Los implantes requieren una superficie óptima

Actualmente existe una amplia variedad de implantes de modo que, a la hora de realizar el acabado, no hay una única tecnología para obtener la mejor superficie. En algunas piezas resulta suficiente un simple desbarbado y redondeo de cantos mientras que otras necesitan un alisado y pulido en superficies críticos y con muy poca rugosidad.

Los implantes de osteosintesis se utilizan generalmente para unir los extremos de huesos rotos. Se trata principalmente de placas óseas, tornillos, clavos, clavijas y varillas fabricados en acero inoxidable, aleaciones de níquel y cromo o titanio. Los tornillos requieren, de manera generalizada, sólo un ligero desbarbado y redondeo de cantos, pero sin perjudicar al agarre de la rosca. En cambio las placas, clavijas y varillas necesitan un redondeo de cantos intensivo y un pulido de la superficie. Este tipo de acabado facilita en gran medida el manejo de los implantes y su esterilización.

Al igual que piezas osteosintéticas, los implantes endoprostéticos necesitan un desbarbado general y un redondeo de cantos. Sin embargo, los aspectos principales de estos productos son tribológicos: Por ejemplo, la superficie de contacto de un implante de rodilla-fémur exige un pulido extremo para evitar la fricción que se genera por el rozamiento constante en la superficie de polietileno de la pieza del fémur. La expectativa de vida del implante de rodilla se relaciona directamente con el grado de pulido de la superficie de contacto entre fémur y el elemento de polietileno.

El acabado en masa es un procedimiento químico-mecánico que consiste en la colocación de las piezas a tratar en una cuba rotativa o rectangular llena de abrasivos. Al introducir energía vibratoria y rotativa en la cuba, friccionan las piezas contra el abrasivo y produce así el efecto de pulido en la superficie de las piezas. Durante el proceso se añade continuamente una mezcla de agua y disolventes a la cuba para limpiar las piezas y el abrasivo de contaminantes metálicas u otras impurezas, como por ejemplo la taladrina. También existen procedimientos en seco que se utilizan sobre todo para el pulido.

Las máquinas de acabado en masa más frecuentes son los vibradores circulares y rectangulares. Se utilizan mayoritariamente para el desbarbado, el redondeo de cantos afilados y el pulido de superficies. La elección de la máquina depende del tamaño y de la medida de la pieza a tratar. Los vibradores circulares son utilizados para piezas pequeñas y medianas, mientras que los vibradores rectangulares tratan piezas de mayor tamaño, pesadas o muy largas que no cabrían en un vibrador circular.

Las máquinas de sistema turbo de alta energía ofrecen una eficiente alternativa con un nivel de actuación de 10 a 30 veces superior al de las máquinas vibradoras convencionales. Son ideales para un desbarbado y redondeo de cantos intensivo de piezas relativamente pequeñas y delicadas.

Las piezas se fijan en un carrusel rotatorio con capacidad para hasta doce ejes (Drags). El carrusel desciende e introduce las piezas en la masa de abrasivo. La rotación, tanto del carrusel como de los ejes, garantiza un tratamiento de pulido intensivo y a la vez respetuoso con las piezas. El acabado ‘Drag’ ofrece una media de eliminación de metal de hasta 50 veces mayor que el acabado en masa rotativo.

Durante el proceso de acabado las piezas no se tocan entre sí, de modo que el sistema ‘Drag’ resulta ser idóneo para piezas altamente delicadas y con la necesidad de un pulido de superficie extremo.

El agua contaminada con residuos de abrasivo, partículas metálicas o emulsiones, se limpia con sistemas específicos para la limpieza de líquidos industriales, como por ejemplo las centrífugas. El agua del proceso resultante se puede reciclar hasta un 95 %, a través de un sistema de circuito cerrado, reduciendo significativamente los costes en agua y compuestos.

En los últimos años Rösler ha conseguido mejorar significativamente las características de rendimiento de los abrasivos y compuestos, especialmente en el área del afilado como etapa preliminar del pulido. La nueva generación de abrasivos genera superficies impensables hace apenas pocos años. Esta reciente evolución abre nuevas áreas de aplicación para el acabado en masa, como por ejemplo el área de los implantes ortopédicos de alto valor.

Para obtener un resultado óptimo en un amplio espectro de implantes ortopédicos no resulta ser eficaz un único proceso de acabado en masa. Parámetros como un objetivo específico del proceso, cantidades de producción, costes y sobre todo la calidad de la superficie, determinan el método de procesamiento, el tipo de máquina, abrasivo y compuesto. A menudo el método de procesamiento consiste en varios pasos como el alisado, alisado fino y el pulido. Procesos típicos de acabado en masa para implantes son:

1. Vibradores rotativos

Idóneo para piezas pequeñas a tratar que no se pueden tocar entre sí durante el proceso:

• Prótesis de pelvis de titanio. Objetivo del proceso: Pulido fino. Proceso de nivel único. Duración aproximadamente 13 horas.
• Vibradores rectangulares
• Se utilizan sobre todo para piezas largas que no se pueden tocar entre sí durante el proceso. Para evitar el choque de las piezas entre sí es posible fijar piezas delicadas en un soporte especial:
• Componentes femorales de cerámica: Objetivo del proceso: Acabado superficial Ra = 0,03 µm. Duración aproximadamente 26 horas.

2. Sistemas de alta energía

Esta serie ofrece una gran reducción del tiempo de pulido, con un incremento del consumo del abrasivo del 40%. Además ofrece un alto rendimiento desde el punto de vista económico. La característica principal del vibrador rotativo de alta velocidad es una mejora en el rendimiento de pulido de hasta el 60%. Este modelo es adecuado para procesos de componentes robustos y no sensibles como piezas de fundición o forja.

3. Sistema de acabado ‘Drag’

Los sistemas de acabado ‘Drag' son ideales para el acabado de piezas delicadas y de gran valor que no pueden tocarse entre sí durante el proceso de acabado.

• Componentes femorales de la rodilla de acero inoxidable. Objetivo del proceso: Pulido y alisado después del pulido CBN de Ra = 1,0 µm a Ra = 0,02 µm. Proceso en tres fases. Hasta 28 piezas en un lote. Duración aproximadamente 180 minutos.
• Prótesis de cadera, platillo tibial de cobalto/ cromo, titanio o aleaciones de titanio. Objetivo del proceso: Pulido fino y alisado (proceso de dos o tres fases). Duración: aproximadamente 120 minutos.

En los últimos años, el sistema de acabado ‘Drag’ ha sustituido a muchos sistemas de pulido con robots en el ámbito del acabado superficial.

4. Proceso para alcanzar un acabado superficial óptimo

El acabado en masa es un procedimiento empírico que requiere la consideración de muchos factores, como el material de la pieza a tratar y su geometría, el acabado de superficie deseado, volúmenes de producción, así como normativa de higiene y protección ambiental. El proceso de desarrollo suele ser un proceso relativamente complejo e interactivo.

Máquina ‘Drag’ con manejo de pantalla táctil. Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH.

Aunque los productos de los diferentes fabricantes de implantes tengan la misma finalidad, los implantes, por ejemplo, componentes femorales, tienen a menudo diversas geometrías. El estrecho intercambio de información entre el fabricante de implante y el proveedor de la máquina de acabado superficial, puede conducir a pequeños cambios en el diseño, que luego facilitan enormemente el acabado superficial de las piezas sin comprometer su funcionalidad de ninguna manera. La misma estrecha coordinación también existe entre los fabricantes de máquinas y el equipo de procesamiento del acabado de superficie. Este primero intercambio de datos se refleja en la mejora de la calidad del producto final y posiblemente costes más bajos. De este modo se genera una situación ‘win-win’ para todos los involucrados.

Los mejores procesos de acabado superficial a nivel técnico y económico se han conseguido a raíz de numerosos ensayos de procesamiento. Los ensayos determinan la combinación óptima entre máquina, abrasivo, compuesto y tratamiento de agua residual. En este sentido, una estrecha colaboración entre el fabricante de los implantes y el proveedor de la máquina es fundamental; solo el fabricante de los implantes puede evaluar los resultados de los ensayos y dar sugerencias para futuros ensayos.

Tan pronto como se establece el procedimiento de tratamiento, el fabricante de implantes y el proveedor de la máquina determinan la manipulación de las piezas a tratar. Existe una gran variedad de soluciones de bajo coste, máquinas de uso manual y sistemas de procesamiento automático con robot de carga.