Estudio de caso de fabricación de implantes médicos de placa de fijación de fracturas de aleación de titanio mecanizada con CNC de precisión en China

Como técnico de mecanizado de precisión voy a compartir nuestro reciente caso de procesamiento de placas de fijación de fracturas de aleación de titanio.,que requiererequisitos de precisión extremadamente altosynormas estrictas de biocompatibilidadA través de centros de mecanizado CNC de 5 ejes, conseguimos un procesamiento de formación de una sola vez de superficies curvas complejas, proporcionando soluciones confiables para la fabricación de implantes médicos.

Las placas de fijación de fracturas de aleación de titanio procesadas esta vez se utilizan para la reparación de fracturas mandibulares trituradas, con los siguientes requisitos específicos:

• Especificaciones de los materiales: aleación de titanio TC4 (Ti6Al4V) conforme a las normas GB/T13810 e ISO5832-3, que requiere certificados completos de materiales
• Características de las dimensiones: longitud de la placa 8,5 cm, anchura 1,2 cm, grosor 0,3 cm, con 12 agujeros de tornillo con tolerancia de distancia de agujero controlada dentro de ± 0,05 mm
• Requisitos de superficie: Rugosidad de la superficie Ra≤0,8 μm, sin marcas de herramientas ni rasguños, con una camada de borde inferior a 0,1 mm
• Requisitos especiales: Debe ajustarse perfectamente a la curva anatómica de la mandíbula del paciente con un error inferior a 0,1 mm
• Tiempo de entrega: Completa desde la recepción del modelo CAD hasta la entrega del producto terminado en 72 horas

Basándonos en las características y requisitos de las piezas, desarrollamos la siguiente solución de mecanizado:

Planificación de las rutas de los procesos:

• Utilice el centro de mecanizado de alta velocidad de 5 ejes JDGR400T para completar todos los procesos en una configuración
• Adoptar una estrategia de tres etapas de acabado semi-finado, reservando un límite de acabado de 0,15 mm.
• Seleccionar herramientas especiales para las características de la aleación de titanio: φ6mm molino de extremo de cuatro bordes para el ajuste, φ2mm molino de extremo de bola para el acabado

Diseño de los accesorios:

• Diseño de accesorios especiales de vacío para evitar la deformación de las piezas de paredes finas durante el procesamiento
• Adoptar un sistema de posicionamiento modular que permita un cambio rápido durante la producción por lotes

Optimización de parámetros:

• Velocidad del husillo: 8000 rpm para el desbaste, 12000 rpm para el acabado
• Velocidad de alimentación: 1500 mm/min para el desbaste, 800 mm/min para el acabado
• Profundidad de corte: 0,3 mm para el grueso, 0,05 mm para el acabado

Puntos de control de calidad:

• Sistema de medición en línea Monitoreo en tiempo real de las dimensiones críticas
• Inspección de tamaño completo de cada producto con CMM
• Inspección al 100% con un probador de rugosidad de la superficie

Durante la ejecución del mecanizado, implementamos estrictas medidas de control de calidad:

Supervisión del proceso de mecanizado:

• Utilice el instrumento de ajuste de precisión de la herramienta para garantizar una compensación precisa de la longitud de la herramienta y el diámetro
• Control en tiempo real de los cambios de la fuerza de corte para evitar el desgaste excesivo de la herramienta
• Utilice un fluido especial de corte de aleación de titanio durante el procesamiento, controlando la temperatura a 25 ± 5 °C

Proceso de inspección de calidad:

• Inspección completa de la primera pieza: utilizar CMM para inspeccionar todas las posiciones del agujero y las dimensiones del contorno
• Frecuencia de las inspecciones de patrullaje: muestreo de dimensiones clave cada 5 piezas procesadas
• Estándar de inspección final: inspección al 100% de acuerdo con las normas de implantación de dispositivos médicos

Registro de resolución de problemas:

• Se han descubierto ligeras marcas de chasquido en la superficie de la tercera pieza: resuelto ajustando la velocidad del eje de 12000 rpm a 10000 rpm y aumentando la velocidad de alimentación a 1000 mm/min
• Desviación de la perpendicularidad del orificio de tornillo: Proceso de perforación optimizado, utilizando el método de perforación por peck completado en tres pasos

Documentación:

• Registros completos de los parámetros de transformación y de los datos de inspección de cada producto
• Proporcionar el conjunto completo de documentos, incluidos los certificados de materiales, los informes del proceso de procesamiento, los informes de inspección

Esta tarea de procesamiento logró resultados significativos:

Resultados del tratamiento de datos:

• Tasa de aprobación de dimensiones: 100% (todos los 12 productos cumplen los requisitos de dibujo)
• La rugosidad de la superficie: Ra0,6-0,7μm alcanzado, mejor que el requisito del cliente de Ra0,8μm
• Tiempo de entrega: completado 8 horas antes de lo previsto, ciclo de procesamiento real 64 horas

Comentarios de los clientes:

• El equipo quirúrgico informóEn perfecto ajuste.entre la placa de fijación y la mandíbula del paciente, sin necesidad de ajuste intraoperatorio
• Los médicos apreciaron especialmente la precisión de los agujeros de tornillo, asegurandoprecisión direccionalde implantación de tornillo
• Consistencia dentro del lote reconocida, variación dimensional entre 12 productos inferior a 0,02 mm

Mejora continua:

• Sobre la base de esta experiencia, se han optimizado las plantillas de parámetros de procesamiento para piezas de aleación de titanio de pared delgada
• Diseño mejorado de los accesorios de vacío, reduciendo el tiempo de instalación en un 30%

A través de este caso, verificamos las ventajas de los centros de mecanizado CNC de 5 ejes en la fabricación de implantes médicos.

• Optimización de procesos: Parámetros razonables de selección de herramientas y de corte correspondientes a las características de la aleación de titanio
• Innovación de las instalaciones: Instalaciones especiales de vacío que garantizan la estabilidad en el procesamiento de piezas de paredes delgadas
• Control de calidad: Monitoreo de todo el proceso para garantizar la exactitud dimensional y la calidad de la superficie
• Colaboración en equipo: estrecha coordinación entre los vínculos de programación, operación e inspección de calidad

Esta capacidad de mecanizado de precisión es particularmente adecuada paraimplante médico personalizadoEl objetivo de la investigación es el de desarrollar un sistema de análisis de los datos de los pacientes, que permita la producción rápida de placas de fijación de coincidencia basadas en datos de tomografía computarizada.Integraremos aún más las tecnologías de impresión 3D y de mecanizado CNC para proporcionar soluciones de fabricación más completas para el campo médico..