Para el rectificado y pulido de las áreas internas de las copas acetabulares, los procedimientos basados en CNC siguen siendo la solución de procesamiento preferida para la mayoría de los fabricantes. Sin embargo, con el pulido en un vibrador circular y un dispositivo de sujeción desarrollado específicamente para esta tarea, se dispone de un proceso significativamente más económico, que es menos laborioso y logra los valores de rugosidad requeridos de manera fácil y reproducible. Rösler Oberflächentechnik ha desarrollado un procedimiento de dos etapas en el que se pueden procesar hasta 35 copas acetabulares simultáneamente. Esto es posible gracias a un dispositivo de sujeción especialmente diseñado.
Las copas acetabulares o copas para aplicaciones de 'Movilidad Dual' generalmente están hechas de cobalto-cromo o titanio, se fabrican mediante mecanizado y luego reciben un primer tratamiento superficial mediante rectificado o torneado fino. Después de este proceso de mecanizado, el valor Ra de las piezas en bruto suele estar en un rango entre 1 y 0,6 µm. Sin embargo, para su uso en el cuerpo humano, el valor de rugosidad debe ser significativamente más bajo, es decir, un máximo de 0,05 µm. Solo así se asegura que la copa acetabular funcione de manera óptima, se humedezca adecuadamente con lubricantes corporales y no haya un aumento de fricción entre el PE - implante y la copa metálica.
Rectificado de superficies internas como desafío de procesamiento
Para la técnica de pulido por deslizamiento, el desafío particular en este caso de procesamiento no radica en alcanzar el valor de rugosidad requerido, sino en la posición crítica de la superficie a procesar en el interior de una semiesfera. Esta representa una geometría de tipo 'cavidad', a la que los cuerpos de pulido no pueden seguir activamente.
Con el movimiento libre de las piezas en el recipiente de procesamiento, los espacios internos se llenarían con cuerpos de pulido, pero un procesamiento efectivo solo tendría lugar en las superficies externas, ya que no se genera un movimiento relativo suficiente en el interior.
En este caso concreto, Rösler puede aprovechar toda su experiencia en el tratamiento de superficies y, específicamente, en la técnica de pulido por deslizamiento, beneficiándose también del desarrollo y fabricación internos. 'Procesamos las copas acetabulares en un vibrador circular sin domo. Estas instalaciones fueron originalmente desarrolladas para la industria aeroespacial, donde componentes de alta calidad y complejidad deben ser procesados de manera particularmente cuidadosa con el material, al mismo tiempo que se requieren altas tasas de eliminación. Esta forma especial del recipiente de trabajo se diferencia de un vibrador circular clásico en que el motor no se encuentra en la parte superior del recipiente de procesamiento, es decir, en el domo, sino en el exterior del recipiente de trabajo. De esta manera, hay espacio en el interior para un dispositivo de sujeción con un inserto único, en el que las copas acetabulares pueden fijarse firmemente', explica Michael Striebe, Experto Global en Ventas y Procesos de Rösler. Así, el movimiento relativo también se transfiere a las áreas internas de las copas acetabulares y se puede iniciar el proceso de rectificado y pulido.
Como medio de procesamiento, Rösler utiliza cuerpos de pulido de plástico desarrollados específicamente para la tecnología médica, así como un agente de pulido en seco. Los cuerpos de pulido están diseñados de tal manera que se pueden lograr rugosidades superficiales muy bajas de menos de Ra 0,05 µm en el pre-pulido. La estructura homogénea y fina asegura así la superficie perfecta para el pulido final. En este proceso, la rugosidad se mejora aún más a 0,02 µm o menos. La duración del procesamiento depende del material base utilizado y del estado de la pieza en bruto.
Pulido por deslizamiento como una alternativa más económica al acabado robótico
El pulido y rectificado de copas acetabulares mediante robots se realiza, en principio, de manera rápida, pero se genera un esfuerzo considerable debido a la programación, supervisión del proceso y compensación del desgaste para cada componente individual. El pulido robótico significa que cada pieza debe ser recogida y fijada individualmente. Para cada tamaño de pieza se requiere un programa de robot propio y exactamente definido. Además, está el desgaste de la herramienta: ya sea herramienta de pulido, cepillo u otras herramientas especiales, la eliminación cambia continuamente, y este desgaste debe tenerse en cuenta en el proceso. Sin embargo, el robot no puede compensar esto, ya que solo sigue una ruta predefinida. Lo mismo ocurre con el acabado manual, que, aunque también es rápido, es completamente poco rentable. El riesgo de irregularidades en la calidad es otro riesgo, ya que el operador no siempre puede mantener los mismos parámetros de procesamiento y es cada vez más difícil encontrar personal experimentado, especialmente para estos procesos de procesamiento.
En el pulido por deslizamiento en un vibrador circular sin domo, sin embargo, después de cargar la máquina, solo es necesario definir el tiempo de procesamiento, el resto del proceso lo asume la máquina. No se requiere operador ni automatización adicional: la máquina solo necesita medios de pulido o pulido, agua y electricidad. Además, el desgaste del medio de pulido no tiene impacto en el resultado del procesamiento en este procedimiento. Solo el nivel de llenado en la máquina debe mantenerse constante.
'El resultado es una calidad de superficie más constante y, en general, más alta con estructuras más uniformes', explica Michael Striebe, quien ha estado atendiendo a clientes de tecnología médica durante aproximadamente diez años en su función como Experto Global en Ventas y Procesos en Rösler: 'Por experiencia, creo que las superficies de pulido por deslizamiento son más finas y de mayor calidad, lo que se muestra especialmente en que regularmente superamos claramente los valores de rugosidad requeridos. Dependiendo de la rugosidad inicial, se pueden lograr resultados de superficie de Ra 0,01 µm, cumpliendo con todas las tolerancias de forma. Una calidad excepcional que subraya la eficiencia y efectividad de este procedimiento.'
Supervisión del proceso y aumento de la eficiencia a través de la digitalización
En los procesos de tratamiento de superficies en la tecnología médica, especialmente cuando se trata de implantes, no solo se prioriza la rentabilidad del procedimiento y el cumplimiento estricto de los valores de rugosidad y tolerancias de forma definidos. Además de la capacidad de alcanzar de manera reproducible la calidad de superficie requerida, todo el proceso de tratamiento debe ser completamente rastreable y documentado de manera continua en su origen, estabilidad y repetibilidad. Un monitoreo integral de piezas y procesos es un requisito central para procesos de fabricación validados y conformes a auditorías.
Estos requisitos se pueden cumplir completamente con la versión actual del software de digitalización Rösler Smart Solutions (RSS) Comfort. El software supervisa y digitaliza automáticamente la calidad del agua del proceso, toma muestras de forma autónoma en intervalos definidos, documenta los resultados de las mediciones y compensa las desviaciones mediante la adición controlada de aditivos definidos. Esto garantiza una calidad del agua del proceso estable a largo plazo, apoya la reproducibilidad de los resultados de procesamiento y garantiza una calidad consistentemente alta de las piezas mecanizadas. Si el sistema detecta la necesidad de acción adicional, informa al operador y emite una instrucción de acción clara y documentable. Todos los ajustes realizados posteriormente también se documentan y son siempre rastreables.
Solución sostenible, a medida para la industria
Con el desarrollo de este eficiente proceso de pulido y abrillantado en el vibrador redondo sin eje, Rösler ofrece una alternativa económica al pulido clásico con robots o manual. La alta inversión de personal en el pulido manual se reduce en aproximadamente un 70-80 % en el pulido por vibración, solo la carga debe realizarse manualmente. Una alta reproducibilidad, una calidad de superficie excepcional y la posibilidad de supervisión y control digital del proceso a través de Rösler Smart Solutions (RSS) Comfort hacen que el proceso sea una solución a prueba de futuro para el mecanizado preciso de cestas de carga. “En el desarrollo del proceso de mecanizado, hemos analizado detenidamente los puntos críticos de los procesos comunes en el mercado y hemos ajustado nuestra solución exactamente a estos”, explica Michael Striebe. “Esto solo fue posible gracias a la competencia combinada en ingeniería mecánica, desarrollo de procesos y producción de medios de procesamiento, que se unen bajo un mismo techo en Rösler. El futuro del mecanizado de cestas de carga está en el vibrador redondo sin eje.”
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