Atualmente, a demanda por equipamentos ortopédicos de reposi??o e reabilita??o está aumentando. Os componentes médicos incluem articula??es artificiais e painéis artificiais, hastes e pregos usados para reparar ou fortalecer partes do corpo danificadas por acidentes ou doen?as.

Com o aumento geral da expectativa de vida humana, cada vez mais idosos sofrem com problemas ósseos e osteoporose, o que leva ao aumento da demanda por dispositivos ortopédicos de substitui??o. Tendências globais de ganho de peso e obesidade Os ossos e articula??es humanos est?o sob press?o do diametro. Aos poucos, o estilo de vida da maioria das pessoas está mudando, desde a falta de exercícios físicos até a maior participa??o em esportes, aumentando ainda mais a demanda por troca de posturas. Com o desenvolvimento das economias emergentes, mais e mais institui??es de pesquisa globais prevêem que o valor do mercado global de dispositivos ortopédicos aumentará para 50 bilh?es de euros ($53 bilh?es) até 2024.

1.A competi??o promove o desenvolvimento de ferramentas de corte

No mercado altamente competitivo de pe?as ortopédicas, a participa??o de mercado de cinco grandes fornecedores aumentou em cerca de 85%, e as 200 empresas restantes competem pela participa??o restante. Método de processamento de pe?as. Com a aplica??o de novos materiais, os implantes ficam mais fortes, leves e podem durar até 25 anos no corpo. Desta forma, os equipamentos ortopédicos fazem parte de todo o mercado de estilo de vida do consumidor, caminhando para a personaliza??o; Os fabricantes de dispositivos médicos est?o considerando como personalizar seus produtos para atender às necessidades de aparência dos pacientes e outras alternativas. A diferencia??o do produto tornou-se uma vantagem competitiva fundamental. Por isso, os fabricantes de máquinas-ferramenta procuram desenvolver solu??es que lhes permitam processar rapidamente pe?as com formas complexas, enquanto os fabricantes de ferramentas se concentram no desenvolvimento de tecnologia de ferramentas que possa fornecer maior velocidade e tamanho. As solu??es de tecnologia de fabrica??o avan?ada incluem tecnologia de impress?o 3D para processamento e tecnologia de resfriamento avan?ada.

2. Pe?as médicas típicas

Os instrumentos ortopédicos incluem pe?as de quadril e joelho, articula??es artificiais de cotovelo e fratura, equipamentos de reabilita??o de incis?o, placa espinhal e vários pregos, hastes e fixadores de reabilita??o. Os principais requisitos desses componentes s?o resistência, confiabilidade, leveza e biocompatibilidade.

3. Desafios de usinagem de fresas

Para implantes ósseos e de joelho, o material mais comum da pe?a é a liga de cromo-cobalto, mas o uso de titanio também está aumentando. As ligas de cromo-cobalto típicas incluem cocr28mo6, etc., e a liga de titanio Ti6Al4V é o material mais comumente usado.

Ambos os materiais s?o biocompatíveis e muito duros, por isso s?o muito adequados para a fabrica??o de pe?as ortopédicas. No entanto, essas mesmas características também aumentam a dificuldade de usinagem de ligas. A liga de cromo-cobalto tem resistência ao desgaste, elasticidade e baixo desempenho. Esta liga pode conter componentes abrasivos duros, o que levará a sério desgaste das fresas de corte e fresagem e produzirá cavacos duros e contínuos. Portanto, é necessário usar o tipo de ranhura de aresta de corte com bom desempenho de controle de cavacos.

A liga de titanio é leve e forte. Ele vai endurecer e torcer durante o processamento. Na aresta de corte central e na face. A alta temperatura, grande for?a de corte e alto atrito no canal de cavacos levar?o ao desgaste crescente e à falha da fresa. O material possui um módulo de elasticidade mínimo, o que é vantajoso em algumas aplica??es de implantes, mas o material irá se recuperar da aresta de corte durante a usinagem, por isso é necessário prestar muita aten??o à afia??o da ferramenta de corte.

4. Requisitos de refrigerante

Os materiais usados para processar implantes ortopédicos geralmente produzem velocidade excessiva e requerem o uso de refrigerante. No entanto, o uso de refrigerante tradicional geralmente tem grandes restri??es na preven??o da polui??o das pe?as. Após o processamento, o refrigerante tradicional precisa ser limpo, o que é um processo demorado e caro. O próprio refrigerante pode causar problemas ambientais em termos de políticas de saúde, seguran?a e manuseio dos funcionários. Outra tecnologia de resfriamento usa dióxido de carbono supercrítico (SCCO2) para secar este SCCO2 supercrítico como meio para transportar o conduíte forte seco para a área de corte.

Quando o CO2 é comprimido a 74 bar (1070 psi) a 31 C, ele se torna supercrítico quando transportado para a área de corte. Embora n?o produza materiais de baixa temperatura, como nitrogênio líquido, o CO2 supercrítico se expandirá e formará gelo seco. Nesse estado, ele encherá o recipiente como um gás, mas a densidade é semelhante à de um líquido. Portanto, a nova solu??o de refrigera??o traz maior eficiência de refrigera??o e utiliza sistemas existentes usando água/óleo de alta press?o, microlubrifica??o (MQL), CO2 líquido e nitrogênio líquido.

pe?as de impress?o 5.3D

Outra tecnologia de fabrica??o n?o tradicional que está se tornando cada vez mais comum na produ??o de dispositivos ortopédicos é a impress?o 3D, que usa titanio e pó de liga de cromo-cobalto para produzir pe?as complexas, quase em forma de rede. Na indústria médica, a tecnologia de fus?o seletiva a laser (SLM) é usada para derreter pó e fabricar pe?as camada por camada. Esse processo permite que os fabricantes de dispositivos médicos personalizem pe?as com contornos e dimens?es especiais para os pacientes. A partir daí, também pode ser produzida uma superfície microporosa uniforme, acelerando assim as pe?as e o corpo. Para usinagem de acabamento, as pe?as produzidas por impress?o 3D retêm a maioria das características de usinagem do metal que utilizam. No entanto, essas pe?as podem precisar de pós-processamento para reduzir a tens?o desigual gerada durante o processamento. Além disso, devido ao formato próximo da rede e ao contorno complexo da pe?a, a fixa??o da pe?a pode ser um desafio no estágio posterior do processo.

6. Substitui??o de pe?as

A artroplastia total do joelho geralmente consiste em três partes básicas: uma parte de metal de contorno (liga de cromo-cobalto ou titanio) chamada de parte femoral, que é conectada à extremidade do fêmur (osso da coxa). Esta parte é fixada na parte superior da tíbia da perna e consiste em um eixo curto ou quilha para apoiar a superfície alinhada com bordas salientes. O último consiste em inser??es de rolamentos de plástico entre as pe?as metálicas para permitir que a junta se mova livremente.

Da mesma forma, a artroplastia do quadril consiste em três partes principais: uma haste femoral metálica com uma tampa femoral ou cabe?a femoral na parte superior e inserida na parte superior do fêmur ou articula??o do quadril. kit. A inser??o de rolamento Neo alinea na articula??o do joelho e o copo de plástico na articula??o lombar s?o geralmente processados de UHMWPE (polietileno de ultra alto peso molecular).

7. Método de fabrica??o combinado

Para pe?as ortopédicas, o acabamento superficial da junta plástica deve ser excelente para reduzir a vida útil esperada das pe?as plásticas, e as pe?as plásticas devem estar alinhadas por 20 anos ao mesmo tempo. Por exemplo, quando o joelho é deslocado, a prótese femoral e o braquete tibial devem ser absolutamente lisos para proteger o inserto plástico do rolamento do desgaste.

Portanto, a fabrica??o de componentes ortopédicos geralmente precisa ser retificada após a opera??o de fresagem para obter um acabamento suficientemente fino. No entanto, a moagem é muito demorada e afetará a eficiência e a produ??o geral de fabrica??o. Além disso, o processo de retifica??o também produzirá alta temperatura e estresse nas pe?as de base, resultando em erros dimensionais das pe?as e afetando a resistência e o desempenho das pe?as.

Em geral, máquinas de corte avan?adas e estratégias de fresamento de alta velocidade podem melhorar o processo de retifica??o ou substituí-lo em alguns casos. O objetivo do fresamento é produzir um perfil livre de rebarbas e excelente acabamento superficial, e alcan?ar qualidade de superfície, tamanho e precis?o dimensional específicos exigidos. Como a forma e a estrutura da superfície definidas foram realizadas durante o fresamento, o tempo do processo de pós-tratamento (como polimento (se houver)) pode ser alterado alternadamente. Para fresas de topo de corte, o mesmo vale para fresas de topo de corte duráveis e confiáveis e maximizando a vida útil e as expectativas da ferramenta.

Uma aplica??o típica é usar uma fresa de topo esférica para processar pe?as femorais feitas de liga de cromo-cobalto fundido em uma fresadora de 5 eixos. A estratégia de perfilagem de alta velocidade e a fresa de topo de alto desempenho eliminam o processo de retifica??o. Como resultado, o ciclo de usinagem de cada pe?a é de 11 minutos, o que é 50% mais curto que o método anterior. A gera??o de pe?as residuais é eliminada pela retifica??o da superfície articulada em vez da fresagem. A fresa de topo de metal duro integral é feita de materiais especiais de metal duro e revestimento de tialsin polido duro para garantir excelente taxa de remo??o de metal e efeito de corte suave, de modo a obter excelente acabamento superficial ou menor tempo de polimento.

8. Várias opera??es de usinagem

O contorno complexo de pe?as ortopédicas geralmente requer o uso de várias fresas de topo de corte especiais. Por exemplo, alguns tipos de osso envolvem sete processos de usinagem: usinagem de desbaste, usinagem de desbaste inferior, usinagem de acabamento inferior, chanframento e corte de raiz de ranhura em T. Esses processos podem obter excelente qualidade superficial e desempenho confiável da ferramenta com o mínimo de interven??o manual, de modo a garantir o melhor alinhamento, o menor custo e a mais alta qualidade.

No passado, ao completar várias opera??es, eram necessárias fresas de corte e fresamento especiais para obter cada contorno, tamanho e acabamento de superfície necessários. Máquinas de corte especiais exigem muito tempo e custo de projeto e desenvolvimento e, devido ao seu tamanho reduzido, seu tempo de reticula??o pode ser prolongado e sua disponibilidade limitada.

A nova abordagem é desenvolver e usar máquinas de corte padronizadas que possam ser produzidas com eficiência nessas aplica??es, e essas máquinas de corte também devem ter tamanho suficiente para processar outras pe?as semelhantes na indústria ortopédica.