I artikeln presenteras nya lösningar för bearbetning av komponenter till olika medicintekniska implantat.
Vid tillverkning av medicintekniska implantat är maskinbearbetning fortfarande den viktigaste metoden. Den medicintekniska industrin är storkonsument av skärverktyg. Vad är speciellt utmärkande för den här branschen enligt verktygstillverkarna? Vilka medicintekniska komponenter är svårast att bearbeta? Vilka skärverktyg används oftast idag för bearbetning av implantat? Hur kommer det sig att de verktyg som används för bearbetning av komponenter till ortopediska implantat hör till de modernaste och tekniskt mest avancerade? Hur kommer de skärande verktygen att utvecklas framöver?
Den medicintekniska industrin är specialiserad på tillverkning av olika typer av produkter. Dessa produkter används för att lösa många olika medicinska problem och de innehåller ett stort antal komponenter av varierande storlek, formkomplexitet, krav på noggrannhet, material och så vidare. För att tillverka dessa delar använder den medicintekniska industrin sig av olika tekniska processer där maskinbearbetning fortfarande spelar en viktig roll. Bearbetningen av komponenter till medicintekniska produkter fungerar egentligen enligt samma principer som vid bearbetning av liknande komponenter till andra produktområden. En skillnad är att i de medicintekniska konstruktionerna ingår ofta komponenter som kräver särskilt komplicerade bearbetningsprocesser. Utmaningen här ligger i processplaneringen, behovet av särskilda maskiner och ändamålsenliga skärverktyg. Med målsättningen ökad produktivitet och lönsamhet vid tillverkning av medicintekniska komponenter konkurrerar verktygstillverkarna om att utveckla unika och effektiva verktyg särskilt anpassade för denna bransch.

Bearbetningsprocesserna för ortopediska och tandkirurgiska komponenter utgör klassiska exempel på när maskinbearbetningen blir extra komplex. Typiska material som används till implantat är titanlegeringar, kobolt-krom-legeringar och rostfritt stål – samtliga mycket svårbearbetade material. Många implantat har dessutom en komplex form, vilket kräver fleraxlig bearbetning. Komponenterna i implantaten är vanligtvis mycket små med snäva toleranser och kräver dessutom utmärkt ytjämnhet. Moderna högpresterande små till medelstora flerfunktionsmaskiner, automatsvarvar och drivna svarvar är de mest effektiva bearbetningsmaskinerna vid den typ av skärande bearbetning som krävs för tillverkning av implantat. För att ge så hög produktivitet som möjligt behöver maskinerna förses med rätt verktyg.

Tillverkningen av medicintekniska komponenter kännetecknas av:

• Bearbetning av små komponenter och miniatyrdelar
• De material som huvudsakligen bearbetas är ISO S och ISO M
• Höga krav på noggrannhet och ytjämnhet

Små verktygsdiametrar i roterande verktyg resulterar i väsentligt ökade rotationshastigheter. Dessa verktyg måste vara balanserade och ha god dynamisk hållfasthet för att fungera effektivt vid höga varvtal.

De senaste produkterna från ISCAR är ett steg framåt för förståelsen för hur ovanstående faktorer påverkar slutresultatet. Vid bearbetning av ISO S- och ISO M-material är kylmedelsförsörjningen avgörande för hur effektiv bearbetningen blir. PICCOCUT-serien med miniatyrverktyg utvecklades speciellt för bearbetning av små miniatyrkomponenter. (Bild 1). Denna mycket avancerade produktlinje gjordes så småningom om så att kylvätskan leds genom verktyget och riktas direkt mot skäreggen. PICCOCUT har även dubbelsidiga verktygshållare med interna kylkanaler riktade mot skärzonen. Verktygshållarna har dessutom en användarvänlig klämmekanism som säkerställer hög stabilitet för förbättrad skärprestanda. ISCAR erbjuder också svarvverktyg med ISO-standardskär avsedda för bearbetning av små komponenter i längdsvarvar (Bild. 2). Hållarna är försedda med låsmekanismen SAFE-T-LOCK som ger mycket exakt och extremt stabil montering av skäret. De finns också med högtryckskylning som tillval. Detta möjliggör svarvning med höga bearbetningsdata samtidigt som produktiviteten och verktygens livslängd förbättras.

Vid avstickning inser ISCAR värdet av smala skärbredder för att minska materialkostnaderna. Ett nytt sortiment av kompakta verktyg med SELF-GRIP-skär i bredder på 0,6–1,2 mm möjliggör smala snitt som minskar materialspillet vid avstickning av stänger med diametrar upp till 16 mm. Verktygen är lämpliga för bearbetning av smala utvändiga spår. Dessa verktyg är också avsedda för längdsvarvar.

Små solida hårdmetallborr är vanliga för borrning av ortopediska komponenter. Borrar med utbytbara skär av hårdmetall ger kostnadsfördelar jämfört med solida borrar men de allt mindre borrdiametrarna medför att borrar med utbytbara skär inte alltid kan användas. På senare tid har ISCAR:s uppfinningsrika konstruktörer lyckats sänka den nedre gränsen till 4,5 mm (Bild 3). Härmed tog ISCAR ett jättekliv framåt inom området kostnadseffektiva borrar med utbytbara skär avsedda för den medicintekniska industrin.

Teoretiskt ger fullradiepinnfräsar en punktformad kontakt med profilytan. Dessa fräsar är de vanligaste verktygen för finfräsning av komplexa delar med krav på hög ytjämnhet. Fräsning med fullradiepinnfräsar kräver dock att förflyttningen i sidled minskas, för att ge en högkvalitativ yta, vilket i sin tur ökar cykeltiden. En effektiv lösning för att övervinna detta hinder, särskilt vid femaxlig bearbetning av ortopediska komponenter, är att använda tunnformade fräsar, så kallade barrelmills. Den senaste utvecklingen av fullt femaxliga maskiner har utökat gränserna för vad som går att åstadkomma med barrelmills. Iscar har utökat sortimentet av barrelmills med solida fräsar, vändskärsfräsar och Multimaster, som är fräsar med utbytbart skärhuvud. Dessa fräsar är främst utformade för fin och medelfin bearbetning av titan, superlegeringar och austenitiskt rostfritt stål – samtliga vanligt förekommande material inom den medicintekniska industrin. Tunnformade fräsar ger en mycket jämnare yta och kortare processtid genom att antalet passeringar minskar. ISCAR:s solida hårdmetallpinnfräsar och pinnfräsarna i Multi-Master-serien är mycket effektiva för bearbetning av komplicerade ortopediska komponenter, till exempel knäproteskomponenter (Bild 4).

Fräsning, borrning, gravering, avgradning och andra skärande arbeten som utförs av små roterande verktyg kräver hög rotationshastighet. ISCAR:s nya MICRO 90-spindel (bild 5) löser detta problem galant med hjälp av högtryckskylning. Med MICRO 90-spindlarna går det att nå rotationshastigheter på 35 000–53 000 varv/min medan huvudspindeln står stilla.

Inom den moderna tillverkningsindustrin är den medicintekniska sektorn en av de snabbast växande. Här används nya material, bland annat kompositer, och ny teknik såsom 3D-utskrifter. Moderna bearbetningslösningar används inte bara vid tillverkningen av komponenter för ortopediska och dentala implantat utan även till medicintekniska instrument, komponenter till medicintekniska produkter, mikrobearbetade medicintekniska produkter med mera. Utvecklingen av nya behandlingsalternativ sätter press på den medicintekniska industrin att hitta lösningar som fungerar väl vid tillverkning av medicintekniska produkter. Här måste de förlita sig på verktygstillverkarna, vars fokus ligger på att hitta nya lösningar till industrin. Verktygstillverkarna har förstått att medicinteknikbranschen är en bransch där nya avancerade behandlingsmetoder avlöser varandra så de följer noga utvecklingen för att kunna tillhandahålla de bästa lösningarna för bearbetning av komplexa medicintekniska komponenter.