Il foro conico nel giunto sferico viene prodotto in una serie di fasi. Nella fase finale, uno speciale alesatore conico in metallo duro assicura il profilo di contatto ideale con una perfetta tolleranza e qualità della superficiale. Nella foto di anteprima: il sistema U-axis di CERATIZIT permette di produrre la struttura conica dello stelo femorale anche su un centro di lavoro.
Se un’articolazione dell’anca usurata influisce sulla qualità della vita, limitando i movimenti e causando dolore cronico, e se i metodi di trattamento conservativo non aiutano più, l’unica opzione sarà quella di impiantare un’articolazione sostitutiva artificiale – ogni anno, oltre 200.000 operazioni di questo tipo vengono eseguite nella sola Germania –. Coloro che intraprendono questa strada sperano in miglioramenti duraturi della qualità della loro vita. Affinché questa speranza diventi realtà, oltre a un buon chirurgo e cure di prim’ordine, sono necessari “pezzi di ricambio” di massima qualità.
Le protesi di solito consistono in uno stelo femorale con articolazione sferica, una coppa acetabolare e una sfera intermedia per garantire che il movimento sia il più fluido possibile. Durante la fabbricazione, particolare attenzione deve essere posta all’interfaccia tra stelo femorale e lo snodo sferico; per garantire che le superfici coniche combacino perfettamente, devono essere prodotte con la massima precisione e qualità superficiale.
Pertanto, gli utensili utilizzati giocano un ruolo cruciale nella produzione di questi componenti. “Un’articolazione artificiale dell’anca è composta da materiali difficili da lavorare, che non solo devono essere lavorati con bassissime tolleranze, ma anche nel modo più economico possibile. In definitiva, una protesi artificiale dell’anca dovrebbe essere accessibile al maggior numero possibile di persone. Lavoriamo con grande dedizione per trovare soluzioni utensili adatti a questo compito”, spiega Dirk Martin, Application Manager Medical presso CERATIZIT e membro del Team Cutting Tools.
CERATIZIT è un fornitore completo nel settore dell’asportazione truciolo che dispone di un’ampia gamma di utensili standard e speciali, nonché di una profonda competenza nella lavorazione. “Con la nostra vasta gamma di prodotti e la competenza dei tecnici applicativi, siamo in grado di far fronte alla lavorazione dell’area di interfaccia tra lo stelo femorale e la sfera dell’articolazione”, sottolinea Dirk Martin. “Con la nostra gamma di utensili possiamo testare tutti i tipi di approcci per trovare alla fine la soluzione ottimale”.
Nel caso dell’articolazione artificiale dell’anca, il cliente ha richieste particolarmente esigenti e varie. Per lo stelo femorale, realizzato in lega di titanio ad alta resistenza Ti6Al4V, si deve ottenere una tolleranza angolare di soli ±5 primi di grado nella zona di connessione conica. Altre tolleranze sono 3 µm per la rettilineità, 8 µm per la rotondità e 60 µm per il diametro. È importante anche che sia ottenuto il rapporto di contatto specificato per il cono e che venga prodotto un profilo della scanalatura definito con precisione.
Il giunto sferico della testa femorale è fatto di una lega a base di cobalto (CoCrMo). Il suo foro conico deve avere le stesse tolleranze di forma, angolo e dimensione, così come il rapporto di contatto specificato. In ogni caso, non ci devono essere segni, creste o scanalature durante la lavorazione. Dirk Martin evidenzia un altro fattore cruciale: “Abbiamo bisogno di una soluzione di produzione che sia adatta alla produzione di massa. Questo significa che la lavorazione deve essere sicura e richiedere il minor monitoraggio possibile”.
Per produrre il profilo esterno conico, gli application specialist di CERATIZIT hanno optato per una prelavorazione con una fresa conica in metallo duro integrale. La successiva sgrossatura e finitura vengono poi completate con il sistema U-axis di CERATIZIT. “Si tratta di un asse NC intercambiabile e liberamente programmabile per centri di lavoro, che può essere utilizzato per la lavorazione di profili o per la tornitura”, spiega Dirk Martin.
“Gli utensili, gli accessori e gli inserti indexabili possono essere utilizzati per creare contorni interni e lavorazioni esterne. Questo significa che i tempi di produzione possono essere ridotti considerevolmente, pur ottenendo una qualità della superficie ottimale e una precisione di forma più elevata dello standard”, continua Dirk Martin.
Questo significa che la struttura della scanalatura desiderata può essere prodotta sul cono dello stelo anche tramite l’utilizzo di un centro di lavoro. Il vantaggio in questo caso è che tutti i processi di lavorazione possono essere eseguiti su un’unica macchina. Utilizzando il processo convenzionale, sarebbero necessari un tornio e una fresatrice, il che significa ulteriore serraggio, azzeramento, tempo e denaro.
Per realizzare il foro conico nel giunto sferico, la soluzione di CERATIZIT prevede l’esecuzione dei seguenti passaggi su di un tornio: Innanzitutto, il pezzo viene spianato per fornire una superficie piana per la successiva punta a 180° in metallo duro integrale, speciale con quattro taglienti. Questo utensile viene quindi utilizzato per realizzare un foro a fondo piatto.
Successivamente, viene utilizzato EcoCut Classic, un utensile di foratura e tornitura per produrre la conicità necessaria, mentre uno speciale alesatore conico in metallo duro integrale garantisce la forma di contatto ideale, nonché una perfetta qualità della superficie e tolleranza. La possibilità di riaffilatura di questo utensile consente inoltre all’utilizzatore di risparmiare su ulteriori acquisti.
“Siamo stati in grado di produrre il contorno interno con la precisione richiesta anche con un U-axis. Tuttavia, l’utilizzo dell’alesatore è il metodo migliore per ottenere la qualità della superficie ultraliscia richiesta”, commenta Dirk Martin.
Tutto sommato, l’approccio di CERATIZIT consente di produrre i profili fondamentali dell’articolazione artificiale dell’anca in modo sicuro ed estremamente economico. Il modello di contatto ottenuto (aree di contatto e superficie di contatto) e le tolleranze per entrambi i processi di lavorazione sono ben al di sotto dei limiti richiesti.
“Con questo approccio, siamo stati in grado di posizionarci come fornitore di servizi completi per il cliente, un’affermata azienda di tecnologia medicale, con prospettiva di ulteriori ordini”, conclude Dirk Martin. L’esperienza di CERATIZIT nel settore medicale si estende anche ad altre protesi articolari simili, come le articolazioni artificiali della spalla, nonché i component delle articolazioni artificiali del ginocchio.
Ecco come viene costruita un’articolazione artificiale dell’anca. Sotto, è visibile lo stelo femorale con la conicità verso l’alto, sopra del quale è posizionato il giunto sferico. Questo si posiziona nella cavità dell’anca con un polimero intermedio che assicura un movimento più fluido.