Avances en el mecanizado de las articulaciones de cadera

Las articulaciones de cadera se reemplazan con una frecuencia cada vez mayor y la industria de la fabricación se está adaptando no solo para poder satisfacer su demanda sino para ser cada vez más competitiva. Es esencial disponer de nuevas soluciones de mecanizado que ofrezcan ciclos de menor duración, procesos estables, un buen control de la viruta y un bajo coste por componente para alcanzar los niveles de calidad, fiabilidad y productividad necesarios.

El reto de la maquinabilidad
Un aspecto esencial en el mecanizado de implantes médicos es la maquinabilidad del material del componente. Estos están hechos, principalmente, de aleaciones de titanio o con base de cobalto, seleccionadas para resistir condiciones extremas y, como tales, son difíciles de mecanizar. Un reto adicional son los cortes de formación que deben realizarse al mecanizar la copa y la cabeza del implante de la articulación de cadera. Además, la pieza de trabajo y las fijaciones son relativamente inestables. Para optimizar estos procesos, es necesario disponer del enfoque correcto en lo relativo a las herramientas y los métodos.
Estas aleaciones de materiales son relativamente duras, mecánicamente resistentes y abrasivas, lo cual resulta en herramientas de poca duración si los métodos y los medios no están adaptados a las condiciones. Las aleaciones de cromo de cobalto son muy resistentes al desgaste y a la corrosión, se funden con facilidad en formas complejas y, como cualquier aleación, también son adecuadas para crear piezas forjadas y barras.

En el mecanizado de estos materiales, el diseño y la aproximación del filo tienen una mayor influencia que la calidad del filo de la plaquita. La baja conductividad térmica del material del componente también resulta en altas temperaturas en la zona de corte y una tendencia al endurecimiento del material.
El titanio es relativamente simple de mecanizar si se utilizan herramientas de corte modernas especiales y se aplican los datos de corte adecuados. La viruta se forma en una zona reducida de la cara de la herramienta, lo cual implica cargas altas y concentradas. Este material también es químicamente muy reactivo con los materiales de herramienta a altas temperaturas de corte, lo que puede provocar un rápido desgaste de la herramienta. Una baja conductividad térmica es otra propiedad que implica una alta concentración de calor en la herramienta. Es esencial garantiza la combinación del material de la herramienta, el recorrido de la herramienta y los datos de corte correctos para el éxito de estas operaciones. Asimismo, el refrigerante de alta presión es un factor muy beneficioso, no solo por la refrigeración sino también para el control de la viruta.

Los implantes médicos…
… tienden a hacerse en lotes cada vez más pequeños, por lo que la flexibilidad es cada vez más importante en la producción. Las máquinas que se suelen utilizar son centros de torneado de tres a cinco ejes, centros de mecanizado vertical de cinco ejes y máquinas multitarea. La inestabilidad suele suponer un reto para los requisitos de fijación y los largos voladizos de herramienta necesarios.
Dado que los materiales suelen variar entre piezas forjadas, fundidas y barras, la maquinabilidad es incluso más variable. Además, las herramientas deben finalizar los lotes antes de que sea necesario cambiarlas. Aplicar los datos de corte correctos es fundamental en estos materiales porque una velocidad de corte o una velocidad de avance insuficiente o excesiva puede generar malos resultados. También es muy importante asegurarse de que el empañe de la herramienta es suficiente y de que se dispone del control de la viruta necesario.
Los componentes de los implantes presentan una serie de características que deben tenerse en cuenta a la hora de aplicar las herramientas y los métodos:

• la esfera exterior de la copa acetabular
• la esfera interior de la copa acetabular
• la cabeza exterior de la cabeza femoral
• el agujero cónico de la cabeza femoral.