Mikron Division Tool: In Rekordzeit zum geschlichteten Implantat Knochenplattenfertigung: Von 40 auf 27 Minuten

Anbieter zum Thema

Mikron Tool SA Agno

Fastems Sales Agent: Gennaro Teta (omnino technology)

Angehrn AG - Umformtechnik

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Das Unternehmen Mikron Switzerland AG, Division Tool setzt seine gesamte Entwicklungs- und Engineeringkompetenz auf Hochleistungswerkzeuge für Hochleistungswerkstoffe. Titan-Knochenplatten können dank spezifisch ausgelegter Frässtrategien und hervorragenden Zeitspanvolumina bei gleichzeitig hohen Werkzeugstandzeiten massiv schneller gefertigt werden. Was für Formel-1-Motoren die Turbolader sind, sind für Werkzeugmaschinen die Mikron-Werkzeuge, insbesondere wenn es um Implantate geht.

Wer hat nicht schon mal einen heftigen Sturz nach vorne mit den ausgestreckten Händen abfangen wollen? Dabei riskiert man eine der häufigsten Frakturen, nämlich die des distalen Radius. Solche Knochenbrüche werden heute oft mit einer Plattenosteosynthese versorgt, wo für die Fixation des gebrochenen Knochens Plattenimplantate zum Einsatz kommen.

Die Anforderungen an die medizinischen Werkstoffe, die dafür verwendet werden, sind komplex und vielfältig. Insbesondere metallische Implantatwerkstoffe unterliegen strengen Sicherheitsrichtlinien: Reinheit, mechanische Eigenschaften, aber auch Porosität und Oberflächenqualität sind entscheidende Kriterien.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 5 Bildern

Volare Distale Radiusplatte: unlegiertes Titan

Titan ist ein besonderer Werkstoff. Er vereint höchste Biokompatibilität, mechanische Belastbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, zudem Gewebeverträglichkeit und Elastizität und eignet sich damit ideal für beanspruchte medizinische Komponenten.

Die Herstellung über mechanische Bearbeitung von Titan und Titanlegierungen ist jedoch immer anspruchsvoll. Für Implantate, die keiner grossen Belastung im menschlichen Körper unterworfen sind, kommen überwiegend die unlegierten Titanqualitäten zur Anwendung. So auch bei einer «Volaren Distalen Radiusplatte», die aus Titan Grad 2 (3.7035) gefertigt wird. Innovative und wettbewerbsfähige Herstellungsverfahren für ein «Massenprodukt» der Medizintechnik sind hier gefordert. Jede eingesparte Sekunde ist ein Vorteil in Bezug auf Zeit und Geld.

Bisher: Taktzeit von 40 Minuten

Mit diesem Anspruch kam der Hersteller zu Mikron Tool. Bei diesem Kundenprojekt analysierten die Spezialisten des Technology Centers in Agno den bisherigen Bearbeitungszyklus, dessen Taktzeit sich auf 40 Minuten pro Teil belief. Denn den Gesamtprozess zu betrachten, vom Rohteil bis zum geschlichteten Bauteil, ist wesentlich zielführender. Dabei spielt die richtige Wahl der Werkzeuge eine Schlüsselrolle bei der Erzielung von hoher Rentabilität.

Hochdynamische Bearbeitungsstrategie

Das Team von Mikron Tool entschied sich für eine hochdynamische Bearbeitungsstrategie aus dem Vollen: in einer Aufspannung mit geringer mechanischer Belastung des Bauteils und minimaler Anzahl von Stegen. Zum Einsatz kamen Tauchfräser, Vollradiusfräser, Eckfräser und torische Fräser; allesamt aus der auf Hochleistungswerkstoffe zugeschnittenen Familie «Crazy Mill Cool», die sich durch integrierte Kühlung auszeichnet.

Beim Zerspanen von Titan ein entscheidender Faktor. Denn in der Fräszone herrscht wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs ohne genügend Kühlung ein hohes Temperaturgefüge. Die gut gekühlten Schneiden erlauben aber hohe Schnittgeschwindigkeiten: 120 m/min beim Schruppen und bis zu 160 m/min beim Schlichten.

Zudem werden dank des massiven Kühlstrahls die Späne kontinuierlich aus der Fräszone gespült und deren Zerstückelung vermieden. Für die konischen Gewinde kam ein Spezialfräser und für die kleineren Kirschnerdrahtlöcher für die provisorische Plattenfixation kam der «Crazy-Drill-Flexpilot» zum Einsatz.

Neu: 27 Minuten Taktzeit

Das Resultat: Der gesamte Bearbeitungszyklus wurde von 40 auf 27 Minuten verkürzt. Die Anzahl der Werkzeuge wurde von 17 auf 12 reduziert. Das Implantat ist nahezu gratfrei und verfügt über eine ausgezeichnete Oberflächenqualität (Gewebeseite: Ra = 0,402 μm, Rz = 1,099 μm / Knochenseite: Ra = 0,401 μm, Rz = 0,842 μm). Auch wegen der minimalen Anzahl von Stegen ist die Nachbearbeitung auf ein Minimum reduziert.

32 Prozent schneller, 30 Prozent günstiger

Der Balanceakt gelang – und das vornehmlich mit Werkzeugen aus dem Lagerprogramm – und überzeugte den Kunden: die Zeitersparnis beläuft sich auf 32,5% und die Kosteneinsparung liegt bei 30%. Die Rentabilität wurde bei gleichzeitig höchster Qualität gesteigert. Entscheidend ist, dass die Werkzeugmaschinen die Leistungen der Werkzeuge umsetzen können. Hierzu müssen sie sowohl über sehr hohe Dynamiken als auch über einen entsprechend hohen Kühlschmierstoffdruck verfügen. Das gesamte Fertigungskonzept muss auf die Komponenten perfekt abgestimmt werden. Trotz allem, Stürze auf die Handfläche sollten auch weiterhin eher vermieden werden. -böh- SMM

(ID:49435197)