Tillverkare av bearbetade medicinska titankomponenter

Medicinska komponenter, speciellt implantat, är ett av de snabbast växande segmenten inom bearbetning av små till medelstora precisionskomponenter från Titan. Detta beror på att andelen människor över 65, som utgör den största andelen av marknaden för implantat, kommer nästan att tredubblas 2050.

Maskinbearbetade medicinska titankomponenter

Den medicinska tillämpningen av titan som material expanderar ständigt, nya tillämpningsmöjligheter i människokroppen öppnas ständigt upp. Delar gjorda av titan används för stift, skruvar, trådar och stavar, tallrikar, galler och burar till rörliga delar med leder såsom ersättningar för fingrar eller tår. Att ersätta ben och leder från frästa titandelar och titanenheter är en komplex uppgift, men operation, ortopedi och tandvård är oumbärliga utan implantat av titan.

I många fall, titan har också etablerat sig som ett material för instrument, verktyg, enheter, mallar, mätmallar och apparater. I detta sammanhang, den höga styrkan, den låga densiteten och den resulterande låga vikten, korrosionsbeständigheten, den icke-reflekterande ytan och de icke-magnetiska egenskaperna hos titan värderas. Av denna anledning, pincett, upprullningsanordningar, nålar och mikronålar samt hållare, sax, scalers, borrar, elektroder och klämmor är företrädesvis gjorda av titan. Kirurger och lärare använder apparater, parenteser, mätare och mätmallar av titan. Titanium products are also used in the aerospace, optical and electronic industries.

The demand for products made of titanium is constantly increasing. The processing of titanium metal was around 60,000 t worldwide for around 20 years. It is now assumed that annual consumption amounts to around 300,000 t worldwide. The USA, Western Europe and China are seen as the main drivers of growth.

Continuous dynamic growth can be observed in the medical industry, which consequently also stimulates the machining industry. This growth goes hand in hand with intensive R&D activities and the longer lifespan of people in all industrialized nations.

Orthopedic implants represent a special market segment in which this dynamic is very noticeable. In this area, manufacturers are constantly on the lookout for new, improved processing machines and cutting tools in order to set themselves apart from the competition.

Titandelar implanterade i kroppen

Replacing bones and joints is a complex task
Machining components for medical technology means dealing with sometimes very small, complex components made of difficult-to-machine materials such as titanium, Co-Cr alloys or stainless steel and not losing sight of the high dimensional accuracy. It is an extremely complex task to machine such complex orthopedic parts that have to replace human bones and joints.

In the case of components that are machined off the shelf, a lot of material has to be removed. Since the workpiece materials used can only be machined with lower machining parameters than steel, this makes the machining process very expensive. Av denna anledning, vissa arbetsstycken är förformade nära konturen, vilket i sin tur gör komplexa och därför dyra spännanordningar nödvändiga.

En annan faktor som ökar komplexiteten i bearbetningen är de exakta toleranser som krävs. Alla dessa överväganden har lett till utvecklingen av nya bearbetningsteknologier och lösningar som också stödjer små och medelstora företag i produktionen av medicinska delar på ett så konkurrenskraftigt och produktivt sätt som möjligt. Tack vare avancerade verktyg i kombination med de senaste skärmaterialkvaliteterna, innovativa geometrier och spånbrytare, komplexa former kan också tillverkas med bibehållen exakta toleranser.

De flesta av implantatets arbetsstycken är gjorda av titanlegeringen Ti6AI4V. Rostfria stål används också, but surgeons prefer titanium because of its extremely beneficial strength-to-weight ratio and the fact that it grows better with human tissue.
Due to its low weight, high strength and biocompatibility, Ti6AI4V is the most common workpiece material for medical implants. Titanium implants are also useful for examinations that may be necessary, such as B. magnetic resonance or computed tomography are no obstacles.
Ti6AI4V is used for hip joints, bone screws, knee joints, bone plates, dental implants and surgical instruments, with cobalt-chrome alloys also being used more recently in the recent past.

The machining of titanium alloys requires higher cutting forces than the machining of steels. In contrast to steels with similar degrees of hardness, titanlegeringar har metallurgiska egenskaper som gör bearbetningsprocessen svår.
Titan leder till skäreggbrott när verktyget går in i och lämnar verktyget
Jämfört med mer populära järn- och aluminiumlegeringar, titan är svårare att bearbeta. Se det som rostfritt stål, med segare och längre spån som bildas vid bearbetning av titan. dessutom, det finns en tendens att skärkantsavbrott observeras när verktyget går in i och lämnar verktyget.

Volframkarbidverktyg behöver inte nödvändigtvis beläggas eftersom, till skillnad från stål, de orsakar ingen kemisk reaktion med titan, men de måste vara väldigt vassa. Om beläggningar används, dessa är PVD-belagda skärmaterialkvaliteter som IC807 och IC808, eftersom dessa hjälper till att undvika överhettning med högre bearbetningsparametrar.

KANGDING erbjuder redan ett brett utbud av vändskär och skär för bearbetning av titan, som i stort sett kan användas i alla vanliga verktygshållare. Dess huvudsakliga egenskaper inkluderar mycket vassa skäreggar samt polerade eller slipade räfflader, som leder till en hög ytkvalitet och motverkar uppbyggnad av kanter.

Implantatdelar av titanlegering

Titan ställer speciella krav på bearbetning.
Vid bearbetning av komponenter av titan, verktygen och bearbetningsparametrarna måste anpassas. Tendensen hos titan att arbeta härdande kan ha en effekt på svarvning och fräsning. En hög friktionsnivå på skäreggen kan göra att verktyget snabbt blir trubbigt. Vassa verktyg, korrekta skärparametrar och önskad spånbildning är parametrar som påverkar kvaliteten. The hardness of the tools and the heat resistance of the coating and the material must be adapted. There is a tendency for cutting edge breakouts as the tool enters and exits. This can be avoided by choosing the right tool and using the optimal machining parameters. The supply of coolants must be optimized due to the metallurgical properties of the titanium alloys. The properties of titanium and their combination lead to particular elasticity or tensile strength, which must be taken into account when milling or turning. If milling and parting off titanium parts are to be carried out economically, dvs. with a long tool life and maximum feed rates, and high surface quality and dimensional accuracy are to be maintained, cutting tools also play an important role.
Fräsning
KANGDING has use solid carbide end mills with sharp cutting edges for free-form milling. These end mills have rounded cutting edges of a maximum of 0.01 mm for semi-finishing and finishing. Dessutom, tools for machining both titanium and stainless steel in Chatterfree design (= unequal tooth pitch) have been use. They have excellent vibration-damping properties. Thanks to this unique geometry, high surface quality and tool life are achieved even at maximum feed rates.

With its relatively low modulus of elasticity, titanium is more elastic than steel, so that the workpiece material to be machined tends to spring back. Thin-walled workpieces are deflected under the cutting pressure, which leads to chatter marks and tolerance problems on the component. Lösningen på dessa problem är att stabilisera hela systemet genom att använda vassa skäreggar i kombination med anpassade geometrier.
dessutom, titanlegeringar har en stark tendens att reagera kemiskt med skärverktygen (speciellt när det gäller belagda verktyg) och generera uppbyggda kanter.
Optimerad kylvätsketillförsel för titanbearbetning
Alla skär och vändskär finns i skärmaterialkvaliteterna IC807 och IC808, som har varit den föredragna skärmaterialkvaliteten för bearbetning av titan inom flygindustrin i flera år. Idag inkluderar produktsortimentet av verktyg för bearbetning av medicinska komponenter pinnfräsar med extremt vassa skäreggar och polerade spånytor; Fräsar i massiv hårdmetall från en diameter på 0.8 mm och brotschar från en diameter på 3 mm; Olika typer av vändskär med aggressiv WF (= torkarfinish) eller MD (medicinsk) spånbildare samt titanversioner av Jetcut avskiljningsverktyg.

KANGDING har genomfört omfattande marknadsstudier av de mest effektiva verktygen för att bearbeta dessa mycket komplexa ortopediska delar. Utifrån detta, KANGDING har ANVÄND specifika verktyg, skär och vändskär och spånformare för bearbetning av Ti6AI4V för att kunna uppnå de toleranser som industrin kräver.