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Präzisions CNC-Bearbeitung von medizinischen Teilen

HERSTELLER VON MEDIZINISCHEN Titan-GERÄTEN STELLEN SICH HARTEN Herausforderungen gegenüber. Ihre Kunden verlangen immer kleinere, komplexere Teile, die mit außergewöhnlichen Genauigkeiten aus schwer zerspanbaren Materialien wie Titan gefertigt werden. Darüber hinaus müssen sie unter der genauen Kontrolle von Aufsichtsbehörden operieren, die umfangreiche und kostspielige Compliance-Dokumente erfordern.

Orthopädische Geräte sind auf die komplexe Form der Knochen und Gelenke, so dass die Bearbeitung dieser Teile entsprechen ist ebenfalls komplex. Aus Stangenmaterial hergestellte Vorrichtungen erfordern einen hohen Materialabtrag, was aufgrund der geringen Bearbeitbarkeit vieler der beteiligten Materialien zu einem teuren Prozess führt. Infolgedessen werden einige Teile nahezu endkonturnah gegossen, und dies erfordert oft eine komplexe und teure Befestigung. Ein weiteres Problem, das die Komplexität der Bearbeitung erhöht, sind die engen Toleranzen, die für die meisten Geräte erforderlich sind – 0,002 Zoll oder weniger.
 
Dieser Druck hat zu neuen Technologien geführt, die den Werkstätten, die medizinische Teile herstellen, helfen, mitzuhalten und zu konkurrieren. 12-Achs-Drehmaschinen, neue Wendeschneidplatten orten und innovative Gewindewirbler maschinen sind in der Lage, komplexe Teile mit extremen Toleranzen zu fertigen. während Innovationen in KANGDING zu einer schnelleren Produktion hochwertiger Teile führen, indem die Probleme beseitigt werden, die der früheren Technologie inhärent waren.
In den Körper implantierte Titanteile

PROBLEME MIT TITAMIUM

Edelstähle und Titan sind die am häufigsten verwendeten Materialien für medizinische Implantate. Edelstahl wird typischerweise für Geräte verwendet, die nicht dauerhaft im Körper verbleiben. Titan wird typischerweise wegen seines geringen Gewichts, seiner hohen Festigkeit und seiner Biokompatibilität für medizinische Implantate bevorzugt. Titanimplantate sind auch mit Magnetresonanztomographie- und Computertomographie-Bildgebung verfahren kompatibel, sodass sie diese Verfahren nicht beeinträchtigen, wenn der Patient sie nach der Implantation benötigt.

Titan 6AL-4V ELI ist das Standard material für die Herstellung von Hüftgelenken, Knochenschrauben, Kniegelenken, Knochenplatten, Zahnimplantaten und chirurgischen Geräten. Kobalt/Chrom-Legierungen kommen jedoch häufiger zum Einsatz, da sie steifer, feinkörniger und sauberer als Titan sind.

Die Zerspanung von Titanlegierungen erfordert nur geringfügig höhere Schnittkräfte als die Zerspanung von Stählen, aber Titanlegierungen haben metallurgische Eigenschaften, die ihre Zerspanung erschweren als Stähle gleicher Härte.

Titan hat eine arbeits Härtungscharakteristik daß beseitigt die stationäre Metallmasse (verbauten Kante) vor dem Schneidwerkzeug. Das macht für einen hohen Scherwinkel in der Bearbeitung, die einen dünnen Chip Kontakt auf dem Schneidwerkzeugfläche eine relativ kleine Fläche verursacht. Aufgrund dieser Arbeit Härtecharakteristik sollte Feeds nicht gestoppt werden, während Werkzeuge und Werkstücke in beweglichen Kontakt sind. Die hohen Lagerkräfte durch maschinelle Bearbeitung auf diese Weise hergestellten, verbinden sich mit der Reibung, die durch den Chip entwickelt, wie es über den Lagerbereich rast in einem großen Anstieg der Wärme auf einem lokalisierten Abschnitt des Schneidwerkzeuges zu führen. Die beim Schneiden von Titan erzeugte Wärme wird nicht schnell abgeleitet, da es ein schlechter Leiter ist. Daher konzentriert sich die meiste Wärme auf die Schneidkante und die Werkzeugstirnseite.

Die Kombination aus hohen Lagerkräften und Hitze erzeugt eine Kraterbildung nahe der Schneide, was zu einem schnellen Werkzeugausfall führt.

Erschwerend kommt hinzu, dass Titanlegierungen bei Werkzeugbetriebstemperaturen eine starke Tendenz haben, mit den Materialien in Schneidwerkzeugen zu legieren oder chemisch mit ihnen zu reagieren, und sie neigen zum Fressen, wenn Späne an die Schneidkanten von Werkzeugen schweißen.
Implantat teile aus Titanlegierung
Diese Schwierigkeiten vervielfachen sich mit zunehmendem Verschleiß der Werkzeuge. Daher sollten Werkzeuge, die zur Bearbeitung von Titan und seinen Legierungen verwendet werden, sorgfältig überwacht werden, um sicherzustellen, dass sie scharf sind, und sie sollten ersetzt werden, bevor sie stumpf werden. Die Faustregel bei der Bearbeitung von Titan und seinen Legierungen lautet: Wenn Sie eine Änderung im Bearbeitungsprozess feststellen, sollten Sie das Werkzeug sofort wechseln, da es wahrscheinlich stumpf wird

Ein weiterer Grund, Werkzeuge scharf zu halten, ist, dass Titan beim Schneiden mit abgenutzten oder gebrochenen Werkzeugen Feuer fangen kann. Das Metall erzeugt beim Verbrennen Sauerstoff, sodass das Feuer selbsterhaltend werden kann. Daher laufen in vielen Werken, die Titan bearbeiten, keine "Lichter aus", und sie statten die Maschinen mit Feuerlösch systemen aus.

Mit seinem relativ niedrigen Elastizitätsmodul hat Titan mehr "Federkraft" als Stahl, so dass die Arbeit dazu neigt, sich von den Schneidwerkzeugen wegzubewegen, es sei denn, schwere Schnitte werden beibehalten oder eine angemessene Sicherung verwendet. Schlanke Teile neigen dazu, sich unter Werkzeugdruck zu verbiegen, was zu Rattern, Werkzeugreiben und Toleranz problemen führt. Folglich ist die Steifigkeit des gesamten Systems sehr wichtig, ebenso wie die Verwendung von scharfen, richtig geformten Schneidwerkzeugen.


12-ACHS-STEUERUNG BEDEUTET WENIGER WERKSTÜCKHANDLING

Die Notwendigkeit, die Kosten für die Herstellung komplexer Teile zu senken, ist in der Medizinbranche besonders wichtig. Dies hat zu fortschrittlichen Werkzeugmaschinen mit bis zu 12 Bewegungsachsen geführt, die eine vollständige Positionierung in jedem räumlichen Bereich ermöglichen und gleichzeitig die Anzahl der Operationen erhöhen, die an einem Werkstück mit einer einzigen Aufspannung und ohne Neupositionierung oder Handhabung durchgeführt werden können.
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