Soustružnicko-frézovací centra: přesnost formující výrobu ortopedických zdravotnických prostředků

Když pacient s artritidou znovu získá stabilní pohyblivost po implantaci umělého kyčelního kloubu, je to důkazem nekonečného množství přesných výrobních technologií. V oblasti ortopedických lékařských zařízení se soustružnicko-frézovací centra díky svým jedinečným výhodám stala klíčovou silou pro zvyšování kvality produktů a podporu technologických inovací.

Ortopedická lékařská zařízení přímo ovlivňují zdraví a kvalitu života pacientů, což klade velmi přísné požadavky na výrobu. Produkty, jako jsou umělé klouby a páteřní implantáty, musí nejen přesně odpovídající tvaru kostí, ale také musí mít vynikající biokompatibilitu a mechanické vlastnosti.

Běžně používané materiály, jako jsou slitiny titanu a slitiny kobaltu-chromu-molybdenu, splňují požadavky na biokompatibilitu, ale často činí značné potíže při obrábění. Tyto materiály, které se vyznačují vysokou pevností a houževnatostí, mohou vést k problémům, jako je nadměrná řezná síla a špatná odvedení tepla během zpracování, což klade vysoké nároky na výkon obráběcích strojů. Kromě toho mají ortopedické implantáty obvykle složité zakřivené plochy a komplikované konstrukce – například kulové plochy umělých kloubů nebo závity páteřních šroubů – a proto vyžadují přesnost obrábění na mikrometry.

Tradiční metody zpracování zahrnují více upínacích kroků, které nejsou pouze neefektivní, ale také jsou náchylné k chybám kumulativním, a proto nedokáží splnit vysoké požadavky na přesnost ortopedických implantátů. Vznik soustružnicko-frézovacích obráběcích center přinesl účinné řešení těchto výzev.

Soustružnická obráběcí centra integrují více výrobních technologií – včetně soustružení, frézování a vrtání – a umožňují tak dokončení většiny nebo všech výrobních operací součástky při jediném upnutí. Tím se zásadně snižují chyby způsobené opakovaným upínáním. Díky schopnosti víceosého propojení umožňují přesné obrábění složitých tvarovaných ploch, čímž se komplikované konstrukce ortopedických náhrad již nejeví jako výrobní překážka.

Jako příklad můžeme uvést umělá kolenní kloubní náhrady: femorální kondyl má složitou tvarovanou plochu, která musí dokonale odpovídající lidské kosti. Díky koordinovanému pohybu více osami mohou soustružnická obráběcí centra dokončit zpracování tvarovaných ploch v jediné operaci a dosáhnout obráběcí přesnosti ±0,005 mm a drsnosti povrchu Ra 0,8 μm nebo lepší – čímž se výrazně snižuje riziko opotřebení po operaci.

Z hlediska zpracování materiálu jsou soustružnicko-frézovací centra vybavena pokročilými číselně řízenými systémy, které automaticky upravují řezné parametry (například řeznou rychlost a posuv) na základě vlastností různých materiálů. To efektivně řeší výzvy zpracování materiálů obtížně zpracovatelných, jako jsou slitiny titanu. Mezitím vysoká tuhost konstrukce stroje a stabilní pohon zajišťují stabilitu procesu zpracování a minimalizují vliv vibrací na přesnost obrábění.

Použití soustružnicko-frézovacích center nejen zlepšilo kvalitu a efektivitu výroby ortopedických lékařských zařízení, ale také přispělo k rozvoji personalizované medicíny. S integrací technologie 3D tisku a soustružnicko-frézování mohou lékaři na základě dat z CT skenů pacientů navrhnout individuálně přizpůsobené ortopedické implantáty.

Nejprve se vyrábějí polotovary pro personalizované implantáty pomocí 3D tisku, které jsou následně zpracovávány na soustruzích s frézováním. Tento postup zajišťuje dokonalé přiléhání implantátu k kostem pacienta i soulad s požadovanými mechanickými vlastnostmi. Tato personalizovaná výrobní metoda se uplatnila v oblastech jako je rekonstrukce pánve nebo korekce skoliózy a významně zlepšila úspěšnost chirurgických zákroků a kvalitu života pacientů po operaci.