Optimiser la production de billes fémorales pour l'excellence orthopédique

Après le rectification, une opération de rodage améliore la finition de surface avant une opération finale de polissage. Un processus de mesure automatique de meule aide à garantir que chaque opération de rodage commence à partir de la position d'avance correcte. Crédit photo : ANCA

Les experts de l'industrie médicale estiment que les chirurgies orthopédiques de hanche augmenteront à un taux de 5 % par an jusqu'en 2026. Cela n'est pas surprenant, étant donné la population vieillissante croissante dans le monde. Avec cette tendance, une demande accrue pour les dispositifs et composants pour soutenir ces procédures ainsi que l'équipement pour les produire émergera. Un exemple est le processus d'usinage ANCA pour le rectification de billes fémorales, développé conjointement avec le fabricant de meules Tyrolit. Ce processus est dit fournir qualité et cohérence dans la bille fémorale finie, en utilisant un contrôle de machine spécialisé et une technologie sur la rectifieuse CNC ANCA MX7 Linear.

Une performance efficace des billes fémorales utilisées dans les implants de remplacement de hanche exige une cohérence de rondeur, de taille et de finition de surface. Pour y parvenir, ANCA a développé un processus sur sa machine MX7 Linear qui applique une série d'opérations séquentielles de rectification, de rodage et de polissage final dans la même enveloppe de travail. Le résultat est une finition de surface sur la bille de moins de 0,01 micron Ra et une rondeur de pièce de moins de 3 microns.

La première étape du processus est le rectification initiale de la pièce avec précision à la cote. En utilisant des meules CBN plaquées, l'excès de matière est enlevé de la pièce brut tournée. Cette opération facilite les processus en amont en relâchant les exigences de tolérance pour la pièce pendant le rectification.

Viennent ensuite une série de processus de rodage fin qui produisent une amélioration incrémentale de la finition de surface. Les ingénieurs d'application d'ANCA et de Tyrolit ont combiné pour développer un processus qui fournit des résultats de production stables sur la bille fémorale.

Bien que les meules Tyrolit aient été spécifiquement développées pour les applications de billes fémorales, l'usure se produit naturellement pendant le processus de production. Selon ANCA, elle était bien positionnée pour relever ce défi car elle est le concepteur et fabricant de ses propres moteurs linéaires LinX ainsi que du système d'entraînement CNC et servo qui contrôle la machine et le mouvement de la meule. Les ingénieurs système d'ANCA ont développé un nouvel algorithme de contrôle pour cette application qui permet à un opérateur de programmer les forces souhaitées appliquées par la meule de rodage sur la bille fémorale. Avec cette force programmée, la meule avance dans la bille à un taux constant au fur et à mesure qu'elle s'use. Les trois meules Tyrolit différentes utilisées peuvent être programmées avec leur propre paramètre de force de rectification unique pour obtenir une finition de surface miroir et une tolérance de taille de pièce constante.

Une opération finale de polissage livre une finition miroir sur la surface de travail de la bille fémorale. Crédit photo : ANCA

De plus, un processus de mesure automatique de meule a été développé pour aider à garantir que chaque opération de rodage commence à partir de la position d'avance correcte. Cela est dit fournir une cohérence de processus indépendamment de l'usure de la meule après chaque opération de rodage.

Une opération finale de polissage est la dernière étape, créant une finition miroir sur la surface de travail de la bille. Cela est critique pour assurer que le frottement mécanique et l'usure sont minimisés dans l'implant de hanche final.

La finition de surface des billes finies est inférieure à 0,01 micron Ra. Crédit photo : ANCA

L'ANCA MX7 Linear dispose d'un changeur de paquet de six meules qui permet d'effectuer toutes les opérations de rectification, de rodage et de polissage en une seule configuration. De plus, l'outillage utilisé pour la production de billes fémorales peut être facilement changé pour des applications de fabrication d'outils de coupe. En conséquence, plutôt que d'acheter une machine dédiée pour la production de billes fémorales, les fabricants peuvent utiliser leur machine pour d'autres applications de rectification CNC qui complètent leur marché et leur modèle d'affaires. Par exemple, le rectification de fraises rotatives chirurgicales, forets et alésoirs ainsi que de râpes fémorales de hanche sont tous possibles sur la même machine MX7 Linear.