Při broušení a leštění vnitřních oblastí kyčelních kloubů jsou pro většinu výrobců stále CNC-podporované procesy preferovaným řešením. Nicméně s vibračním broušením v kulovém vibrátoru a individuálně vyvinutým upínacím zařízením pro tuto úlohu je k dispozici výrazně ekonomičtější proces, který je méně náročný a požadované hodnoty drsnosti dosahuje snadno a reprodukovatelně. Společnost Rösler Oberflächentechnik vyvinula dvoustupňový proces, při kterém lze současně zpracovávat až 35 kyčelních kloubů. To je možné díky speciálně vyvinuté upínací technice.
Hluboké pánve nebo acetabulární poháry pro aplikace „Dual Mobility“ se obvykle vyrábějí z kobalt-chromu nebo titanu, jsou obráběny a následně podrobeny prvnímu povrchovému zpracování jemným broušením nebo jemným soustružením. Po tomto obráběcím procesu se Ra-hodnota surovin obvykle pohybuje mezi 1 a 0,6 µm. Pro použití v lidském těle však musí být hodnota drsnosti výrazně nižší, a to maximálně 0,05 µm. Jen tak je zajištěno, že hluboká pánve optimálně funguje, je dostatečně pokryta tělesnými mazivy a nedochází k zvýšenému tření mezi PE - vložkou a kovovou pánví.
Broušení vnitřních ploch jako výzva zpracování
Pro technologii vibračního broušení spočívá zvláštní výzva v tomto zpracovatelském případě nejen v dosažení požadované drsnosti, ale také v kritické poloze obrobené plochy uvnitř polokoule. Ta představuje takzvanou tvarovou geometrii, které brusné tělesa nemohou aktivně následovat.
Při volném pohybu obrobků v pracovním nádobí by sice došlo k naplnění vnitřních prostorů brusnými tělesy, účinné zpracování by se však odehrávalo pouze na vnějších plochách, protože uvnitř nevzniká dostatečný relativní pohyb.
V tomto konkrétním případě může Rösler plně využít své zkušenosti v oblasti povrchové úpravy, a to zejména v technologii vibračního broušení, a také těží z vlastního vývoje a výroby. „Zpracováváme kyčelní klouby v kulovém vibrátoru bez domku. Tyto zařízení byla původně vyvinuta pro letecký průmysl, kde je třeba zpracovávat vysoce kvalitní a složité součásti zvlášť šetrně k materiálu, ale zároveň s vysokými výkonovými parametry. Tato speciální konstrukce pracovního zásobníku se od klasického kulového vibrátoru liší tím, že motor není umístěn ve střední části zpracovatelského zásobníku, tedy v domku, ale venku na pracovním zásobníku. Tímto způsobem vzniká uvnitř prostor pro upínací zařízení s jedinečným vložením, ve kterém mohou být kyčelní klouby pevně upevněny,“ vysvětluje Michael Striebe, globální odborník na prodej a procesy ve společnosti Rösler. Tak se relativní pohyb přenáší i na vnitřní části kyčelních kloubů a může být zahájen proces broušení a leštění.
Jako zpracovatelské prostředky používá Rösler speciálně vyvinuté plastové brusné tělesa pro medicínskou techniku a suché leštící prostředky. Brusná tělesa jsou konstruována tak jemně, že s nimi lze dosáhnout velmi nízkých drsností povrchu pod Ra 0,05 µm při předběžném broušení. Homogenní a jemná struktura tak zajišťuje dokonalý povrch pro konečné leštění. Při tom se drsnost ještě jednou zlepší na 0,02 µm nebo méně. Doba zpracování závisí na použitém základním materiálu a stavu polotovaru.
Hladké broušení jako ekonomičtější alternativa k robotickému dokončování
Leštění a broušení kyčelních kloubů pomocí robotů probíhá sice rychle, avšak vyžaduje značné úsilí při programování, monitorování procesu a kompenzaci opotřebení pro každý jednotlivý díl. Robotické leštění znamená, že každý obrobek musí být jednotlivě uchopen a upnut. Pro každou velikost dílu je potřeba vlastní, přesně definovaný robotický program. K tomu se přidává opotřebení nástrojů: ať už jde o lešticí nástroje, kartáče nebo jiné specializované nástroje, úbytek materiálu se neustále mění, toto opotřebení musí být v procesu zohledněno. Samotný robot to však nemůže kompenzovat, protože pouze následuje předem danou trajektorii. Podobně je tomu s ručním dokončováním, které sice také probíhá rychle, ale je zcela neekonomické. Riziko nepravidelností v kvalitě je dalším rizikem, protože obsluha nemusí vždy dodržovat stejné parametry zpracování a zkušený personál je zejména pro tyto zpracovatelské procesy stále obtížněji dostupný.
Při vibračním broušení v bezzávitovém kulovém vibrátoru je po naplnění zařízení třeba pouze definovat dobu zpracování, zbytek procesu přebírá stroj sám. Není potřeba obsluha ani další automatizace – zařízení potřebuje pouze brusné nebo leštící média, vodu a elektrickou energii. Opotřebení brusného média nemá při tomto postupu žádný vliv na výsledek zpracování. Pouze úroveň naplnění v zařízení musí být udržována konstantní.
„Výsledkem je konstantnější a celkově vyšší kvalita povrchu s rovnoměrnějšími strukturami,“ vysvětluje Michael Striebe, který již přibližně deset let v roli globálního prodejce a procesního experta ve společnosti Rösler obsluhuje zákazníky v oblasti medicínské techniky: „Zkušenosti mi ukazují, že povrchy po jemném broušení jsou jemnější a kvalitnější, což se projevuje zejména tím, že požadované hodnoty drsnosti pravidelně výrazně překračujeme. V závislosti na počáteční drsnosti jsou možné povrchové výsledky až Ra 0,01µm – při dodržení všech tolerancí tvaru. Výjimečná kvalita, která podtrhuje efektivitu a účinnost tohoto procesu.“
Monitorování procesů a zvyšování efektivity prostřednictvím digitalizace
Při procesech povrchové úpravy v medicínské technice, zejména pokud se jedná o implantáty, nejsou na prvním místě pouze ekonomické aspekty procesu a důsledné dodržování definovaných hodnot drsnosti a tvarových tolerancí. Kromě reprodukovatelného dosažení požadované kvality povrchu musí být také celý zpracovatelský proces ve svém vzniku, stabilitě a opakovatelnosti zcela sledovatelný a bez mezer dokumentován. Komplexní monitorování dílů a procesů je klíčovou podmínkou pro validované a auditními standardy vyhovující výrobní procesy.
Tyto požadavky lze plně splnit s aktuální verzí digitalizačního softwaru Rösler Smart Solutions (RSS) Comfort. Software automaticky monitoruje a digitalizuje kvalitu procesní vody, samostatně odebírá vzorky v definovaných intervalech, dokumentuje měřicí výsledky a automaticky kompenzuje odchylky cíleným přidáním definovaných aditiv. Tím se zajišťuje trvale stabilní kvalita procesní vody, podporuje se reprodukovatelnost výsledků zpracování a garantuje se stále vysoká kvalita zpracovávaných komponentů. Pokud systém zjistí další potřebu zásahu, informuje obsluhu a vydává jasný, dokumentovatelný pokyn k akci. Všechny následně provedené úpravy jsou rovněž dokumentovány a jsou kdykoliv dohledatelné.
Udržitelný řešení, šité na míru pro odvětví
S vývojem tohoto efektivního broušení a leštění v bezdomém vibračním zařízení nabízí Rösler ekonomickou alternativu k tradičnímu robotickému nebo ručnímu leštění. Vysoká potřeba personálu při ručním leštění se při vibračním broušení snižuje o cca 70-80 %, pouze osazení musí být stále prováděno ručně. Vysoká reprodukovatelnost, vynikající kvalita povrchu a možnost digitálního monitorování a řízení procesů prostřednictvím Rösler Smart Solutions (RSS) Comfort činí tento proces budoucí zajištěnou řešení pro precizní zpracování hliníkových odlitků. „Při vývoji zpracovatelského procesu jsme se podívali na bolestivé body běžných postupů na trhu a naši řešení jsme přesně přizpůsobili těmto potřebám,“ vysvětluje Michael Striebe. „To bylo možné pouze díky soustředěné kompetenci v strojírenství, vývoji procesů a výrobě technologických prostředků, které jsou v Rösleru spojeny pod jednou střechou. Budoucnost zpracování hliníkových odlitků leží v bezdomém vibračním zařízení.
Kontakt:
