Usinagem médica:fabricantes de ferramentas de corte oferecem insights, conselhos para o sucesso

A fabricação de implantes médicos está pronta para um crescimento significativo à medida que as técnicas e os materiais melhoram continuamente. Aqui, os especialistas oferecem informações valiosas sobre os materiais, métodos e máquinas-ferramenta usados ​​na usinagem médica.

Cada setor industrial enfrenta desafios únicos, mas a usinagem médica apresenta alguns dos maiores. Tolerâncias estreitas, geometrias complexas e rastreabilidade meticulosa - esses são apenas alguns dos obstáculos que as oficinas médicas devem superar se quiserem competir neste campo exigente.

Felizmente, muitas pessoas experientes estão dispostas a compartilhar conselhos de aplicação, começando pelos especialistas citados aqui.

Considere os materiais. Ao lado do aeroespacial com suas superligas de alta temperatura, os metais usados ​​para fabricar componentes médicos vêm em segundo lugar em termos de baixa usinabilidade. Dan Doiron, gerente de produtos de fresagem da Emuge Corp., explica que barras de cromo-cobalto e peças fundidas, por exemplo, são comumente usadas para fazer o componente femoral (superior) de um implante de joelho, com titânio servindo como bandeja tibial abaixo. Aços inoxidáveis ​​como 17-4 PH também são bastante comuns em aplicações médicas, como o alinhamento cirúrgico e as ferramentas de fixação usadas durante a instalação do implante.

Todos são difíceis de usinar e todos requerem ferramentas de corte específicas para o material para maior produtividade.



“Seja qual for a liga, sempre recomendo que os clientes consultem nosso site ou catálogo ao selecionar ferramentas de corte”, diz ele. “Temos uma ampla gama de geometrias destinadas a vários materiais médicos, bem como revestimentos que ajudam a manter a longevidade e proporcionam uma vida útil ideal da ferramenta.”

Derek Nading, engenheiro de aplicações da M.A. Ford Mfg. Co. Inc., concorda, observando que as ferramentas de corte personalizadas também são bastante comuns no setor médico.

“Fazemos muitos alargadores especiais e furadeiras escalonadas para uso médico, onde uma oficina pode querer completar dois ou mais recursos de peças em uma operação”, diz ele. “E os cortadores de barril, também conhecidos como ferramentas de segmento circular, também estão se tornando mais populares, usados ​​principalmente para acabamento acelerado de substituições de quadril e outros implantes complexos.”

O engenheiro de pesquisa e desenvolvimento da KYOCERA SGS, Jake Rutherford, adverte que os revestimentos de ferramentas de corte podem ser proibidos em aplicações médicas específicas.

“É por isso que oferecemos nossas ferramentas revestidas ou não”, diz ele. “Já estive em lojas onde era difícil ou mesmo impossível validar um processo devido a preocupações de que elementos microscópicos do revestimento fossem deixados no componente, o que poderia, por sua vez, penetrar no corpo humano”.

Uma abordagem metódica

Observe esse último termo:validação do processo. Como aqueles que fabricam componentes aeroespaciais críticos, as oficinas médicas geralmente precisam enviar seus processos de usinagem para aprovação do cliente e, uma vez validados, são congelados no local. Quaisquer desvios desses processos após o fato exigem aprovações adicionais, tornando a melhoria contínua incômoda na melhor das hipóteses.

Uma moral dessa história é que as oficinas médicas devem trazer especialistas em ferramentas de corte no início do ciclo de desenvolvimento do processo. Isso ajuda a garantir que eles selecionem as melhores ferramentas, determinem os caminhos de ferramenta mais eficientes possíveis e evitem voltar ao cliente para alterações pós-validação. Em outros casos, no entanto, vale a pena o esforço, especialmente em trabalhos que estão em execução há anos, ou onde a oficina está atrasada em termos de tecnologia de ferramentas de corte.

Um caso em questão vem da OSG USA Inc., onde o gerente distrital Dustin Loschiavo trabalha em estreita colaboração com uma loja médica em Michigan.

“Nós e alguns de nossos engenheiros visitamos suas instalações em outubro passado depois que concordaram em fazer parceria conosco”, diz Loschiavo. “Avaliamos seus processos, analisamos suas máquinas-ferramentas e suportes de trabalho e entregamos soluções que economizariam mais de US$ 300.000 por ano em apenas quatro componentes.”

O gerente regional da OSG, Chris Dravis, não está surpreso. “Nesse caso em particular, eles estavam usando uma tecnologia de ferramentas de corte de 10 anos”, diz ele. “Ao movê-los para ferramentas projetadas para caminhos de ferramentas modernos, eles foram capazes de aumentar muito o engajamento da fresa, melhorando significativamente a vida útil da ferramenta e as taxas de remoção de metal. É verdade que há custos internos associados ao retorno ao cliente e ao tempo para revalidar os processos, mas neste e em muitos outros casos, vale a pena.”

O gerente distrital da OSG, Aaron Kwapniewski, concorda, observando que atualmente existem mais de 6.500 fabricantes de dispositivos médicos domésticos e continua a haver uma grande demanda por todos eles para reduzir os prazos de entrega e cortar os preços. “Se eles não estão aproveitando as ferramentas mais recentes e melhores, estão deixando dinheiro na mesa e se arriscando, talvez, a perder negócios para outros concorrentes”, observa ele.

Dan Doiron, do Emuge, teve experiências semelhantes. Ele diz que existem protocolos rigorosos para garantir a consistência da fabricação dos implantes. A rastreabilidade é fundamental, exigindo que as empresas documentem qual lote de material, qual máquina-ferramenta e até mesmo o tipo de fluido de corte que usam para uma peça específica. “Mudar para uma marca diferente de ferramenta de corte geralmente não é permitido sem uma revisão de por que essa mudança é necessária”, diz ele. “Apesar disso, muitas vezes é uma dor necessária para que as lojas se mantenham competitivas.”

Muitas dessas peças são pequenas, caindo facilmente no território da microusinagem. O engenheiro de aplicações da KYOCERA SGS, Jacob Rak, listou um punhado de componentes médicos menores, de stents e parafusos ósseos a peças para bombas cardíacas e sensores de monitoramento da respiração. Tornos CNC de estilo suíço são usados ​​há muito tempo para usinar muitos deles, com centros de usinagem de 5 eixos mais comuns para fabricação de implantes.

“As peças médicas geralmente têm geometrias únicas e são feitas de materiais difíceis, por isso é um trabalho exigente”, diz ele. “Independentemente do que você está fazendo, você precisa do melhor equipamento que puder pagar se quiser ser competitivo.”

Levante a barra de suporte

Qualquer que seja a máquina-ferramenta, qualquer que seja a peça, tolerâncias apertadas e acabamentos de superfície extremamente finos significam que os fabricantes também devem elevar o padrão em seu porta-ferramentas. A necessidade de excentricidade mínima e rigidez máxima exige o uso de mandril hidráulico ou de encaixe retrátil sempre que possível. Fresas pequenas podem exigir investimento em cabeçotes aceleradores para atingir a velocidade de operação correta, e a refrigeração filtrada de alta pressão é essencial. E sempre siga as recomendações do fabricante da ferramenta de corte - a maioria concorda que os maquinistas geralmente têm medo de empurrar as ferramentas com a força que deveriam, o que geralmente leva ao desgaste prematuro da ferramenta.

Alguns também têm medo de investir em ferramentas de alta qualidade ou pedir ajuda para selecioná-las. Isso é de acordo com Doiron, que observou que a Emuge - como a maioria dos fabricantes de ferramentas de corte - realiza testes científicos de classes de metal duro, revestimentos, ângulos de saída e hélice, ranhuras de extremidade e muito mais. Sim, todas essas empresas querem vender ferramentas, mas a melhor maneira de fazer isso é fornecer a seus clientes resultados de sucesso.

“Investir na ferramenta ideal para uma aplicação pode significar a diferença entre o apagão ou mesmo entre lucro e prejuízo”, observa. “Essa tem sido minha experiência, tanto como usuário final quanto aqui trabalhando na Emuge.”



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