ANCA est sur le 'ball' avec des implants de hanche

Oct 05, 2023

Le nombre de chirurgies orthopédiques de la hanche devrait augmenter à un taux de 5 % d'une année sur l'autre jusqu'en 2026, et avec cette tendance, une demande accrue d'outils et de composants pour soutenir ces procédures émergera.

Un processus de machine ANCA pour le meulage de la boule fémorale, développé en collaboration avec le fabricant de meules Tyrolit, offre qualité et cohérence dans la boule fémorale finie, en utilisant une commande de machine spécialisée et une technologie d'application sur la rectifieuse CNC linéaire MX7.

L'industrie médicale est une industrie où les clients et les marchés sont extrêmement sensibles à la qualité et à la cohérence des produits. C'est notamment le cas des implants orthopédiques destinés à être placés de manière permanente à l'intérieur du corps humain. Par conséquent, les clients qui achètent et utilisent des implants orthopédiques ont besoin d'une confiance absolue dans le produit, qui à son tour nécessite une confiance absolue dans le processus de fabrication.

Les performances des boules fémorales utilisées dans les implants de remplacement de la hanche exigent la constance de la rondeur, de la taille et de la finition de surface comme critères de qualité clés. Pour arriver à ce résultat, ANCA a développé sur sa machine linéaire MX7 un procédé qui applique une série d'opérations séquentielles de meulage, rodage et polissage final dans la même enveloppe de travail. Le résultat est une finition de surface sur la bille de <0,01µm Ra et une circularité de la pièce inférieure à 3µm.

La première étape du processus consiste à rectifier la pièce initiale avec précision. À l'aide de meules CBN plaquées, l'excédent de matériau brut est éliminé de la pièce dégrossie. Cette opération facilite les processus en amont en assouplissant les exigences de tolérance de la pièce brute que l'ANCA MX7 va rectifier.

Viennent ensuite une série de processus de rodage fin qui produisent une amélioration progressive de la finition de surface. Les ingénieurs d'application d'ANCA et de Tyrolit se sont associés pour développer un processus qui fournit des résultats de production stables sur la boule fémorale.

Les roues Tyrolit ont été spécifiquement développées pour les applications de boule fémorale mais sont connues pour s'user naturellement pendant le processus de production. ANCA a relevé ce défi en étant le concepteur et le fabricant de ses propres moteurs linéaires LinX ainsi que du système CNC et de servocommande qui contrôlent le mouvement de la machine et de la meule.

Les ingénieurs système d'ANCA ont développé un nouvel algorithme de contrôle pour cette application qui a permis à l'opérateur de programmer les forces souhaitées appliquées par la roue de rodage sur la boule fémorale. Avec cette force programmée, la roue pénètre dans la balle à une vitesse constante au fur et à mesure qu'elle s'use. Les trois meules Tyrolit différentes utilisées pouvaient être programmées avec leur propre paramètre de force de meulage unique pour obtenir une finition de surface miroir et une tolérance de taille de pièce constante.

De plus, une mesure automatique de la roue a été développée pour garantir que chaque opération de rodage commence à partir de la position d'alimentation correcte. Cela garantit la cohérence du processus, quelle que soit l'usure de la roue subie après chaque opération de rodage.

Une opération de polissage finale est la dernière étape, offrant une finition miroir sur la surface de travail de la balle. Ceci est essentiel pour garantir que la friction mécanique et l'usure sont minimisées dans l'implant de hanche final.

L'ANCA MX7 Linear utilisé pour cette application comportait un changeur de pack à six roues qui permet d'effectuer des opérations de meulage, d'affûtage et de polissage en une seule configuration. De plus, l'outillage utilisé pour la production de la boule fémorale peut être facilement remplacé par des applications de fabrication d'outils de coupe. Par conséquent, plutôt que d'acheter une machine dédiée à la production de boule fémorale uniquement, les utilisateurs peuvent utiliser leur machine pour d'autres applications de meulage CNC.

La production de fraises rotatives chirurgicales, de forets et d'alésoirs ainsi que de râpes fémorales pour la hanche sont toutes des applications idéales pour la production sur la même machine linéaire MX7 et augmenteront considérablement la présence sur le marché de l'orthopédie.

Utilisation de fils ou de fibres à rotation rapide pour éliminer efficacement et économiquement les bavures, les rayures et les imperfections mécaniques similaires des composants de précision et fortement sollicités. La plus grande application est dans la fabrication d'engrenages et de chemins de roulement où l'élimination des arêtes vives et des élévateurs de contrainte par des méthodes de puissance a augmenté la vitesse de l'opération.

Contrôleur à microprocesseur dédié à une machine-outil permettant la création ou la modification de pièces. La commande numérique programmée active les servos et les entraînements de broche de la machine et contrôle les différentes opérations d'usinage. Voir DNC, commande numérique directe ; CN, commande numérique.

Cristal fabriqué à partir de nitrure de bore sous haute pression et température. Utilisé pour couper des matériaux ferreux et à base de nickel difficiles à usiner jusqu'à 70 HRC. Deuxième matériau le plus dur après le diamant. Voir les outils superabrasifs.

Opération d'usinage dans laquelle la matière est enlevée de la pièce par une meule abrasive motorisée, une pierre, une bande, une pâte, une feuille, un composé, une boue, etc. Prend diverses formes : meulage de surface (crée des surfaces planes et/ou carrées) ; meulage cylindrique (pour les formes cylindriques et coniques externes, les filets, les contre-dépouilles, etc.); meulage sans centre; chanfreinage; meulage de filets et de formes; meulage d'outils et de fraises; broyage désinvolte; rodage et polissage (meulage avec des grains extrêmement fins pour créer des surfaces ultra lisses); honing; et meulage de disque.

Alimente une meule ou un autre outil abrasif dans le but d'enlever le métal et de finir les pièces à des tolérances serrées. Fournit des surfaces de pièce lisses, carrées, parallèles et précises. Lorsque des surfaces ultra-lisses et des finitions de l'ordre du micron sont requises, des machines de rodage et de rodage (meuleuses de précision qui utilisent des abrasifs avec des grains extrêmement fins et uniformes) sont utilisées. Dans son rôle de "finition", la rectifieuse est peut-être la machine-outil la plus utilisée. Différents styles sont disponibles : meuleuses d'établi et sur socle pour affûter les mèches de tour et les perceuses ; rectifieuses planes pour la production de pièces carrées, parallèles, lisses et précises; meuleuses cylindriques et centerless; meuleuses à trou central; meuleuses de formes; meuleuses à surfacer et en bout; meuleuses à tailler les engrenages; meuleuses à gabarit; meuleuses à bande abrasive (dossier, cadre oscillant, rouleau à bande); meuleuses d'outils et de couteaux pour affûter et réaffûter les outils de coupe; meuleuses au carbure; meuleuses à matrices portatives; et scies à tronçonner abrasives.

Roue formée d'un matériau abrasif mélangé dans une matrice appropriée. Prend une variété de formes mais se divise en deux catégories de base : une qui coupe sur sa périphérie, comme dans le meulage alternatif, et une qui coupe sur son côté ou sa face, comme dans le meulage d'outils et de fraises.

Montant minimum et maximum qu'une dimension de la pièce est autorisée à varier par rapport à une norme établie tout en restant acceptable.

Cube, sphère, cylindre ou autre espace physique dans lequel l'outil de coupe est capable d'atteindre.