Estudo de Caso de Fabricação de Implantes Médicos de Placa de Fixação de Fraturas em Liga de Titânio Usinada por CNC de Precisão na China

Como técnico de usinagem de precisão, compartilharei nosso recente caso de processamento de placas de fixação de fraturas de liga de titânio. Este lote de produtos é projetado para cirurgia de fixação de fraturas maxilofaciais, exigindo requisitos de precisão extremamente altos e rigorosos padrões de biocompatibilidade. Através de centros de usinagem CNC de 5 eixos, alcançamos o processamento de formação única de superfícies curvas complexas, fornecendo soluções confiáveis para a fabricação de implantes médicos.

As placas de fixação de fraturas de liga de titânio processadas desta vez são usadas para reparo de fratura cominutiva mandibular, com os seguintes requisitos específicos:

• Especificações do material: Liga de titânio TC4 (Ti6Al4V) em conformidade com as normas GB/T13810 e ISO5832-3, exigindo certificados de material completos
• Características dimensionais: Comprimento da placa 8,5 cm, largura 1,2 cm, espessura 0,3 cm, contendo 12 furos de parafuso com tolerância de distância entre furos controlada dentro de ±0,05 mm
• Requisitos de superfície: Rugosidade da superfície Ra≤0,8μm, sem marcas de ferramentas ou rebarbas, chanfro da borda abaixo de 0,1 mm
• Requisitos especiais: Deve se ajustar perfeitamente à curva anatômica da mandíbula do paciente com erro inferior a 0,1 mm
• Prazo de entrega: Concluir desde o recebimento do modelo CAD até a entrega do produto acabado em 72 horas

Com base nas características e requisitos da peça, desenvolvemos a seguinte solução de usinagem:

Planejamento da rota do processo:

• Use o centro de usinagem de alta velocidade de 5 eixos JDGR400T para concluir todos os processos em uma única configuração
• Adote a estratégia de três estágios "desbaste-semifinitura-acabamento", reservando uma folga de acabamento de 0,15 mm
• Selecione ferramentas especiais para características de liga de titânio: fresa de topo de quatro arestas φ6mm para desbaste, fresa de topo esférica φ2mm para acabamento

Projeto da fixação:

• Projete fixações especiais a vácuo para evitar a deformação de peças de paredes finas durante o processamento
• Adote um sistema de posicionamento modular que suporte a troca rápida durante a produção em lote

Otimização de parâmetros:

• Velocidade do fuso: 8000 rpm para desbaste, 12000 rpm para acabamento
• Taxa de avanço: 1500 mm/min para desbaste, 800 mm/min para acabamento
• Profundidade de corte: 0,3 mm para desbaste, 0,05 mm para acabamento

Pontos de controle de qualidade:

• Sistema de medição online monitorando em tempo real as dimensões críticas
• Inspeção em tamanho real de cada produto com CMM
• Inspeção de 100% com testador de rugosidade superficial

Durante a execução da usinagem, implementamos rigorosas medidas de controle de qualidade:

Monitoramento do processo de usinagem:

• Use um instrumento de ajuste de ferramenta de precisão para garantir a compensação precisa do comprimento e diâmetro da ferramenta
• Monitoramento em tempo real das mudanças na força de corte para evitar o desgaste excessivo da ferramenta
• Use fluido de corte especial para liga de titânio durante o processamento, controlando a temperatura em 25±5°C

Processo de inspeção de qualidade:

• Inspeção abrangente da primeira peça: Use CMM para inspecionar todas as posições dos furos e dimensões do contorno
• Frequência de inspeção de patrulha: Amostragem de dimensões chave a cada 5 peças processadas
• Padrão de inspeção final: inspeção de 100% de acordo com os padrões de implantes de dispositivos médicos

Registro de solução de problemas:

• Detectadas leves marcas de vibração na superfície da 3ª peça: Resolvido ajustando a velocidade do fuso de 12000 rpm para 10000 rpm e aumentando a taxa de avanço para 1000 mm/min
• Desvio de perpendicularidade do furo do parafuso: Processo de furação otimizado, usando o método de furação por picote concluído em três etapas

Documentação:

• Registros completos de parâmetros de processamento e dados de inspeção para cada produto
• Fornecer um conjunto completo de documentos, incluindo certificados de material, relatórios de processo de processamento, relatórios de inspeção

Esta tarefa de processamento alcançou resultados significativos:

Resultados dos dados de processamento:

• Taxa de aprovação dimensional: 100% (todos os 12 produtos atendem aos requisitos do desenho)
• Rugosidade da superfície: Alcançado Ra0,6-0,7μm, melhor do que o requisito do cliente de Ra0,8μm
• Prazo de entrega: Concluído 8 horas antes do previsto, ciclo de processamento real 64 horas

Feedback do cliente:

• A equipe cirúrgica relatou ajuste perfeito entre a placa de fixação e a mandíbula do paciente, sem necessidade de ajuste intraoperatório
• Os médicos apreciaram particularmente a precisão dos furos dos parafusos, garantindo a precisão direcional da implantação dos parafusos
• Consistência dentro do lote reconhecida, variação dimensional entre 12 produtos inferior a 0,02 mm

Melhoria contínua:

• Com base nesta experiência, modelos de parâmetros de processamento otimizados para peças de paredes finas de liga de titânio
• Design de fixação a vácuo aprimorado, reduzindo o tempo de configuração em 30%

Através deste caso, verificamos as vantagens dos centros de usinagem CNC de 5 eixos na fabricação de implantes médicos. Os principais fatores de sucesso para o processamento de placas de fixação de fraturas de liga de titânio incluem:

• Otimização do processo: Seleção razoável de ferramentas e parâmetros de corte correspondentes às características da liga de titânio
• Inovação da fixação: Fixações especiais a vácuo garantindo a estabilidade no processamento de peças de paredes finas
• Controle de qualidade: Monitoramento de todo o processo garantindo a precisão dimensional e a qualidade da superfície
• Colaboração da equipe: Coordenação próxima entre os links de programação, operação e inspeção de qualidade

Esta capacidade de usinagem de precisão é particularmente adequada para a fabricação de implantes médicos personalizados, permitindo a produção rápida de placas de fixação correspondentes com base nos dados de TC do paciente. No futuro, integraremos ainda mais as tecnologias de impressão 3D e usinagem CNC para fornecer soluções de fabricação mais abrangentes para a área médica.