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Aug 13, 2023

Drag Finishing poliert gezielt Oberflächenbereiche an Hüftschäften

Um die optimale Funktion künstlicher Hüften im Körper eines Patienten zu gewährleisten, ist dies gewährleistet

Um die optimale Funktion künstlicher Hüften im Körper eines Patienten zu gewährleisten, müssen bestimmte Oberflächenbereiche am Hüftschaft unterschiedliche Oberflächen aufweisen. Beispielsweise erfordert der Halsbereich der Stiele eine sehr glatte, polierte Oberfläche.

Kürzlich ersetzte ein Hersteller von Präzisionskomponenten einen kombinierten manuellen Schleif-/Elektropoliervorgang durch einen vollautomatischen zweistufigen Gleitschleifprozess. Der Schleppfinisher R 4/700 SF von Rösler ermöglicht die gleichzeitige, präzise Bearbeitung von zwölf Hüftschäften in einem Arbeitsgang.

Dies führte nicht nur zu erheblichen Kosteneinsparungen und kürzeren Zykluszeiten, sondern auch zu einer drastisch verbesserten Qualität und konsistenten Endergebnissen.

Seit 20 Jahren ist die MBN Präzisionstechnik GmbH mit Sitz in Pottendorf, Österreich, auf die Herstellung von bearbeiteten Präzisionsbauteilen und Baugruppen spezialisiert. Der Schwerpunkt des Unternehmens liegt auf der Herstellung orthopädischer Implantate und chirurgischer Instrumente aus Titan und Edelstahl.

Die nach DIN 13485 zertifizierte MBN Präzisionstechnik verfügt nicht nur über einen hochmodernen Maschinenpark inklusive Laserbeschriftungsanlagen, sondern verfügt auch über Reinräume für die Beschichtung und keimfreie Verpackung ihrer Produkte.

Oberflächenbereiche an verschiedenen Hüftschäften

Die Produktion ist weitgehend automatisiert und ermöglicht die Rückverfolgbarkeit der gesamten Herstellungskette vom Rohstoff bis zum fertigen Produkt. Bis vor Kurzem erfolgte die Politur des Halsbereichs der Hüftschäfte durch einen manuellen Vor- und Feinschliff mit anschließendem Elektropolierverfahren. Diese Oberflächenveredelung war zeitaufwändig, erforderte viel Personal und war sehr kostspielig.

Darüber hinaus war es hinsichtlich der Konstanz der Endergebnisse und der allgemeinen Nachhaltigkeit nicht perfekt. Daher war Thomas Müllner, Geschäftsführer der MBN Präzisionstechnik GmbH, schon seit längerem auf der Suche nach einer automatisierten Alternative.

„Da lediglich ein genau definierter Oberflächenbereich poliert werden muss und eine Vielzahl verschiedener Hüftschaftschäfte bearbeitet werden muss, stellte sich die Automatisierung des Oberflächenbearbeitungsprozesses als ziemlich herausfordernd heraus“, sagte er.

„Zunächst wurden Verarbeitungsversuche bei einem mit Rösler konkurrierenden Anbieter durchgeführt. Die Ergebnisse entsprachen jedoch nicht unseren Qualitätsansprüchen.“

Eine Anwendung für die Drag-Finishing-Technologie

Auf Empfehlung eines MBN-Kunden wurden Weiterverarbeitungsversuche durch die Rösler-Vertriebsniederlassung in Österreich durchgeführt. Dieses Unternehmen ist nicht nur in der Nähe ansässig, sondern unterhält auch ein kombiniertes Test- und Servicezentrum.

Die Rösler-Experten entschieden sich für die Verarbeitungsversuche in einem Schleppfinisher. Das einzigartige Gleitschleifsystem ermöglicht die präzise und gezielte Oberflächenbearbeitung hochwertiger Werkstücke mit komplexen Formen. Sobald die Prozessparameter festgelegt sind, läuft der Prozess ohne Schwankungen ab und sorgt so für absolut reproduzierbare Finishing-Ergebnisse.

„Das umfassende Know-how und die Erfahrung von Rösler aus dem Job-Shop-Betrieb haben dazu beigetragen, schnell einen zweistufigen Prozess mit der Schleppfinish-Technologie zu entwickeln“, sagte Müllner. „Der Prozess, bestehend aus einem Nassschleif-/Vorpolierschritt, gefolgt von einem Trockenpolierschritt, sorgt für eine gleichbleibend hohe Qualität in überraschend kurzen Zykluszeiten.“

Ein Merkmal der Rösler-Schleppfinish-Technologie ist der unterhalb der Bearbeitungsschüssel angebrachte Vibrationsmotor. „Die Vibration der Verarbeitungsschüssel sorgt für eine optimale Durchmischung der Verarbeitungsmedien. Dies führt zu einer absolut homogenen Bearbeitung aller relevanten Oberflächenbereiche an den Hüftstielen“, so der Geschäftsführer.Schleppfinish mit zwei Bearbeitungsschüsseln

Letztendlich entschied sich MBN Präzisionstechnik für einen kompakten Schleppfinisher, Modell R 4/700 SF. Die Plug-and-Play-Maschine besteht aus einer Bearbeitungsschüssel mit einem Durchmesser von 700 mm und einem Karussell mit vier rotierenden Arbeitsspindeln, wobei jede Spindel die Aufnahme von drei Werkstücken ermöglicht. Karussell und Drehspindel sind mit getrennten Antriebssystemen ausgestattet, so dass Karussell- und Spindelgeschwindigkeit unabhängig voneinander eingestellt werden können. Die Schleppfinishmaschine ist mit einer zweiten Bearbeitungsschüssel ausgestattet. Mit einem Hubwagen lassen sich die beiden Schüsseln schnell austauschen.

Vor dem Schleifvorgang werden die Flächen an den Hüftschäften, die keiner Nachbearbeitung bedürfen, abgeklebt. Anschließend werden die Implantate manuell auf spezielle Werkstückaufnahmen montiert. „Dazu haben wir eine Klemmvorrichtung entwickelt, die für alle Vorbauarten und -größen einsetzbar ist“, so Müllner. „An den Arbeitsspindeln werden dann die Werkstückaufnahmen mit aufgesetzten Hüftstielen befestigt.“

Nach dem Start des jeweiligen Bearbeitungsprogramms, das in der programmierbaren Anlagensteuerung hinterlegt ist, wird das Karussell abgesenkt, sodass die rotierenden Spindeln in das Bearbeitungsmedium eintauchen. Für den Nassmahlprozess wird eine Mischung aus Kunststoffmedien mit unterschiedlichen geometrischen Formen und einer speziellen Mischung verwendet. Karussell und Spindeln drehen sich mit der voreingestellten Geschwindigkeit in entgegengesetzte Drehrichtungen.

Nach etwa der Hälfte der Zykluszeit – also weniger als einer Stunde – wird die Drehrichtung normalerweise umgekehrt. Dadurch wird gewährleistet, dass der Halsbereich der Hüftschäfte einen rundum perfekt homogenen Abschluss erhält. Zur Reinigung des Prozesswassers aus dem Nassmahlprozess hat MBN Präzisionstechnik eine halbautomatische Rösler-Zentrifugal-Prozesswasserrecyclinganlage, Modell Z 800, angeschafft. Die Wiederverwertung des Prozesswassers schont die Umwelt und trägt dazu bei, die Nachbearbeitungskosten deutlich zu senken.

Für den Poliervorgang wird ein pflanzliches Trockenpoliermittel verwendet. Für diesen Prozessschritt, der eine Zykluszeit von unter 20 Minuten erfordert, wird der Bearbeitungsbehälter mit den Poliermitteln einfach gegen den mit Poliermitteln gefüllten Behälter ausgetauscht. Müllner sagte: „Mit dem automatischen Schleppfinish-Verfahren konnten wir die Qualität und Konsistenz der Finishing-Ergebnisse deutlich verbessern. Gleichzeitig konnten im Vergleich zu unserem bisherigen Finishing-Vorgang die Kosten für das Schleifen und Polieren des Hüftschafthalses um reduziert werden.“ zwei Drittel. Daher wird sich diese Investition innerhalb von drei Jahren amortisieren.“

Bearbeitungsvorgang, bei dem Material vom Werkstück durch eine angetriebene Schleifscheibe, einen Stein, ein Band, eine Paste, ein Blech, eine Verbindung, eine Aufschlämmung usw. entfernt wird. Es gibt verschiedene Formen: Flächenschleifen (erzeugt flache und/oder quadratische Oberflächen); Rundschleifen (für äußere zylindrische und konische Formen, Hohlkehlen, Hinterschnitte usw.); spitzenloses Schleifen; Anfasen; Gewinde- und Formschleifen; Werkzeug- und Fräserschleifen; spontanes Schleifen; Läppen und Polieren (Schleifen mit extrem feiner Körnung, um ultraglatte Oberflächen zu erzeugen); Honen; und Scheibenschleifen.

Schleifverfahren, das die Oberflächengüte verbessert und Konturen verwischt. Auf einem flexiblen Träger befestigte Schleifpartikel schleifen das Werkstück ab.