Medische freestechniek: Expert advies over snijgereedschappen voor precisie & succes

Medische implantaatproductie staat voor significante groei naarmate technieken en materialen continu verbeteren. Hier bieden experts waardevolle inzichten in de materialen, methoden en werktuigmachines die gebruikt worden in medische freestechniek.

Elk industriële sector kent unieke uitdagingen, maar medische freestechniek presenteert enkele van de grootste. Strakke toleranties, complexe geometrieën en meticulieuze traceerbaarheid - dit zijn slechts enkele van de hurdles die medische werkplaatsen moeten nemen als ze willen concurreren in dit eisende veld.

Gelukkig zijn er veel bekende mensen bereid om toepassingsadvies te delen, beginnend met de hier geciteerde experts.

Overweeg materialen. Naast luchtvaart met zijn hoge-temperatuur superlegeringen, komen de metalen die gebruikt worden om medische componenten te maken op een nauwe tweede plaats wat slechte bewerkbaarheid betreft. Dan Doiron, freesproductmanager bij Emuge Corp., legt uit dat kobalt-chroom staafmateriaal en gietwerk, bijvoorbeeld, veelvoorkomend gebruikt worden om het femorale (bovenste) onderdeel van een knie-implantaat te maken, met titanium dienend als de tibiale schaal eronder. Roestvrije stalen zoals 17-4 PH zijn ook vrij veelvoorkomend in medische toepassingen, zoals de chirurgische alignerings- en klemgereedschappen die tijdens implantaatinstallatie gebruikt worden.

Allen zijn moeilijk te frezen, en alle vereisen materiaalspecifieke snijgereedschappen voor de grootste productiviteit.

"Wat de legering ook is, ik raad klanten altijd aan om onze website of catalogus te raadplegen bij het selecteren van snijgereedschappen," zegt hij. "We hebben een breed scala aan geometrieën bedoeld voor diverse medische materialen, alsmede coatings die helpen bij het behouden van levensduur en optimale standtijd bieden."

Derek Nading, applicatie-ingenieur voor M.A. Ford Mfg. Co. Inc., is het eens, merkend dat maatwerk snijgereedschappen ook vrij veelvoorkomend zijn in de medische sector.

"We maken veel speciale reamers en trapboren voor medisch gebruik, waar een werkplaats misschien twee of meer onderdeelkenmerken in één operatie wil voltooien," zegt hij. "En vatfrezen, ook bekend als cirkelsegment gereedschappen, worden ook populairder, gebruikt voornamelijk voor versnelde afwerking van heupprothesen en andere complexe implantaten."

KYOCERA SGS onderzoek- en ontwikkelingsingenieur Jake Rutherford waarschuwt dat snijgereedschapscoatings verboden kunnen zijn in bepaalde medische toepassingen.

"Daarom bieden we onze gereedschappen gecoat of ongecoat aan," zegt hij. "Ik ben in werkplaatsen geweest waar het moeilijk of zelfs onmogelijk was om een proces te valideren door zorgen dat er microscopische elementen van de coating achterbleven op het onderdeel, wat op zijn beurt in het menselijke lichaam zou kunnen lekken."

Een methodische aanpak

Let op die laatste term: procesvalidatie. Net als diegenen die kritieke luchtvaartcomponenten maken, moeten medische werkplaatsen hun bewerkingsprocessen vaak ter goedkeuring aanbieden aan de klant, en eenmaal gevalideerd, zijn ze bevroren op hun plaats. Elke afwijking van deze processen na afloop vereist extra goedkeuringen, wat continue verbetering ten minste lastig maakt.

Een case in point komt van OSG USA Inc., waar districtmanager Dustin Loschiavo nauw samenwerkt met een medische werkplaats in Michigan.

"We en enkele van onze ingenieurs bezochten hun faciliteit vorige oktober nadat ze akkoord gingen om met ons te partneren," zegt Loschiavo. "We evalueerden hun processen, keken naar hun werktuigmachines en spanningsmiddelen, en leverden oplossingen die hen meer dan $300.000 per jaar zouden besparen op slechts vier componenten."

OSG regionale manager Chris Dravis is niet verrast. "In dit specifieke geval gebruikten ze 10-jarige snijgereedschapsechnologie," zegt hij. "Door ze over te zetten op gereedschappen ontworpen voor moderne toolpaden, konden ze de snijderbetrokkenheid aanzienlijk vergroten, wat de standtijd en metaalafvoersnelheden aanzienlijk verbeterde. Toegegeven, er zijn interne kosten geassocieerd met hen teruggaan naar de klant en de tijd nemen om de processen te hervalideren, maar in dit en veel andere gevallen is het de moeite waard."

OSG districtmanager Aaron Kwapniewski is het eens, merkend dat er momenteel 6.500+ inheemse medische hulpmiddelfabrikanten zijn, en er blijft een grote vraag op allen om levertijden te verminderen en prijzen te kappen. "Als ze niet profiteren van de nieuwste en beste tooling, laten ze geld op tafel liggen en zetten ze zich misschien op risico, om klanten te verliezen aan andere concurrenten," merkt hij op.

Dan Doiron van Emuge heeft gelijkaardige ervaringen gehad. Hij zegt dat strikte protocollen bestaan om de consistentie van implantaatproductie te garanderen. Traceerbaarheid is cruciaal, wat vereist dat bedrijven documenteren welke batch materiaal, welke werktuigmachine en zelfs het type koelvloeistof ze gebruiken voor een specifiek onderdeel. "Wisselen naar een ander merk snijgereedschap is over het algemeen niet toegestaan zonder een herziening waarom die wijziging noodzakelijk is," zegt hij. "Ondanks dit, is het vaak een noodzakelijke pijn als werkplaatsen competitief willen blijven."

Veel van deze onderdelen zijn klein, gemakkelijk vallend in micromicrofreestechniek territorium. KYOCERA SGS applicatie-ingenieur Jacob Rak noemde een handjevol kleinere medische componenten, van stents en botschroeven tot onderdelen voor hartpompen en respiratiemonitoring sensoren. Zwitserse CNC draaibanken zijn lang gebruikt om veel van deze te frezen, met 5-as bewerkingscentra meer veelvoorkomend voor implantaatproductie.

"Medische onderdelen hebben vaak unieke geometrieën en zijn gemaakt van moeilijke materialen, dus het is eisend werk," zegt hij. "Ongeacht wat je maakt, heb je de beste apparatuur die je je kunt permitteren als je competitief wilt zijn."

Verhoog de gereedschaphouding standaard

Wat de werktuigmachine ook is, wat het onderdeel ook is, strakke toleranties en extreem fijne oppervlakteafwerkingen betekenen dat fabricanten ook de lat hoger moeten leggen op hun gereedschaphouding. De behoefte aan minimale uitloop en maximale rigiditeit eist krimp- of hydraulische spankoppen waar mogelijk. Kleine snijder kunnen investering in speeder heads vereisen om de juiste bedrijfssnelheid te bereiken, en gefilterde, hoge-druk koeling is een must. En volg altijd de aanbevelingen van de snijgereedschapsfabrikant - het meeste zijn het ermee eens dat freeskundigen vaak bang zijn om de gereedschappen zo hard te duwen als ze zouden moeten, wat meestal leidt tot vroege gereedschapsverslechtering.

Sommigen zijn ook bang om te investeren in hoge-kwaliteit gereedschappen of om hulp te vragen bij het selecteren ervan. Dat is volgens Doiron, die opmerkte dat Emuge - zoals de meeste snijgereedschapsfabrikanten - wetenschappelijke testen uitvoert van hardmetaalsorten, coatings, hoek- en helishoeken, eindgashing en meer. Ja, al deze bedrijven willen gereedschappen verkopen, maar de beste manier om dat te doen is hun klanten succesvolle uitkomsten te bieden.

"Investering in het optimale gereedschap voor een toepassing kan het verschil betekenen tussen lights-out draaien, of zelfs tussen winst en verlies," merkt hij op. "Dat is mijn ervaring, zowel als eindgebruiker als hier werkend bij Emuge."

Welke tips of technieken kun je delen over medische freestechniek? Laat het ons weten in de reacties hieronder.