ANCA ist mit Hüftimplantaten am Ball

May 15, 2023

Es wird prognostiziert, dass die Zahl orthopädischer Hüftoperationen bis 2026 von Jahr zu Jahr um 5 % steigen wird, und mit diesem Trend wird eine erhöhte Nachfrage nach Werkzeugen und Komponenten zur Unterstützung dieser Eingriffe entstehen.

Ein gemeinsam mit dem Schleifscheibenhersteller Tyrolit entwickeltes ANCA-Maschinenverfahren zum Schleifen von Oberschenkelkugeln sorgt durch den Einsatz spezieller Maschinensteuerung und Anwendungstechnik auf der linearen CNC-Schleifmaschine MX7 für Qualität und Konsistenz der fertigen Oberschenkelkugel.

In der Medizinbranche legen Kunden und Märkte großen Wert auf Produktqualität und -konsistenz. Dies gilt insbesondere für orthopädische Implantate, die dauerhaft im menschlichen Körper eingesetzt werden sollen. Daher benötigen Kunden, die orthopädische Implantate kaufen und verwenden, absolutes Vertrauen in das Produkt, was wiederum absolutes Vertrauen in den Herstellungsprozess erfordert.

Die Leistung von Femurkugeln, die bei Hüftersatzimplantaten verwendet werden, erfordert eine gleichbleibende Rundheit, Größe und Oberflächenbeschaffenheit als wichtige Qualitätskriterien. Um dieses Ergebnis zu erzielen, hat ANCA auf seiner MX7 Linear-Maschine ein Verfahren entwickelt, das eine Reihe aufeinanderfolgender Schleif-, Hon- und abschließender Poliervorgänge im selben Arbeitsraum durchführt. Das Ergebnis ist eine Oberflächengüte der Kugel von <0,01 µm Ra und eine Teilrundheit von weniger als 3 µm.

Der erste Schritt im Prozess ist das maßgenaue Schleifen des Ausgangsteils. Mit plattierten CBN-Schleifscheiben wird überschüssiges Material vom vorgedrehten Teil entfernt. Dieser Vorgang erleichtert vorgelagerte Prozesse, indem die Toleranzanforderungen für das Rohteil, das die ANCA MX7 schleift, gelockert werden.

Als nächstes erfolgt eine Reihe feiner Honprozesse, die eine schrittweise Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit bewirken. Anwendungsingenieure von ANCA und Tyrolit haben gemeinsam ein Verfahren entwickelt, das stabile Produktionsergebnisse am Oberschenkelknochen liefert.

Tyrolit-Räder wurden speziell für den Einsatz bei Femurkugeln entwickelt, unterliegen jedoch bekanntermaßen einem natürlichen Verschleiß während des Produktionsprozesses. ANCA hat sich dieser Herausforderung gestellt, indem es als Entwickler und Hersteller seiner eigenen LinX-Linearmotoren sowie des CNC- und Servoantriebssystems fungierte, das die Bewegung der Maschine und der Schleifscheibe steuert.

ANCA System Engineers hat für diese Anwendung einen neuen Steueralgorithmus entwickelt, der es dem Bediener ermöglicht, die gewünschten Kräfte zu programmieren, die das Honrad auf die Femurkugel ausübt. Mit dieser programmierten Kraft dringt das Rad mit konstanter Geschwindigkeit in die Kugel ein, während diese sich abnutzt. Die drei verschiedenen verwendeten Tyrolit-Scheiben konnten mit ihren eigenen einzigartigen Schleifkraftparametern programmiert werden, um eine spiegelnde Oberflächengüte und eine konsistente Teilegrößentoleranz zu erreichen.

Darüber hinaus wurde eine automatische Scheibenvermessung entwickelt, die sicherstellt, dass jeder Honvorgang an der richtigen Zustellposition beginnt. Dadurch wird ein konstanter Prozess gewährleistet, unabhängig vom Scheibenverschleiß, der nach jedem Honvorgang auftritt.

Ein abschließender Poliervorgang ist der letzte Schritt und sorgt für ein Hochglanzfinish auf der Arbeitsfläche der Kugel. Dies ist entscheidend, um sicherzustellen, dass mechanische Reibung und Verschleiß im endgültigen Hüftimplantat minimiert werden.

Der für diese Anwendung verwendete ANCA MX7 Linear verfügt über einen Paketwechsler mit sechs Scheiben, mit dem Schleif-, Hon- und Poliervorgänge in einer Aufspannung durchgeführt werden können. Darüber hinaus können die für die Herstellung von Femurkugeln verwendeten Werkzeuge problemlos auf Anwendungen zur Herstellung von Schneidwerkzeugen umgestellt werden. Anstatt eine spezielle Maschine nur für die Herstellung von Femurkugeln zu kaufen, können Benutzer ihre Maschine daher für andere CNC-Schleifanwendungen nutzen.

Die Produktion von chirurgischen Rotationsschneidern, Bohrern und Reibahlen sowie femoralen Hüftraspeln sind allesamt ideale Anwendungen für die Produktion auf derselben MX7 Linear-Maschine und werden die Präsenz auf dem Orthopädiemarkt deutlich steigern.

Verwendung schnell rotierender Drähte oder Fasern zur wirksamen und wirtschaftlichen Entfernung von Graten, Kratzern und ähnlichen mechanischen Mängeln an Präzisions- und hochbeanspruchten Bauteilen. Die größte Anwendung findet sich bei der Herstellung von Zahnrädern und Lagerlaufbahnen, wo die Entfernung scharfer Kanten und Spannungserhöhungen durch maschinelle Verfahren die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht hat.

Mikroprozessorbasierte Steuerung für eine Werkzeugmaschine, die die Erstellung oder Änderung von Teilen ermöglicht. Eine programmierte numerische Steuerung aktiviert die Servos und Spindelantriebe der Maschine und steuert die verschiedenen Bearbeitungsvorgänge. Siehe DNC, direkte numerische Steuerung; NC, numerische Steuerung.

Aus Bornitrid unter hohem Druck und hoher Temperatur hergestellter Kristall. Zum Schneiden schwer zerspanbarer Eisen- und Nickelbasiswerkstoffe bis 70 HRC. Zweithärtestes Material nach Diamant. Siehe Superabrasive-Werkzeuge.

Bearbeitungsvorgang, bei dem Material vom Werkstück durch eine angetriebene Schleifscheibe, einen Stein, ein Band, eine Paste, ein Blech, eine Verbindung, eine Aufschlämmung usw. entfernt wird. Es gibt verschiedene Formen: Flächenschleifen (erzeugt flache und/oder quadratische Oberflächen); Rundschleifen (für äußere zylindrische und konische Formen, Hohlkehlen, Hinterschnitte usw.); spitzenloses Schleifen; Anfasen; Gewinde- und Formschleifen; Werkzeug- und Fräserschleifen; spontanes Schleifen; Läppen und Polieren (Schleifen mit extrem feiner Körnung, um ultraglatte Oberflächen zu erzeugen); Honen; und Scheibenschleifen.

Treibt eine Schleifscheibe oder ein anderes Schleifwerkzeug an, um Metall zu entfernen und Werkstücke mit engen Toleranzen zu bearbeiten. Bietet glatte, quadratische, parallele und genaue Werkstückoberflächen. Wenn ultraglatte Oberflächen und Oberflächen in der Größenordnung von Mikrometern erforderlich sind, werden Läpp- und Honmaschinen (Präzisionsschleifmaschinen, die Schleifmittel mit extrem feinen, gleichmäßigen Körnungen verarbeiten) verwendet. In ihrer „Endbearbeitung“-Funktion ist die Schleifmaschine vielleicht die am weitesten verbreitete Werkzeugmaschine. Es stehen verschiedene Ausführungen zur Verfügung: Tisch- und Ständerschleifmaschinen zum Schärfen von Drehmeißeln und Bohrern; Flächenschleifmaschinen zur Herstellung quadratischer, paralleler, glatter und präziser Teile; zylindrische und spitzenlose Schleifmaschinen; Mittellochschleifer; Formschleifer; Plan- und Schaftfräser; Schleifmaschinen; Zahnradschleifmaschinen; Koordinatenschleifmaschinen; Schleifbandschleifmaschinen (Gestell-, Schwenkrahmen-, Bandrollenschleifmaschinen); Werkzeug- und Schneidschleifmaschinen zum Schärfen und Nachschärfen von Schneidwerkzeugen; Hartmetallschleifer; handgeführte Stabschleifmaschinen; und Trennschleifsägen.

Rad aus Schleifmaterial, gemischt in einer geeigneten Matrix. Nimmt verschiedene Formen an, lässt sich jedoch in zwei grundlegende Kategorien einteilen: eine, die am Umfang schneidet, wie beim Hin- und Herschleifen, und eine, die an der Seite oder Fläche schneidet, wie beim Werkzeug- und Fräserschleifen.

Mindest- und Höchstbetrag, um den die Werkstückabmessungen von einem festgelegten Standard abweichen dürfen und dennoch akzeptabel sind.

Würfel, Kugel, Zylinder oder anderer physischer Raum, den das Schneidwerkzeug erreichen kann.