Die Medizintechnik ist ein interessantes Anwendungsgebiet für das Trennschleifen. Das präzise Schneiden hochfester Materialien kommt beispielsweise beim Trennen von Hüft- gelenkkugeln aus Keramik zum Einsatz. Der Vorgang findet komplett unter Wasser statt.
Das Trennschleifen ist ein Schleifverfahren zum schnellen und präzisen Abtrennen von harten Werkstoffen, bei denen sich die Säge „die Zähne ausbeißt“. Das Ablängen von harten Materialien wie beispielsweise Keramik, Wolfram und Hartmetall ist eine Möglichkeit, Arbeits- und Durchlaufzeitenzeit einzusparen, die Qualität zu verbessern und somit Betriebsabläufe zu optimieren. Gegenüber anderen Verfahren, wie Sägen oder Laserschneiden, ermöglicht das Trennschleifen kurze Spanzeiten und eine hohe Schnittqualität in Bezug auf Oberflächenqualität, Toleranzeinhaltung und Gratfreiheit.
Gerade beim Konfektionieren und Ablängen von fertiggeschliffenen, hochpräzisen Werkstücken am Ende der Produktionskette ist die Schnittqualität entscheidend zum Einhalten der engen Toleranzen und Vermeiden von Nacharbeiten. Das präzise Schneiden von hochfesten Materialien in der Medizintechnik ist dabei ein interessantes Anwendungsgebiet für das Trennschleifen. Die Anton Wimmer Maschinenfabrik GmbH aus Kaufering, Spezialist im Bereich Trennen harter Materialien, bietet die geeigneten Maschinen für nahezu jede Anwendung. Das Unternehmen produziert dazu eine komplette Palette an Trennschleifmaschinen, von der kleinen Tischmaschine bis zum CNC-Automaten. Diese kommen beispielsweise beim Durchtrennen von Hüftgelenkkugeln aus Keramik (Al2O3), zur Materialprüfung und Qualitätskontrolle zum Einsatz.
Die Schnittgenauigkeit beim Trennschleifverfahren liegt bei 0,05 mm. Die Oberfläche muss dafür sauber und plan und die Kanten absolut gratfrei sein, da die Qualitätskontrolle im Anschluss an das Trennen ohne weitere Oberflächenbearbeitung erfolgt. Das Material darf außerdem durch das Trennschleifen keinerlei thermische Veränderung wie Färbung oder Ausdehnung erfahren, da sonst das Kontrollergebnis nicht mehr aussagefähig ist.
Die Kugeln werden auf einer manuellen Trennmaschine unterflut, das heißt, vollständig unter Wasser geschnitten. Die optimale Kühlung und Schmierung des Werkstücks garantiert ein Bearbeiten der Gelenkkugeln ohne Veränderung der mechanischen und optischen Materialeigenschaften durch das Trennschleifen. Dabei werden keine gesundheitsschädlichen Feinstäube während der Bearbeitung freigesetzt. Außerdem erhöht die Unterwasser-Bearbeitung auch die Standzeit der Schleifscheibe, die sich durch die permanente Flutung nicht mehr erwärmt. Geschnitten werden die Keramikteile mit einer Diamantscheibe mit feiner Körnung und niedriger Konzentration, um den feinen Keramikstaub besser abzuführen.
Zahlreiche Instrumente aus der Dentaltechnik, wie beispielsweise Rosenbohrer, Füllungsentferner oder Kronentrenner sind aus einem soliden Stück Hartmetall, ohne Lötstellen, hergestellt. Das reduziert das Bruchrisiko der Werkzeuge deutlich, denn unter Belastung laufen die Kraftlinien vom Kopf in den Schaft, um dort von der Spannzange abgefedert zu werden.
Bevor die Hartmetallrohlinge auf den CNC-Bearbeitungszentren ihre Schneidengeometrie erhalten, müssen sie auf Länge abgetrennt werden. Dabei sind Längentoleranzen von bis zu 0,05 mm einzuhalten, um die Schleifscheibe im nachfolgenden Fertigungsschritt nicht zu stark zu belasten. Die Hartmetall-Rohlinge werden mit einer vollautomatischen Trennschleifmaschine auf die gewünschte Länge zwischen 3 bis 300 mm konfektioniert. Die CNC-Steuerung kann dabei so programmiert werden, dass ein Rohstab in verschiedene Fertiglängen getrennt wird, was zu einer wesentlich besseren Ausnutzung des teuren Rohmaterials führt.
Das Werkstück wird auf beiden Seiten der Trennstelle gehalten, so dass keine Ausbrüche beim Austritt der Trennscheibe aus dem Hartmetall-Rohling entstehen. Mit den zwei CNC-gesteuerten Achsen können die geforderten Toleranzen und Taktzeiten eingehalten werden. Das Magazin fasst bei einem Bohrerdurchmesser von 4 mm rund 150 Stäbe, wodurch die Maschine je nach Anzahl der Trennschnitte bis zu vier Stunden ohne Bedienung durchläuft.
Die Diamantscheibe, mit denen die Hartmetall-Rohlinge geschnitten werden, verfügt über eine mittlere Körnung, eine hohe Konzentration sowie Kunstharzbindung, was zu einem hohen Zeitspanvolumen führt. Die Konzentration gibt die Anzahl der Diamantschleifkörner pro Kubikzentimeter Belagsvolumen an und ist damit ein wichtiges Maß für die Abtragsleistung und die Standzeit der Trennscheibe. Weitere Anwendungen für das Trennschleifen im Medizinbereich sind laut Wimmer unter anderem das Ablängen von Nitinol für Stents, Trennen von Segmenten bei medizinischen Implantaten, beispielsweise Zirkoniumoxid, sowie das Durchschneiden von Körperschrauben oder dünnwandigen Chrom-Nickel-Stahlrohren.
Die Trennmaschinen des bayrischen Herstellers werden neben der Anwendung für Keramik auch für das exakte Schneiden von anderen harten Materialien, wie beispielsweise HSS-Stähle, Hartmetalle, Wolfram, Titan, Tantal und auch Glas und Glasfaser eingesetzt. su
Weitere Informationen www.anton-wimmer.de
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