Métodos de fabricação complexos para tecnologia médica

Dec 25, 2023

Muitas empresas de manufatura estão expandindo seus portfólios de produtos e ofertas de serviços para atrair uma base de clientes mais ampla. Isso dá às empresas de produção maior independência de setores como as indústrias automotiva ou aeroespacial. A tecnologia médica é um exemplo dessa expansão de mercado, embora apresente uma ampla gama de desafios.

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A Metav 2022, Exposição Internacional de Tecnologias Metalúrgicas, reflete a importância do setor de tecnologia médica ao dotá-lo de uma área própria dedicada. De 8 a 11 de março de 2022, pesquisadores e especialistas das empresas expositoras em Düsseldorf fornecerão informações práticas e teóricas.

"O desenvolvimento dinâmico da tecnologia médica é imparável. As exigências impostas aos fabricantes - e, por sua vez, aos seus fornecedores - estão aumentando constantemente. Os produtos projetados para uso no corpo humano estão se tornando menores, menos invasivos, mais precisos, mais seguros e melhores tolerado", diz Markus Horn, diretor administrativo da Paul Horn em Tübingen. Essas são apenas algumas das demandas enfrentadas diariamente pelos fabricantes de produtos médicos. Como produtor de ferramentas, Paul Horn está bem qualificado para enfrentar esses desafios e está constantemente desenvolvendo novas soluções de ferramentas e estratégias de fabricação para a indústria de tecnologia médica: desde fresas de microfresamento para a produção de implantes de coluna de titânio sensíveis até ferramentas de canal para a carcaça de bomba de alumínio de uma máquina coração-pulmão.

A Horn está continuamente expandindo seu know-how no campo de tecnologias de ferramentas médicas. Um bom exemplo aqui é a tecnologia de turbilhão. Altas taxas de remoção de metal, roscas longas com acabamentos de alta qualidade, perfis de rosca profundos, cavacos de metal curtos, roscas multi-start e baixos níveis de carga de ferramenta são as principais vantagens do processo de turbilhonamento. No entanto, estes são compensados ​​por vários desafios técnicos. Um aspecto importante são os materiais utilizados nos parafusos ósseos dos implantes. As arestas de corte das placas de turbilhonamento são submetidas a cargas muito altas ao usinar titânio, aço inoxidável e outras superligas. A Horn está constantemente refinando sua tecnologia para neutralizar o desgaste da aresta de corte com altas taxas de remoção de cavacos e com tempos de usinagem curtos. Markus Horn: "A tecnologia médica também desempenhará um papel central para nós na Metav 2022 em Düsseldorf. Estaremos apresentando não apenas produtos giratórios, mas também nossas soluções para a fabricação de implantes, instrumentos e dispositivos médicos."

De acordo com o Prof. Oliver Riedel e o Prof. Alexander Verl, diretores do Instituto de Tecnologia de Controle de Máquinas-Ferramenta e Sistemas de Manufatura (ISW) da Universidade de Stuttgart, "Nosso trabalho como engenheiros é desenvolver tecnologias que sirvam às pessoas. A tecnologia médica desempenha um papel muito especial aqui." A bioimpressão, por exemplo, é um novo tipo de tecnologia. Sua finalidade é produzir estruturas de tecidos biológicos para substituir o tecido do paciente doente. A pesquisa está em andamento no ISW em um aplicativo de impressão 3D para curar a osteoartrite no joelho usando implantes de cartilagem personalizados. Os pesquisadores estão aproveitando o fato de que a manufatura aditiva pode ser usada para produzir componentes complexos cujas estruturas internas podem ser definidas por composições graduadas de materiais.

Uma cadeia de processo contínuo, desde a ressonância magnética do joelho do paciente até o implante personalizado finalizado, está sendo desenvolvida na ISW (parte da WGP — Associação Acadêmica Alemã para Tecnologia de Produção — uma associação de acadêmicos líderes do setor). Os dados escaneados são usados ​​para gerar uma geometria de substituição para a seção defeituosa. Essa geometria pode ser usada para calcular caminhos curvos espacialmente para o processo de impressão. O programa NC é então executado em um sistema de impressão de 7 eixos. Uma cabeça de impressão especialmente desenvolvida foi acoplada a um sistema de controle CNC com alimentação em tempo real. Ele compensa o comportamento de rastreamento não linear do processo de impressão baseado em extrusão. O material consiste em solução de gelatina modificada com metacrilato, que é endurecida usando LEDs UV. Culturas de células cultivadas em um biorreator são dissolvidas no equivalente de cartilagem antes de serem implantadas. Os biomateriais estão sendo desenvolvidos no Instituto de Engenharia de Processos Interfaciais e Tecnologia de Plasma (IGVP) e no Instituto Fraunhofer de Engenharia Interfacial e Biotecnologia (IGB) em Stuttgart. Metav 2022 está dedicando áreas separadas para ambos os campos futuros - fabricação médica e aditiva.