Mecanizado médico:los fabricantes de herramientas de corte ofrecen información y consejos para el éxito

La fabricación de implantes médicos está preparada para un crecimiento significativo a medida que las técnicas y los materiales mejoran continuamente. Aquí, los expertos ofrecen información valiosa sobre los materiales, los métodos y las máquinas herramienta que se utilizan en el mecanizado médico.

Cada sector industrial enfrenta desafíos únicos, pero el mecanizado médico presenta algunos de los más grandes. Tolerancias estrechas, geometrías complejas y trazabilidad meticulosa:estos son solo algunos de los obstáculos que los talleres médicos deben superar si quieren competir en este exigente campo.

Afortunadamente, muchas personas con conocimientos están dispuestas a compartir consejos sobre la aplicación, comenzando con los expertos citados aquí.

Considere los materiales. Junto a la industria aeroespacial con sus superaleaciones de alta temperatura, los metales utilizados para fabricar componentes médicos ocupan un segundo lugar cercano en términos de mala maquinabilidad. Dan Doiron, gerente de productos de fresado de Emuge Corp., explica que las piezas fundidas y las barras de cromo cobalto, por ejemplo, se usan comúnmente para hacer el componente femoral (superior) de un implante de rodilla, con el titanio como bandeja tibial debajo. Los aceros inoxidables como el 17-4 PH también son bastante comunes en aplicaciones médicas, como las herramientas quirúrgicas de alineación y sujeción utilizadas durante la instalación de implantes.

Todos son difíciles de mecanizar y todos requieren herramientas de corte específicas del material para lograr la mayor productividad.
 

“Cualquiera que sea la aleación, siempre recomiendo que los clientes consulten nuestro sitio web o nuestro catálogo cuando seleccionen herramientas de corte”, dice. "Tenemos una amplia gama de geometrías destinadas a diversos materiales médicos, así como recubrimientos que ayudan a mantener la longevidad y brindan una vida útil óptima de la herramienta".

Derek Nading, ingeniero de aplicaciones de M.A. Ford Mfg. Co. Inc., está de acuerdo y señala que las herramientas de corte personalizadas también son bastante comunes en el sector médico.

“Fabricamos una gran cantidad de escariadores especiales y brocas escalonadas para uso médico, donde un taller puede querer completar dos o más piezas en una sola operación”, dice. "Y los cortadores de barril, también conocidos como herramientas de segmento circular, también se están volviendo más populares y se utilizan principalmente para el acabado acelerado de reemplazos de cadera y otros implantes complejos".

El ingeniero de investigación y desarrollo de KYOCERA SGS, Jake Rutherford, advierte que los recubrimientos para herramientas de corte podrían estar prohibidos en aplicaciones médicas particulares.

“Es por eso que ofrecemos nuestras herramientas con o sin recubrimiento”, dice. "He estado en tiendas donde era difícil o incluso imposible validar un proceso debido a la preocupación de que quedaran elementos microscópicos del recubrimiento en el componente, lo que podría, a su vez, filtrarse en el cuerpo humano".

Un enfoque metódico

Tenga en cuenta que el último término:validación del proceso. Al igual que los que fabrican componentes aeroespaciales críticos, los talleres médicos a menudo deben enviar sus procesos de mecanizado para la aprobación del cliente y, una vez validados, se congelan en su lugar. Cualquier desviación de estos procesos después del hecho requiere aprobaciones adicionales, lo que hace que la mejora continua sea, en el mejor de los casos, engorrosa.

Una moraleja de esta historia es que los talleres médicos deben traer expertos en herramientas de corte al principio del ciclo de desarrollo del proceso. Esto ayuda a garantizar que seleccionen las mejores herramientas, determinen las trayectorias de herramientas más eficientes posibles y eviten volver al cliente para cambios posteriores a la validación. En otros casos, sin embargo, vale la pena hacerlo, especialmente en trabajos que han estado funcionando durante años, o donde el taller está atrasado en términos de tecnología de herramientas de corte.

Un caso ilustrativo proviene de OSG USA Inc., donde el gerente de distrito, Dustin Loschiavo, trabaja en estrecha colaboración con un taller médico en Michigan.

“Nosotros y algunos de nuestros ingenieros visitamos sus instalaciones en octubre pasado después de que acordaron asociarse con nosotros”, dice Loschiavo. "Evaluamos sus procesos, examinamos sus máquinas herramienta y su sujeción, y entregamos soluciones que les permitirían ahorrar más de $300 000 al año en solo cuatro componentes".

El gerente regional de OSG, Chris Dravis, no está sorprendido. “En este caso particular, estaban usando una tecnología de herramientas de corte de 10 años”, dice. “Al cambiarlos a herramientas diseñadas para trayectorias de herramientas modernas, pudieron aumentar en gran medida el compromiso del cortador, mejorando significativamente la vida útil de la herramienta y las tasas de eliminación de metal por igual. Por supuesto, hay costos internos asociados con ellos que regresan al cliente y se toman el tiempo para volver a validar los procesos, pero en este y muchos otros casos, vale la pena".

El gerente de distrito de OSG, Aaron Kwapniewski, está de acuerdo y señala que actualmente hay más de 6500 fabricantes nacionales de dispositivos médicos, y sigue habiendo una gran demanda de todos ellos para reducir los plazos de entrega y recortar los precios. “Si no están aprovechando las mejores y más recientes herramientas, están dejando dinero sobre la mesa y arriesgándose, tal vez, a perder negocios frente a otros competidores”, señala.

Dan Doiron de Emuge ha tenido experiencias similares. Él dice que existen protocolos estrictos para garantizar la consistencia de la fabricación de implantes. La trazabilidad es fundamental, ya que requiere que las empresas documenten qué lote de material, qué máquina herramienta e incluso el tipo de fluido de corte que utilizan para una pieza específica. “Por lo general, no se permite cambiar a una marca diferente de herramienta de corte sin una revisión de por qué es necesario ese cambio”, dice. "A pesar de esto, a menudo es un dolor necesario si las tiendas quieren seguir siendo competitivas".

Muchas de estas piezas son pequeñas y caen fácilmente en el territorio del micromecanizado. El ingeniero de aplicaciones de KYOCERA SGS, Jacob Rak, enumeró un puñado de componentes médicos más pequeños, desde stents y tornillos óseos hasta piezas para bombas cardíacas y sensores de control de la respiración. Los tornos CNC de estilo suizo se han utilizado durante mucho tiempo para mecanizar muchos de estos, con centros de mecanizado de 5 ejes más comunes para la fabricación de implantes.

“Las piezas médicas a menudo tienen geometrías únicas y están hechas de materiales difíciles, por lo que es un trabajo exigente”, dice. "Independientemente de lo que esté haciendo, necesita el mejor equipo que pueda pagar si quiere ser competitivo".

Levantar la barra portaherramientas

Cualquiera que sea la máquina herramienta, cualquiera que sea la pieza, las tolerancias estrechas y los acabados superficiales extremadamente finos significan que los fabricantes también deben subir el listón en su portaherramientas. La necesidad de un descentramiento mínimo y una rigidez máxima exige el uso de mandriles hidráulicos o de ajuste por contracción siempre que sea posible. Los cortadores pequeños pueden requerir una inversión en cabezales de velocidad para lograr la velocidad de funcionamiento correcta, y el refrigerante filtrado a alta presión es imprescindible. Y siempre siga las recomendaciones del fabricante de la herramienta de corte:la mayoría está de acuerdo en que los maquinistas a menudo tienen miedo de empujar las herramientas tan fuerte como deberían, lo que generalmente conduce a un desgaste prematuro de la herramienta.

Algunos también temen invertir en herramientas de alta calidad o pedir ayuda para seleccionarlas. Eso es según Doiron, quien señaló que Emuge, como la mayoría de los fabricantes de herramientas de corte, realiza pruebas científicas de grados de carburo, recubrimientos, ángulos de inclinación y hélice, corte de extremos y más. Sí, todas estas empresas quieren vender herramientas, pero la mejor manera de hacerlo es brindarles a sus clientes resultados exitosos.

“La inversión en la herramienta óptima para una aplicación puede significar la diferencia entre quedarse sin luz o incluso entre ganancias y pérdidas”, señala. "Esa ha sido mi experiencia, tanto como usuario final como aquí trabajando en Emuge".

¿Qué consejos o técnicas puede compartir sobre el mecanizado médico? Háganos saber en los comentarios a continuación.