ANCA está en la 'bola' con los implantes de cadera

Jul 01, 2023

Se prevé que el número de cirugías ortopédicas de cadera aumente a una tasa del 5 % anual hasta 2026 y, con esta tendencia, surgirá una mayor demanda de herramientas y componentes para respaldar estos procedimientos.

Un proceso de máquina ANCA para el rectificado de la bola femoral, desarrollado junto con el fabricante de muelas abrasivas Tyrolit, ofrece calidad y consistencia en la bola femoral terminada, utilizando tecnología de aplicación y control de máquina especializada en la máquina rectificadora CNC lineal MX7.

La industria médica es aquella en la que los clientes y los mercados son muy sensibles a la calidad y consistencia del producto. Este es especialmente el caso de los implantes ortopédicos que se van a colocar de forma permanente dentro del cuerpo humano. Como resultado, los clientes que compran y usan implantes ortopédicos necesitan confianza absoluta en el producto, lo que a su vez requiere confianza absoluta en el proceso de fabricación.

El rendimiento de las bolas femorales utilizadas en los implantes de reemplazo de cadera exige la consistencia de la redondez, el tamaño y el acabado de la superficie como criterios clave de calidad. Para lograr este resultado, ANCA ha desarrollado un proceso en su máquina MX7 Linear que aplica una serie de operaciones secuenciales de esmerilado, bruñido y pulido final en la misma envolvente de trabajo. El resultado es un acabado superficial en la bola de <0,01 µm Ra y una redondez de la pieza inferior a 3 µm.

El primer paso del proceso es rectificar la pieza inicial con precisión al tamaño. Utilizando muelas abrasivas de CBN enchapadas, se elimina el exceso de material de la pieza torneada en desbaste. Esta operación facilita los procesos previos al relajar las demandas de tolerancia para la pieza en bruto que rectificará el ANCA MX7.

A continuación hay una serie de procesos de pulido fino que producen mejoras incrementales en el acabado de la superficie. Los ingenieros de aplicaciones de ANCA y Tyrolit se unieron para desarrollar un proceso que ofrece resultados de producción estables en la bola femoral.

Las ruedas Tyrolit se han desarrollado específicamente para las aplicaciones de bola femoral, pero se sabe que se desgastan naturalmente durante el proceso de producción. ANCA se enfrentó a este desafío siendo el diseñador y fabricante de sus propios motores lineales LinX, así como del sistema CNC y de servoaccionamiento que controlan la máquina y el movimiento de la muela abrasiva.

Los ingenieros de sistemas de ANCA desarrollaron un nuevo algoritmo de control para esta aplicación que permitía al operador programar las fuerzas deseadas aplicadas por la rueda de bruñir en la bola femoral. Con esta fuerza programada, la rueda alimenta la bola a un ritmo constante a medida que se desgasta. Las tres ruedas Tyrolit diferentes que se usaron se pudieron programar con su propio parámetro de fuerza de rectificado exclusivo para lograr un acabado de superficie de espejo y una tolerancia uniforme del tamaño de la pieza.

Además, se desarrolló la medición automática de la rueda que garantiza que cada operación de bruñido comience desde la posición de entrada correcta. Esto asegura la consistencia en el proceso independientemente del desgaste de la rueda que se experimente después de cada operación de bruñido.

Una operación de pulido final es el último paso, brindando un acabado de espejo en la superficie de trabajo de la bola. Esto es fundamental para garantizar que la fricción mecánica y el desgaste se minimicen en el implante de cadera final.

El ANCA MX7 Linear utilizado para esta aplicación presentaba un cambiador de paquetes de seis ruedas que permite realizar operaciones de esmerilado, pulido y pulimentado en una sola configuración. Además, las herramientas utilizadas para la producción de bolas femorales se pueden cambiar fácilmente a aplicaciones de fabricación de herramientas de corte. Como resultado, en lugar de comprar una máquina dedicada únicamente a la producción de bolas femorales, los usuarios pueden utilizar su máquina para otras aplicaciones de rectificado CNC.

La producción de cortadores giratorios quirúrgicos, brocas y escariadores, así como raspadores de cadera femoral, son aplicaciones ideales para la producción en la misma máquina lineal MX7 y aumentarán significativamente la presencia en el mercado de la ortopedia.

Uso de alambres o fibras que giran rápidamente para eliminar de manera efectiva y económica rebabas, rayones e imperfecciones mecánicas similares de componentes de precisión y altamente estresados. La mayor aplicación es en la fabricación de engranajes y pistas de rodamientos donde la eliminación de bordes afilados y elevadores de tensión por métodos de potencia ha aumentado la velocidad de la operación.

Controlador basado en microprocesador dedicado a una máquina herramienta que permite la creación o modificación de piezas. El control numérico programado activa los servos de la máquina y los accionamientos del husillo y controla las diversas operaciones de mecanizado. Ver DNC, control numérico directo; NC, control numérico.

Cristal fabricado a partir de nitruro de boro a alta presión y temperatura. Se utiliza para cortar materiales ferrosos y a base de níquel difíciles de mecanizar hasta 70 HRC. Segundo material más duro después del diamante. Ver herramientas superabrasivas.

Operación de maquinado en la cual el material es removido de la pieza de trabajo por medio de una rueda abrasiva motorizada, piedra, banda, pasta, hoja, compuesto, lodo, etc. Toma varias formas: pulido superficial (crea superficies planas y/o cuadradas); rectificado cilíndrico (para formas cilíndricas y cónicas externas, filetes, muescas, etc.); rectificado sin centro; biselado; rectificado de roscas y formas; rectificado de herramientas y cortadores; molienda improvisada; lapeado y pulido (pulido con granos extremadamente finos para crear superficies ultrasuaves); bruñido; y rectificado de discos.

Acciona una muela abrasiva u otra herramienta abrasiva con el propósito de remover metal y terminar piezas de trabajo con tolerancias estrechas. Proporciona superficies de piezas de trabajo lisas, cuadradas, paralelas y precisas. Cuando se requieren superficies ultrasuaves y acabados del orden de micras, se utilizan máquinas de lapeado y bruñido (amoladoras de precisión que procesan abrasivos con granos extremadamente finos y uniformes). En su función de "acabado", la amoladora es quizás la máquina herramienta más utilizada. Hay varios estilos disponibles: amoladoras de banco y de pedestal para afilar brocas y taladros de torno; rectificadoras de superficies para producir piezas cuadradas, paralelas, lisas y precisas; rectificadoras cilíndricas y sin centros; rectificadoras de agujeros centrales; molinillos de forma; amoladoras frontales y de extremo; rectificadoras de engranajes; amoladoras de plantilla; amoladoras de banda abrasiva (soporte trasero, bastidor oscilante, rodillo de banda); rectificadoras de herramientas y cuchillas para afilar y volver a afilar herramientas de corte; amoladoras de carburo; amoladoras manuales; y sierras de corte abrasivo.

Muela formada a partir de material abrasivo mezclado en una matriz adecuada. Toma una variedad de formas, pero se divide en dos categorías básicas: una que corta en su periferia, como en el rectificado alternativo, y otra que corta en su lado o cara, como en el rectificado de herramientas y cortadores.

Cantidad mínima y máxima que se permite que una dimensión de la pieza de trabajo varíe de un estándar establecido y aún así sea aceptable.

Cubo, esfera, cilindro u otro espacio físico dentro del cual la herramienta de corte es capaz de alcanzar.