Métodos de fabricación complejos para tecnología médica

Dec 25, 2023

Muchas empresas manufactureras están ampliando sus carteras de productos y ofertas de servicios para atraer una base de clientes más amplia. Esto otorga a las empresas productoras una mayor independencia de sectores como la automoción o la industria aeroespacial. La tecnología médica es un ejemplo de esa expansión del mercado, aunque presenta una amplia gama de desafíos.

Proveedores relacionados

Metav 2022, Exposición Internacional de Tecnologías Metalúrgicas, refleja la importancia del sector de la tecnología médica al otorgarle su propia área dedicada. Del 8 al 11 de marzo de 2022, investigadores y expertos de las empresas que expondrán en Düsseldorf proporcionarán información práctica y teórica.

"El desarrollo dinámico de la tecnología médica es imparable. Las demandas que se imponen a los fabricantes, y a su vez a sus proveedores, aumentan constantemente. Los productos diseñados para su uso en el cuerpo humano son cada vez más pequeños, mínimamente invasivos, más precisos, más seguros y mejores. tolerado", dice Markus Horn, Director Gerente de Paul Horn en Tübingen. Estas son solo algunas de las demandas a las que se enfrentan a diario los fabricantes de productos médicos. Como productor de herramientas, Paul Horn está bien calificado para enfrentar estos desafíos y está constantemente desarrollando nuevas soluciones de herramientas y estrategias de fabricación para la industria de la tecnología médica: desde microfresadoras para la producción de implantes espinales sensibles de titanio hasta herramientas de ranurado para la carcasa de bomba de aluminio de una máquina de circulación extracorpórea.

Horn está ampliando continuamente su conocimiento en el campo de las tecnologías de herramientas médicas. Un buen ejemplo aquí es la tecnología giratoria. Las altas tasas de remoción de metal, las roscas largas con acabados de alta calidad, los perfiles de rosca profundos, las virutas de metal cortas, las roscas de inicio múltiple y los bajos niveles de carga de la herramienta son ventajas clave del proceso de torbellino. Sin embargo, estos se ven contrarrestados por varios desafíos técnicos. Un aspecto importante son los materiales utilizados en los tornillos óseos en los implantes. Los filos de corte de las placas giratorias están sujetos a cargas muy altas cuando se mecanizan titanio, acero inoxidable y otras superaleaciones. Horn perfecciona constantemente su tecnología para contrarrestar el desgaste del filo de corte a altas tasas de arranque de viruta y con tiempos de mecanizado cortos. Markus Horn: "La tecnología médica también desempeñará un papel central para nosotros en Metav 2022 en Düsseldorf. No solo mostraremos productos giratorios, sino también nuestras soluciones para la fabricación de implantes, instrumentos y dispositivos médicos".

Según el Prof. Oliver Riedel y el Prof. Alexander Verl, directores del Instituto de Tecnología de Control de Máquinas Herramienta y Sistemas de Fabricación (ISW) de la Universidad de Stuttgart, "Nuestro trabajo como ingenieros es desarrollar tecnologías que sirvan a las personas. La tecnología médica juega un papel muy especial aquí". La bioimpresión, por ejemplo, es un nuevo tipo de tecnología. Su propósito es producir estructuras de tejido biológico para reemplazar el tejido del paciente enfermo. Se están realizando investigaciones en ISW ​​sobre una aplicación de impresión 3D para curar la osteoartritis en la rodilla mediante implantes de cartílago personalizados. Los investigadores aprovechan el hecho de que la fabricación aditiva se puede utilizar para producir componentes complejos cuyas estructuras internas se pueden definir mediante composiciones graduadas de materiales.

ISW (parte de WGP, Asociación Académica Alemana para Tecnología de Producción, una asociación de académicos líderes en la industria) está desarrollando una cadena de proceso continuo desde la resonancia magnética de la rodilla del paciente hasta el implante personalizado terminado. Los datos de escaneo se utilizan para generar una geometría de reemplazo para la sección defectuosa. Esta geometría se puede utilizar para calcular trayectorias espacialmente curvas para el proceso de impresión. A continuación, el programa NC se ejecuta en un sistema de impresión de 7 ejes. Se ha acoplado un cabezal de impresión especialmente desarrollado con un sistema de control CNC que presenta un avance con capacidad en tiempo real. Compensa el comportamiento de seguimiento no lineal del proceso de impresión basado en extrusión. El material consiste en una solución de gelatina modificada con metacrilato, que se endurece mediante LED UV. Los cultivos celulares cultivados en un biorreactor se disuelven en el equivalente de cartílago antes de implantarlos. Los biomateriales se están desarrollando en el Instituto de Ingeniería de Procesos Interfaciales y Tecnología de Plasma (IGVP) y el Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología (IGB) en Stuttgart. Metav 2022 está dedicando áreas separadas a ambos campos futuros: fabricación médica y aditiva.

Ferias comerciales pospuestas

Metav 2022 se realizará junto con Wire and Tube

Los pilares, las bases adhesivas de titanio, así como los tornillos de laboratorio e implantes son piezas torneadas complejas, con numerosas variantes o que deben fabricarse en grandes cantidades. Esto, a su vez, significa un reacondicionamiento frecuente de los tornos. Aquí, un sistema de gestión de herramientas que consta de pinzas de contracción y un dispositivo de preajuste y ajuste por contracción ofrece una variedad de ventajas. Esta combinación garantiza niveles de precisión particularmente altos, pero también un ajuste rápido y seguro de la herramienta. "Se pueden ahorrar aproximadamente ocho minutos por herramienta al configurar la máquina", argumenta Haimer con sede en Igenhausen, que proporciona paquetes completos de soluciones apropiadas. El fabricante europeo de tecnología de sujeción de herramientas ofrece pinzas de ajuste por contracción que, a diferencia de las pinzas ER convencionales, facilitan cambios de herramienta rápidos y sencillos y se caracterizan por su precisión de desviación radial. Ayudan a reducir la vibración, lo que a su vez optimiza la calidad de la superficie y la vida útil de la herramienta.

Haimer dispone de un dispositivo para el proceso de retractilado cuyo diseño horizontal permite manipular sobre todo herramientas pequeñas. El dispositivo de ajuste por contracción es fácil de operar a través de una pantalla táctil de 7" y un software intuitivo, y la versión i4.0 está equipada para la integración digital en el sistema de producción. Haimer recomienda otro producto para el preajuste de herramientas. independencia absoluta del operador y puede usarse prácticamente sin conocimientos ni experiencia previos El dispositivo también permite que los datos de medición se transmitan digitalmente al torno, ya sea a través de los posprocesadores integrados o usando un código QR y un escáner.

En su producción de instrumentos quirúrgicos complejos, la empresa Anton Betzler de Tuttlingen aprovecha la eficiencia que ofrece el sistema modular estacionario y flexible de Schunk para sujetar y configurar en centros de mecanizado de 5 ejes. Los componentes de las microtijeras y bisturíes se fabrican primero en la máquina y luego se terminan manualmente utilizando una artesanía fina. Aquí, Betzler combina un sistema de sujeción de punto cero con dos abrazaderas manuales de la gama Schunk. Estas abrazaderas se suministran completas con paletas de sujeción a juego. La fuerza de sujeción en las prensas se puede ajustar según sea necesario, evitando así cualquier deformación de las piezas finas forjadas. La empresa familiar de tamaño mediano ha equipado todas las máquinas con dos módulos de sujeción de punto cero cada una, lo que garantiza un montaje rápido de cada abrazadera. La abrazadera completa (incluido el palé) se cambia durante el proceso de configuración. Esto es más fácil y rápido que cambiar solo las mordazas de sujeción. Esto ayuda a evitar cuellos de botella y acorta los tiempos de entrega. La precisión de repetición de cambio de < 0,005 mm garantiza una alta precisión.

Sin embargo, es posible una precisión aún mayor: una abrazadera para piezas pequeñas recientemente desarrollada con un sistema de cambio rápido de mordazas se puede cambiar rápida y completamente sin necesidad de herramientas especiales. La accesibilidad lo hace particularmente adecuado para el mecanizado de 5 caras. A pesar de sus dimensiones compactas, ofrece altas fuerzas de sujeción hasta un máximo de 16 kilonewtons. Combinado con un sistema de sujeción de punto cero extremadamente plano, esto hace el mejor uso del espacio de la máquina en máquinas herramienta pequeñas. "Nuestro sistema modular ofrece a los usuarios la máxima flexibilidad y les ayuda a minimizar sus tiempos de configuración", resume Markus Michelberger, Gerente de Ventas de Tecnología de Sujeción en Schunk. "Estamos encantados de demostrar nuestra experiencia en Metav 2022".

(DNI:48085996)