ISCAR med maskineringsløsninger for kneimplantater

Bak hver kvalitetsprotese står en høyt kompleks produksjonsprosess der maskineringsteknologi spiller en avgjørende rolle. Produksjon av femoral-komponenter, tibiaplater og polyetyleninnlegg krever eksepsjonell presisjon, overflateintegritet og repeterbarhet. I dette krevende miljøet er skjæreverktøy ikke bare tilbehør – de er nøkkelen til medisinsk kvalitet.

ISCARs samarbeid med medisinsk utstyrsindustri har vokst jevnt de siste tiårene. Selskapets ingeniører har opparbeidet omfattende applikasjonskunnskap innen maskinering av koboltkromlegeringer, titanlegeringer, rustfritt stål og tekniske polymerer som ultrahøy-molekylær-polyetylen (UHMWPE). Denne brede materialkompetansen, kombinert med en sterk ingeniørkultur, gjør det mulig for ISCAR å tilby implantatprodusenter pålitelige og optimaliserte verktøyløsninger skreddersydd for utfordringene i produksjon av kneproteser.

Strenge toleranser

En kneprotese er utviklet for å erstatte de skadede leddflatene i det naturlige kneleddet. Den skal etterligne komplekse rulle- og glidebevegelser samtidig som den tåler gjentatte fysiologiske belastninger over mange år. For å oppnå dette består implantatet av flere delkomponenter, hver med sin mekaniske funksjon. Den viktigste delen er femurkomponenten, som festes til den distale delen av lårbenet og danner hovedkontaktflaten mot tibiainnlegget. Tibiaplaten fungerer som en strukturell base festet til tibia, mens UHMWPE-innlegget gir en lavfriksjons- og slitesterk overflate mellom metallkomponentene. I enkelte design blir også patella overflatebehandlet med en egen komponent. Alle disse elementene må oppfylle strenge toleranser og strenge krav til overflatefinish for å sikre langvarig pålitelighet i kroppen.

Maskinering av femurkomponenten er en av de mest komplekse oppgavene innen ortopedisk produksjon. Den ytre formen består nesten utelukkende av glatte, friformede 3D-flater. Å oppnå korrekt geometri krever flerakset maskinering, typisk 5-akset, samt avansert CAM-programmering. Materialene som brukes er hovedsakelig koboltkromlegeringer, valgt for sin hardhet og slitestyrke. Disse legeringene er utvilsomt vanskelige å bearbeide på grunn av styrke, sliteegenskaper og tendens til arbeidsherding. Titanlegeringer brukt i alternative design gir utfordringer knyttet til varmekonsentrasjon og kjemisk adhesjon mot skjæreeggen. Verktøy for maskinering av femurkomponenten må derfor ha høy kantintegritet, geometrier som reduserer skjærekrefter og belegg som tåler høye temperaturer.

«Overlegen» overflatekvalitet

ISCAR tilbyr en komplett portefølje for disse operasjonene. Til semifinishing av kondylære flater brukes solide hardmetall «ballnose» freseverktøy fra ISCAR Solidmill Premium Line, med vibrasjonsfri design og variabel spiralvinkel som gir stabil sponavgang og redusert syklustid. Hardmetallkvaliteten IC908 med avansert PVD-belegg gir høy slitestyrke i varmebestandige legeringer. Til sluttfinish leverer åtteskjærs hardmetall «ballnose» fresemaskiner overlegen overflatekvalitet og reduserer behovet for manuell polering. ISCAR Reamer brukes til hullfinish med høy nøyaktighet, og små Solidthread-verktøy muliggjør presis innvendig gjenging ved høye skjærehastigheter uten materialdeformasjon. Ved å matche dedikerte verktøyfamilier til hver prosessfase hjelper ISCAR produsenter med å opprettholde jevn kvalitet i store produksjonsserier.

Maskineringsutfordringer begrenser seg ikke til friformfresing. Tibiaplaten kombinerer store plane flater med funksjonelle elementer som pigger, finner, stammer og interne vektreduserende lommer. Flatheten på den øvre flaten er kritisk for sikker og presis låsing av UHMWPE-innsatsen. Deformasjon som følge av varmeoppbygging er en konstant risiko, spesielt ved maskinering av tynne titanstrukturer. Sponhåndtering i dype hulrom må kontrolleres nøye, og gradestyring rundt festeelementer er avgjørende. Gjengede skruebosser krever høy posisjonsnøyaktighet og skarpe kanter.

IQ845 DOVE-IQ-MILL 845-planfresesystemet bruker dobbeltsidige firkantskjær med åtte skjærekanter og positiv skjærvinkel. Dette gir en myk og lett skjæreprosess, slik at samme verktøy kan brukes til både grov- og finbearbeiding innenfor godkjente toleranser. Til profilering og sporfresing tilbyr Solidmill Premium og Multi-Master modulære verktøy med utskiftbare hardmetallhoder fleksibilitet og kostnadseffektivitet.

Effektiv planfresing av UHMWPE

Multi-Master-systemet er spesielt verdifullt i medisinsk produksjon fordi det reduserer lagerbehov, gir rask tilpasning til ulike geometrier og sikrer langsiktig verktøytilgjengelighet uten hyppige redesign av holdere.

UHMWPE stiller helt andre krav enn metall. Tibiainnlegget må maskineres nøyaktig til tross for polymerens duktilitet og elastisitet. For høye skjærekrefter kan deformere delen under maskinering, noe som gir avvik etter oppspenning. Materialet er varmefølsomt og kan smøre ut hvis skjæreeggen ikke er tilstrekkelig skarp.

ISCAR har tilpasset sin verktøystrategi til dette materialet. Heliplus-freser med periferialslipte skjær og superpositive sponformere muliggjør effektiv planfresing av UHMWPE uten lokal deformasjon. Vibrasjonsfrie Multi-Master- og Solidmill Tec-verktøy gir skarpe, lavtrykk skulder- og sporoperasjoner uten materialrivning. Toskjærs polerte «ballnose» fresemaskiner sikrer jevn profilering av de interne friformlommene. Multi-Master-avfasingshoder gir rene forsenkninger og kantbearbeiding uten manuelt etterarbeid. Disse verktøyene gjør det mulig å oppnå «overflatefinish direkte fra maskinering», redusere behovet for polering og sikre stabile glideegenskaper.

Avanserte metaller

Medisinske implantater må produseres i fullt validerte prosesser underlagt strenge regulatoriske krav. Konsistens, sporbarhet og forutsigbar verktøylevetid er avgjørende. ISCARs ingeniører samarbeider tett med ortopediske produsenter over hele verden og bistår med parameterdefinisjon, optimalisering av verktøybaner, kjølestrategier og oppspenningsløsninger. Denne praktiske støtten reduserer kvalifiseringstid og stabiliserer innføring av nye produkter.

ISCAR-verktøy er utviklet for lav vibrasjon og stabil skjæring i alle materialer. Avanserte hardmetallkvaliteter og belegg håndterer varme effektivt. Modulære systemer reduserer verktøykostnader og øker fleksibiliteten. Spesialgeometrier bidrar til presise overflater og gradfrie detaljer.

Gjennom flere tiår har ISCAR vist seg som en pålitelig partner for produsenter av ortopediske kneproteser. Deres dype forståelse av maskineringsteknologi, brede materialkompetanse og ingeniørdrevne kultur gjør dem, ifølge ISCAR, spesielt godt egnet til dette avanserte segmentet av medisinsk produksjon. Etter hvert som implantatdesign utvikles og toleransekravene blir enda strengere, forblir ISCAR forpliktet til å levere avanserte verktøyløsninger som støtter målet om å gjenopprette menneskelig mobilitet gjennom presis og pålitelig produksjon.

For mer informasjon se: www.iscar.com og www.svea.no