Optimizando la producción de esferas femorales para excelencia ortopédica

Tras el rectificado, una operación de brunido mejora el acabado superficial antes de una operación final de pulido. Un proceso automático de medición de muela ayuda a asegurar que cada operación de brunido comience desde la posición de avance correcta. Crédito: ANCA

Expertos de la industria médica estiman que las cirugías ortopédicas de cadera aumentarán a una tasa del 5% anual hasta 2026. No es sorpresa, dada la creciente población envejecida mundial. Con esta tendencia, surgirá una mayor demanda de dispositivos y componentes para apoyar estos procedimientos, así como equipos para producirlos. Un ejemplo es el proceso de mecanizado ANCA para rectificado de esferas femorales, desarrollado conjuntamente con el fabricante de muelas Tyrolit. Se dice que este proceso entrega calidad y consistencia en la esfera femoral terminada, usando control de máquina especializado y tecnología en la rectificadora CNC ANCA MX7 Linear.

El rendimiento efectivo de esferas femorales usadas en implantes de reemplazo de cadera exige consistencia en redondez, tamaño y acabado superficial. Para lograr esto, ANCA ha desarrollado un proceso en su máquina MX7 Linear que aplica una serie de operaciones secuenciales de rectificado, brunido y pulido final en el mismo envolvente de trabajo. El resultado es un acabado superficial en la esfera de menos de 0,01 micra Ra y redondez de pieza menor a 3 micras.

El primer paso es rectificar la pieza inicial con precisión al tamaño. Usando muelas de rectificado CBN plateadas, se remueve material excedente de la pieza torneada en bruto. Esta operación facilita procesos upstream al relajar las demandas de tolerancia para la pieza durante el rectificado.

Luego siguen una serie de procesos finos de brunido que producen mejoras incrementales en el acabado superficial. Ingenieros de aplicación de ANCA y Tyrolit combinaron para desarrollar un proceso que entrega resultados de producción estables en la esfera femoral.

Aunque las muelas Tyrolit han sido desarrolladas específicamente para aplicaciones de esferas femorales, el desgaste ocurre naturalmente durante el proceso de producción. Según ANCA, estaba bien posicionada para enfrentar este desafío al ser diseñadora y fabricante de sus propios motores lineales LinX, así como del sistema CNC y servo que controlan la máquina y el movimiento de la muela. Ingenieros de sistemas de ANCA desarrollaron un nuevo algoritmo de control para esta aplicación que permite a un operador programar las fuerzas deseadas aplicadas por la muela de brunido en la esfera femoral. Con esta fuerza programada, la muela avanza en la esfera a tasa constante mientras se desgasta. Las tres diferentes muelas Tyrolit usadas pueden programarse con su propio parámetro único de fuerza de rectificado para lograr acabado superficial espejo y tolerancia de tamaño consistente.

Una operación final de pulido entrega acabado espejo en la superficie de trabajo de la esfera femoral. Crédito: ANCA

Adicionalmente, se desarrolló un proceso automático de medición de muela para ayudar a asegurar que cada operación de brunido comience desde la posición de avance correcta. Se dice que esto entrega consistencia de proceso independientemente del desgaste de la muela tras cada operación de brunido.

Una operación final de pulido es el último paso, creando acabado espejo en la superficie de trabajo de la esfera. Esto es crítico para asegurar que fricción y desgaste mecánico sean minimizados en el implante de cadera final.

El acabado superficial de esferas terminadas es menor a 0,01 micra Ra. Crédito: ANCA

La ANCA MX7 Linear tiene un cambiador de paquete de seis muelas que permite realizar todas las operaciones de rectificado, brunido y pulido en una sola configuración. Además, el tooling usado para producción de esferas femorales puede cambiarse fácilmente para aplicaciones de fabricación de herramientas de corte. Como resultado, en lugar de comprar una máquina dedicada para producción de esferas femorales, los fabricantes pueden usar su máquina para otras aplicaciones de rectificado CNC que complementen su mercado y modelo de negocio. Por ejemplo, rectificado de cortadores rotativos quirúrgicos, brocas y escariadores, así como rasquetas femorales de cadera son posibles en la misma máquina MX7 Linear.