Por Andrei Petrilin, Director Técnico Senior de ISCAR

 

El mecanizado sigue siendo el proceso principal de fabricación de piezas médicas. Y la industria médica es una gran consumidora de herramientas de corte.

Este artículo expone nuevas soluciones de mecanizado de piezas para la industria médica frente a todas las preguntas que los mecanizadores se plantean.

¿Cuáles son las características específicas de esta industria desde el punto de vista de los fabricantes de herramientas? ¿Qué componentes médicos son los más difíciles de mecanizar? ¿Cuáles son actualmente las herramientas de corte más utilizadas para el mecanizado de piezas médicas? ¿Por qué las herramientas diseñadas para el mecanizado de componentes ortopédicos están a la vanguardia de la tecnología? ¿Cuál es la tendencia en cuanto a herramientas de corte?

Introducción
La industria médica produce una extensa gama de componentes destinados a solucionar un amplio espectro de problemas de salud y contienen numerosas piezas que varían en dimensiones, precisión, material y complejidad de formas. Para fabricar estas piezas, la industria médica utiliza diversos procesos tecnológicos en los que el mecanizado sigue desempeñando un papel esencial. Los principios generales del mecanizado de piezas de componentes sanitarios no difieren de las piezas similares de mecanismos no médicos. Sin embargo, algunas piezas precisan un proceso de mecanizado complejo. Estos procesos suponen un auténtico reto y requieren planificación, maquinaria específica y las herramientas de corte adecuadas. Los fabricantes de herramientas de corte se esfuerzan para desarrollar herramientas exclusivas para garantizar una productividad efectiva y soluciones rentables para la fabricación de piezas médicas.

Primeros ejemplos, componentes dentales
Los componentes ortopédicos y dentales son ejemplos clásicos de piezas complejas con procesos de mecanizado complicados. Los materiales típicos de los implantes, como las aleaciones de titanio y de cobalto-cromo (Co-Cr) y los aceros inoxidables, sabemos que presentan una baja maquinabilidad. Muchos de estos implantes tienen formas complejas que requieren un mecanizado con múltiples ejes. Estos implantes y las piezas que los componen son de pequeño tamaño y se caracterizan por unas estrictas tolerancias dimensionales y un excelente acabado superficial. Las modernas máquinas multitarea de alto rendimiento y de tamaño pequeño a medio, los tornos de decoletaje y los automáticos son las máquinas más eficientes para la fabricación de implantes, aunque para obtener su máximo rendimiento es fundamental utilizar las herramientas de corte adecuadas. Todas estas particularidades se tienen en consideración durante el proceso de desarrollo de las herramientas de corte para así poder garantizar que se aplica la solución óptima.
Características de las herramientas de corte:
– Mecanizado de piezas miniatura y de pequeño tamaño en espacios limitados.
– Principales grupos de materiales: ISO S e ISO M
– Excelente precisión y acabado superficial.

Las herramientas rotativas de pequeño diámetro exigen aumentar sustancialmente las velocidades de rotación. Estas herramientas deben estar equilibradas y tener un margen de resistencia dinámica que les permita trabajar con efectividad a altas velocidades de rotación.

Para un mecanizado eficiente de materiales de los grupos ISO S y M la refrigeración es fundamental. La línea de herramientas miniatura PICCOCUT ha sido específicamente diseñada para el mecanizado de piezas de pequeño tamaño (Fig. 1). Esta línea de productos altamente avanzados se ha reinventado con el tiempo incorporando un sistema de refrigeración interna que aplica el refrigerante en emulsión directamente en el filo de corte. La línea PICCOCUT incluye herramientas de doble cara con refrigeración dirigida al filo de corte de la cuchilla y con un sencillo sistema de fijación que garantiza una gran rigidez para aumentar el rendimiento del proceso de mecanizado.

ISCAR también facilita herramientas de torneado con plaquitas ISO para el mecanizado de piezas pequeñas en tornos de decoletaje y portaherramientas de mango cuadrado para aplicaciones de torneado (Fig. 2). Estos portaherramientas disponen de un sistema de fijación extremadamente rígido y preciso, denominado SAFE-T-LOCK, con opción de refrigeración a alta presión, lo que permite el mecanizado con altas condiciones de corte y garantiza una mayor productividad y duración de la herramienta.

En cuanto a tronzado, Iscar es consciente de que las plaquitas de corte estrecho contribuyen en gran medida al ahorro de costes en material. La nueva gama de herramientas compactas con plaquitas SELF-GRIP de 0,6…1,2 mm de ancho producen cortes finos que ahorran costoso material en el tronzado de barras de hasta 16 mm de diámetro. Estas herramientas están también recomendadas para el mecanizado de ranuras exteriores estrechas en tornos de decoletaje.

En taladrado las brocas de metal duro integral de pequeño tamaño son muy utilizadas para operaciones en componentes ortopédicos, aunque las que montan cabezas intercambiables son más económicas. La cada vez mayor miniaturización de los diámetros de las brocas dificulta el diseño aplicando el concepto de elementos de corte intercambiables. Hace pocos años, el límite inferior de la gama de diámetros de las brocas SUMOCHAM con puntas intercambiables era de 6 mm. Después, los ingenieros de diseño de Iscar lograron con éxito reducirlo a 4.5 mm (Fig. 3), lo que supuso un gran paso en el campo de aplicación de las económicas brocas modulares para la industria médica. Por debajo de este diámetro hay que recurrir a brocas integrales con refrigeración interna en lo posible.

Componentes ortopédicos de mayor tamaño
La operación de fresado toma mayor relevancia en los componentes ortopédicos de mayor tamaño. En el fresado, en teoría, las clásicas fresas hemisféricas tienen un punto de contacto con superficies curvas. Estas son las herramientas más utilizadas para el fresado de piezas de formas complejas con un excelente acabado superficial. Sin embargo, para generar superficies de gran calidad con fresas hemisféricas es necesario disminuir el tamaño de las pasadas, lo que incrementa la duración del ciclo de mecanizado. Las fresas tipo barril ofrecen una solución efectiva a este problema, especialmente en el perfilado de componentes ortopédicos en máquinas de cinco ejes. La última evolución de las máquinas con múltiples coordenadas ha ampliado el campo de aplicación de las fresas de tipo barril. ISCAR ha incorporado este diseño tipo barril a la gama de productos de metal duro integral (SCEM), fresas de perfilado intercambiables y MULTI-MASTER, la versátil familia de fresas modulares con cabezas intercambiables. Estas fresas están principalmente diseñadas para operaciones de semiacabado y acabado en titanio, superaleaciones exóticas y aceros inoxidables austeníticos, que son los materiales más utilizados para la industria médica. Las fresas tipo barril generan una superficie mucho más lisa y reducen el número de pasadas, disminuyendo la duración del proceso. Las fresas miniatura de metal duro integral y MULTI-MASTER de Iscar son altamente efectivas para el mecanizado de complejas piezas ortopédicas, como son los componentes de las prótesis de rodillas (Fig. 4).

Operaciones con herramientas de pequeño tamaño
Las operaciones de fresado, taladrado, grabado y rebarbado, entre otras, realizadas por herramientas rotativas de pequeño tamaño, requieren una velocidad de rotación considerable, que aumenta sustancialmente si se aplican estrategias de fresado a alta velocidad. Algunas máquinas herramienta no permiten un aumento de revoluciones de tal magnitud. Los nuevos husillos accionados por alta presión de refrigerante MICRO 90 de Iscar (Fig. 5) ofrecen la solución definitiva. Estos husillos MICRO 90 permiten velocidades de rotación entre 35000 y 53000 rpm mientras el husillo de la máquina permanece en reposo.

La industria médica es uno de los sectores de más rápido crecimiento, que incorpora nuevos materiales de ingeniería, como los composites, y utiliza nuevas tecnologías, como la impresión 3D. Actualmente, las soluciones de mecanizado no están destinadas únicamente a la fabricación de componentes ortopédicos y dentales, también se implementan en instrumental, componentes de equipos médicos y dispositivos miniatura, entre otros.

Las últimas tendencias desafían a la industria médica a buscar nuevas soluciones para la fabricación de productos médicos. Entre las soluciones de confianza se encuentran las ofrecidas por los fabricantes de herramientas de corte, siempre atentos a las variables tendencias industriales. Como resultado del conocimiento de los cambios en curso, los fabricantes de herramientas pueden proporcionar la solución definitiva para el mecanizado de complejos componentes médicos.

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