Bei der Herstellung von Implantaten kommt es besonders auf Präzision und Prozesssicherheit an. Um optimale Gewinde in den künstlichen Komponenten zu erzeugen, bieten sich Vollhartmetallgewindefräser als passende Werkzeuge an.
Die Lebenserwartung der Menschen in den Industrienationen ist in den letzten Jahrzehnten gestiegen. Leider hält die Lebensdauer der Gelenke, quasi die „menschlichen Verschleißteile“, mit dieser Entwicklung nicht Schritt. Daher ist eine steigende Nachfrage an künstlichen Komponenten zu verzeichnen, die im menschlichen Körper eingesetzt werden können. Zu diesen zählen beispielsweise Knie-, Schulter und Hüftimplantate.
Für solche Implantate werden vor allem Kobalt-Chrom- und Titanlegierungen verwendet – Materialien, die sich nur schwer zerspanen lassen. Daraus resultieren besondere Anforderungen an die Werkzeuge und Verfahren. So kommt es bei der Bearbeitung der Implantate – neben der Produktivität – in erster Linie auf Präzision und einen sicheren Fertigungsprozess an.
In der Gewindeherstellung sind diese Anforderungen mit konventionellen Gewindebohrern nur schwer oder gar nicht zu erfüllen. Daher empfiehlt sich in der Implantatbearbeitung der Einsatz von Gewindefräsern. Diese werden auf Maschinen eingesetzt, die in der Lage sind, eine Schraubenlinieninterpolation durchzuführen. Hierbei lässt sich der Gewindedurchmesser – anders als beim Gewindebohrer – einstellen.
Für diese Bearbeitung eignen sich die beschichteten Jel-Vollhartmetallgewindefräser, die von der Komet Group GmbH aus Besigheim produziert werden. Neben den üblichen Werkzeugen zur Herstellung von eingängigen Gewinden sind auch kundenspezifische Lösungen für mehrgängige Gewinde erhältlich. Einige Werkzeuge sind zusätzlich noch mit Senkern oder Stirnschneidern ausgeführt, wodurch sich Werkzeugwechsel und zusätzliche Bearbeitungsgänge einsparen lassen.
Mit den beschichteten Vollhartmetallgewindefräsern wurden in der Medizintechnik – speziell bei Implantaten für Knie, Schulter und Hüfte aus Kobalt-Chrom- und Titanlegierungen – bereits gute Ergebnisse erzielt. So entstanden gratfreie Gewinde im Durchmesserbereich von 4 bis 10 mm bei Schnittgeschwindigkeiten von vc = 80 bis 100 m/min und einem Zahnvorschub von fz = 0,03 bis 0,04 mm/Zahn.
Die Anwender profitieren von der deutlich höheren Prozesssicherheit gegenüber Gewindebohrern. Durch die entstehenden kurzen Frässpäne werden Spanprobleme vermieden. Außerdem liegen die Schnittkräfte und die resultierenden Drehmomente niedriger als beim Gewindebohren und -formen. Die Werkzeuge arbeiten auf voller Profiltiefe. Somit entsteht ein stets gratfreier Gewindekerndurchmesser. Zudem kann der verschleißbedingte Durchmesserabfall des Muttergewindes einfach und bequem durch Änderung des Fräserradius im Werkzeugkorrekturspeicher kompensiert werden.
Bei Implantatwerkstoffen sind mehrprofilige Werkzeuge ab Gewindedurchmesser 3 mm einsetzbar. Gewindefräsen in hochfeste Werkstoffe ist schon ab M1 möglich. Im Bereich bis Gewindedurchmesser 2,5 mm verwendet man den Jel-Gewindefräser MGF Micro, der einprofilig ausgeführt ist. Die Werkzeuge generieren Gewindelängen bis zum 1,5-fachen des Gewindenenndurchmessers. Die einzelnen Gewindegänge werden nacheinander in einem Arbeitsgang hergestellt.
Wolfgang Klingauf Fachjournalist in Augsburg
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