capacidad de posicionamiento en cualquier envolvente espacial, al tiempo que aumenta el número de operaciones que pueden realizarse sobre una pieza trabajada con una configuración única y sin cambiar la posición o manipulación.

Por ejemplo, centros de torneado de ejes 12 producidas por Tornos Technologies nos Corp (www.tornos.com) producen piezas complejas en una sola configuración con todos los 12 ejes funcionando simultáneamente. Además de mecanizado de piezas complejas, las máquinas ofrecen trabajo estrecha tolerancia y acabados de superficie fina. El control de la serie 2000 de Tornos torneado centros es junto con el software que se ejecuta en un equipo Windows por parte complejos programas. El software está escrito para que el reloj central en el control se utiliza como una leva electrónico, haciendo que la máquina imitar la acción de una máquina convencional, de camoperated.

Eje trazados son calculados por el procesamiento de datos y almacena el control como tablas de datos. Cada eje tiene su propio chip de control — análogo a una "leva electrónico" — que almacena sólo su trayectoria como una tabla de paso, una secuencia de movimientos en uno o dos ejes. Un generador de señal de reloj Lee y ejecuta pasos cada ocho milisegundos. Una tabla de datos se utiliza para los ejes de trayectoria de herramienta, otro para la velocidad de giro, rotación y paradas y un tercero para funciones de la máquina. Tablas de datos están programadas sin conexión para cada parte.

El reloj central sincroniza la lectura de las múltiples trayectorias individuales. El ciclo en una máquina de camoperated se limita a 360o. En las máquinas de Tornos, reemplazando las levas con programas almacenados elimina límites físicos, angulares en el equipo. El control lee los datos en paralelo, no uno a la vez: para que la máquina pueda tener cuatro herramientas de corte simultáneamente.

INSERTOS PARA TORNEADO

Aumentar la productividad y reducir los costos de herramientas, Sandvik Coromant www.coromant.sandvik.com recientemente presentó una línea de ronda insertos para torneado de las articulaciones de la cadera. Cuando se utiliza para el torneado interno de la copa esférica en la articulación de la cadera de una balón y en el zócalo, la compañía dice que estas inserciones proporcionan un equilibrio entre seguridad y productividad, al optimizar el proceso de desbaste al mecanizado directamente de fundición.

En aplicaciones de desbaste, forma redonda de las inserciones imparte una fuerte vanguardia y resistencia al desgaste excesivo de muesca resultando en menos cambios de herramienta. Debido a temperaturas más bajas se generan con estas inserciones, los operadores pueden aumentar canales y velocidades para maximizar la producción. La compañía también ofrece portaherramientas con inserciones de positivas, D-estilo de acabado y torneado esférico. También pueden utilizarse para interior convirtiendo en aplicaciones donde la accesibilidad es limitada.

Inserciones ronda de Sandvik Coromant son compatibles con barras aburridas de la compañía CoroTurn 107 y su método EasyFix para lograr la altura correcta centro de vanguardia.

La compañía dice que inserta la ronda y inserciones D-estilo son buenas para el mecanizado de titanio y cromo cobalto implantes. Al mecanizado con inserciones de ronda y cromo cobalto, la compañía recomienda grado GC1030. Grado GC1105 es la mejor calificación para inserciones d estilo y cromo cobalto. Grado H13A logra el mejor resultado durante el mecanizado de titanio para inserciones d estilo y ronda.

SUBPROCESOS GIRANDO

COMPONENTES médicos siguen más complejas para permitir un uso más fácil por los cirujanos. Sin embargo, esta complejidad exige nuevos adjuntos para girar y fresado operaciones para generar las formas complejas que requieren especial. Por ejemplo, Tornos ha diseñado una nueva unidad girando de hilo para los ángulos de hélice alta utilizados en algunos tornillos de hueso de remolino.

A diferencia de hilo cortando y puntear, hilo girando contornos de produce limpios sin zumbidos. Hilo girando puede hacerse por corte de rosca externa y golpeteo interno. El proceso se lleva a cabo en un torno automático y requiere un huso de alta frecuencia en cuanto a velocidades a 30.000 rpm.

Durante la escucha interna, el eje de giro debe paralelo con la pieza mecanizada. El proceso interno girando es 60% más rápido que escuchas convencionales. Además, las herramientas utilizadas tienen una vida útil más larga y Tornos dice que pueden aprovecharse más de 2.500 piezas de titanio sin rotura de la herramienta. Velocidades de corte son altas, por lo que el tiempo de mecanizado es más corto. No hay rebabas ni fichas residuales y la profundidad de corte de hilo puede ser más de tres veces el diámetro de la rosca. Incluso es posible mecanizar a la parte inferior de un taladro ciego.

Para roscas externas, un dispositivo equipado con el fin del torno gira y se inclina en relación con la inclinación de hilo que se producen. Mecanizado se realiza mediante un instrumento en forma de campana que comprende tres cortadoras de la misma sección como hilo mecanizada. Gira en el huso de la herramienta de whirlthreading de conducción a alta velocidad — hasta 12.000 rpm, mientras que la parte se convierte simultáneamente en la dirección opuesta a velocidad lenta. La velocidad de avance está sincronizada con las dos velocidades de giro y el proceso continúa hasta que se alcance la longitud requerida de subprocesamiento. La herramienta de metal dura debe tener la misma forma que el subproceso que se producen.

La superficie de los subprocesos producido es perfecta porque las herramientas rotan a alta velocidad en la dirección opuesta a la de la pieza, evitando así las tierras de cara indeseables que a veces se encuentran con hyperthreading convencional hecho con procesos de fresado.

El proceso girando también elimina el largo retiro de la barra de la Guía de canales, así que ayuda a evitar la incautación debido a una proyección excesivamente larga.

UN MEJOR PROCESO DE EDM WIRE

Descarga eléctrica alambre mecanizado (EDM) es un proceso popular para la producción de dispositivos médicos intrincados, muy precisos porque el proceso no es afectado por la dureza de la pieza trabajada y puede utilizarse para mecanizar aleaciones duras y difíciles de cortar. Sin embargo, el proceso afecta a titanio de dos maneras: en primer lugar, cambia el color de la capa de óxido altamente resistente a la corrosión natural sobre la superficie de las piezas de titanio de gris a un tinte azulado. En segundo lugar, y más problemática, durante el proceso de EDM diminutas gotitas de cobre y zinc de los cables son redeposited en la superficie de la pieza mecanizada. Que backplating requiere un proceso de limpieza costoso porque cobre no es biocompatible.

Charmilles Technologies (www.charmillesus.com) ha desarrollado un nuevo generador EDM, llamado CleanCut — que la compañía dice cortes más rápido que la tecnología anterior y hace más nítidas formas. El generador también reduce los efectos indeseables de superficies de mecanizado de EDM. Mediante la generación de vertidos alternadamente positivos y negativos, el generador de CleanCut elimina el añil de la superficie de las piezas de titanio. También, Charmilles dice que el generador reduce significativamente la contaminación de cobre de las superficies de titanio, reducir los costos de limpieza de postmachining.

MICROMOLDING

La unidad que médicos de piezas más pequeña y más fuerte ha llevado Phillips Plastics Corp. (www.phillipsplastics.com) para desarrollar un proceso para micro moldeo titanio médica piezas tan pequeña como 0,0001 cúbicos en. Aunque el proceso sigue las mismas pautas como la mayoría de los otros metales de inyección moldeada, titanio generalmente produce un acabado de superficie más áspero y secciones de pared más delgadas. Ventajas del proceso incluyen el uso de material de alto y baja de residuos, alta repetibilidad de cavidad a cavidad y estrictos márgenes de tolerancia de +60.001 en.

SATISFACER LA FEDS

La administración de alimentos y drogas de requisitos de sistemas de calidad estrictas rigen las prácticas de los fabricantes de dispositivos médicos. Estos estándares de calidad exigen a los fabricantes hacer dispositivos médicos para cada acción que se toma una parte mientras que el fabricante tiene custodia posesión del documento. Todo el material — bar material y piezas moldeadas — se serializa y toda la documentación debe coincidir. Si en cualquier momento el número de serie en el papeleo no coincide con el material, la totalidad del lote debe ser desechado.

Para cumplir con las regulaciones de la FDA y maximizar la productividad de la máquina herramienta, odisea médica en Memphis, Tennessee (www.odysseymed.com) va a grandes longitudes para validar y mejorar la calidad del proceso. Odisea ha implementado controles estrictos para proceso demostrar-out y una técnica en el proceso llamado Precontrol para controlar parte tolerancia y proceso de estabilidad. Precontrol aumenta las prácticas estándar de gráficos de control por desencadenar el operador para realizar ajustes en los desplazamientos de la máquina antes de problemas. Tim Gooch, director de servicios técnicos en la Odisea, explica, "especificaciones parte controlan la aceptabilidad de la pieza, pero Precontrol controla las acciones del operador". La técnica divide la banda de tolerancia en áreas verdes, amarillas y rojas con la media 50 por ciento de la banda de tolerancia, siendo objetivo del operador zona de funcionamiento. Compensa cualquier dos partes consecutivas que superen este desencadenador de tolerancia más estricta al operador ajustar la máquina. Partes consecutivas que están apagados en lados opuestos de la tolerancia indican que el proceso es inestable que requieren ajustes en el proceso. Partes fuera de la zona de tolerancia son, por supuesto, desechados.

Los contribuyentes a este artículo incluyen:
Charmilles Technologies (www.charmillesus.com)
ISCAR Metals Inc. (www.iscarmetals.com)
Odisea médica Inc. (www.odysseymed.com)
Phillips Plastics Corp. (www.phillipsplastics.com)
REM ventas Inc. (www.remsales.com)
Sandvik Coromant Co. (www.coromant.sandvik.com/us)
Tornos Technologies nos, (www.tornos.com Corp.)

Responder

Volver a “MECANIZADO PROTESICO QUIRURGICO”

¿Quién está conectado?

Usuarios navegando por este Foro: No hay usuarios registrados visitando el Foro y 3 invitados