Maquinação CNC de Precisão de Implantes Médicos

03.04.2018

Maquinação CNC de Precisão de Implantes Médicos

Maquinação de implantes médicos

É comum encontrar peças maquinadas com geometrias complexas e acabamentos superficiais rigorosos nas industrias aeroespacial e automóvel, mas os implantes médicos elevam estes factores a um nível completamente diferente.
Se um implante ortopédico não funcionar correctamente, o bem-estar e a saúde do paciente são afectados.

A tendências geográficas mundiais apontam para um crescimento do recurso a implantes médicos e desse modo também da concorrência no sector.

  • Materiais:

    Como em qualquer outra disciplina da engenharia, o material/matéria-prima é um factor crítico quando se trata de implantes médicos. As duas características consideradas para a performance dos materiais são a biofuncionalidade e a biocompatibilidade. A Biofuncionalidade é mais considerada quando se trata de mateiais plásticos - a funcionalidade do osso e articulações é bem coseguida com a maioria dos metais utilizados. No caso dos metais, a biocompatibilidade é o factor crítico - examinando as propriedades de corrosão do metal e a interacção da reação de corrosão com os tecidos humanos.

    De acordo com um artigo recente de Jan-Willem Van Iperen e de Ruud Zanders, ambos engenheiros na SECO Tools, os materiais mais utilizados na produção de próteses para joelhos e ancas são as ligas de cobalto-crómio, como p. ex. CoCr28Mo6 e as de titânieo, como a liga Ti6Al4V. O titânio é menos utilizado, mas a sua taxa de utilização está em crescimento. O aço inoxidável é utilizado em casos de próteses temporárias, pois é menos resistente à corrosão que o cobalto-crómio ou o titânio.

    Maquinar estes materiais pode ser desafiador devido às mesmas características que os tornam funcionais no corpo humano - a sua elevada resistência e dureza.
    A resposta usual a este tipo de material é a utilização de uma elevada quantidade de fluído de arrefecimento durante a maquinação. Contudo, os líquidos de arrefecimento comuns podem contaminar os implantes, requerendo processos de limpeza demorados e dispendiosos. Por esta razão, a Fusion Coolant Systems desenvolveu um sistema de arrefecimento que utiliza Dióxido de Carbono Supercrítico.
  • Operações de Maquinação:

    Assim como outros tipos de peças maquinadas, os implantes ortopédicos podem envolver várias máquinas ou operações em CNC.
    O objectivo é conseguir o acabamento pretendido na máquina, reduzindo a necessidade de operações demoradas de acabamentos manuais.
    As máquinas de 5 eixos trazem vantagens a este processo complexo de maquinação de formas complexas das próteses ortopédicas.

  • Operações de corte:

    Hoje em dia, existem vários fabricantes de ferramentas que são capazes de fornecer ferramentas de corte "especiais" para o mercado da maquinação de implantes médicos (a SECO Tools é um desses fabricantes).

 

O porquê, como e onde da maquinaçao CNC com 5 eixos


"Todo o bloco de pedra tem dentro uma estátua e é a tarefa do escultor descobri-la."  -  Miguel Ângelo (1475-1564)

 

 Quer estejamos a esculpir uma obra-prima a partir de mármore ou a maquinar uma peça em titânio, o princípio básico mantém-se: começar com um bloco de matéria-prima e remover o material necessário até se atingir a forma desejada. Claro que os passos deste último processo são muito mais complicados, especialmente em maquinação com 5 eixos.

O que é a maquinação CNC com 5 eixos?

Em termos simplistas, a maquinação com 5 eixos envolve utilizar uma máquina CNC para mover uma peça ou ferramenta de corte ao longo de diferentes eixos em simultâneo. isto permite a maquinação de peças complexas, que é a razão para a maquinação em 5 eixos ser tão popular na indústria aeroespacial.
Contudo, há vários factores que contribuem para a adopção da maquinação com 5 eixos. Entre eles:

  • A execução de um único setup, o que reduz o tempo total de produção e aumenta a eficiência.
  • A capacidade para evitar colisões/choques com o porta ferramentas através da inclinação da ferramenta de corte ou da mesa, o que também permite melhor acesso à geometria da peça.
  • Aumento do tempo de via útil da ferramenta e redução do tempo de ciclo como resultado da inclinação da mesa/ferramenta para manter uma posição de corte óptima.

 A geometria da peça dir-nos-á se necessitamos de uma configuração com 3, 4 ou 5 eixos.

 

Maquinação com 5 eixos VS. Impressão 3D

A impressão 3D - ou manufactura aditiva - é um tópico quente do momento, especialmente a sua comparação com a manufactura subtrativa (processos como a maquinação com 5 eixos).
Apesar de por vezes se sugerir que que ambos os métodos estão em competição, as opiniões mais moderadas argumentam que ambos os processos são complementares.

Por outras palavras, as questões que se colocam sobre a realção entre estes processos (impressão 3D e maquinação com 5 eixos) são mais vezes sobre cooperação do que competição.

 

Evitar colisões no sistema de 5 eixos

Quando se trata de programar para 5 eixos, existe normalmente um compromisso entre trabalhar a altas velocidades e minimizar o risco de acidente. Felizmente, existe um sem número de softwares que auxiliam na eliminação do risco.
Por exemplo, quando se utiliza o software da Mazak para evitar colisões, podemos fazer um upload do desenho 3D da peça e das ferramentas e o programa antecipa todos os movimentos para verificar se poderá haver risco de colisão entre o equipamento/ferramentas e a peça.

 

Veja mais artigos sobre implantes e os materiais utilizados na sua maquinação.

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