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Gleitschleifen

Zweistufiger Arbeitsprozess für Gelenkimplantate

24.07.2009 | Autor / Redakteur: Helmut Gegenheimer / Josef-Martin Kraus

Bild 1: Schleppschleifanlage, bei der die Implantate in mehreren Bearbeitungsschritten bearbeitet werden.
Bild 1: Schleppschleifanlage, bei der die Implantate in mehreren Bearbeitungsschritten bearbeitet werden.

Ein zweistufiges Gleitschleifen sorgt für passgenaue, sehr glatte Kontaktflächen bei Gelenkimplantaten. Erreicht werden Ra-Werte von 0,08 µm beim Nassschleifen und 0,01 µm beim Trockenpolieren. Beide Prozessstufen lassen sich komplett automatisieren, ein Umspannen der Teile entfällt. Die Einstellung, Dokumentation und Speicherung der Prozessparameter ermöglichen eine hohe Prozesssicherheit.

Bei Hüft- und Kniegelenken ist eine homogene, passgenaue, sehr glatte Oberfläche der Kontaktfläche erforderlich. Um dies zu erreichen, hat Otec spezielle Gleitschleifprozesse für das Schleppschleifen (Bild 1) entwickelt. Bei diesen Prozessen werden die Werkstücke in passende Halterungen gespannt und in mehreren Bearbeitungsschritten durch ein geeignetes Schleif- und Poliermedium gezogen. Das Aufspannen verhindert eine Beschädigung der Werkstücke untereinander.

Werkstückhalter für passgenaues Gleitschleifen entwickelt

Besonders beim Bearbeiten der komplexen Oberflächengeometrie eines Kniegelenkes ist es wichtig, dass beim Schleifen und Polieren Material gleichmäßig abgetragen wird, um die Passgenauigkeit zu gewährleisten. Daher hat Otec als Hersteller von Schleppschleif- und Tellerfliehkraftanlagen in zahlreichen Tests Werkstückhalter entwickelt, die genau dies gewährleisten. Im Allgemeinen werden Kniegelenke in zwei Stufen – Nassschleifen und Trockenpolieren – wie folgt bearbeitet:

Beim Nassschleifen werden die Kniegelenke durch spezielle Kunststoffschleifkörper gezogen. Dabei fließt kontinuierlich ein Wasser-Compound-Gemisch zu. Es nimmt den entstehenden Abrieb mit und fließt einer externen Abwasseraufbereitung zu, zum Beispiel über eine Mikrofiltration. Dieser kontinuierliche Durchlauf sorgt für immer saubere Werkstücke. Über die Anlagensteuerung Siemens S 7 kann die Wasser-Compound-Konzentration vorgegeben werden. Dies erhöht die Prozesssicherheit deutlich.

Durch Variation der Eintauchtiefe der Werkstücke in das Schleifmedium sowie der Drehzahl, die den Anpressdruck der Schleifkörper auf das Werkstück bestimmt, können bei diesem Prozess schon Ra-Werte von 0,08 µm erzielt werden. Die Bearbeitungszeit beträgt dabei etwa 2 bis 3 h. Nach dem Nassschleifen sind die Werkstücke so sauber, dass sie unmittelbar danach poliert werden können.

Trockenpolieren mit beschichteten Granulaten

Beim Trockenpolieren werden die Kniegelenke durch speziell behandelte (imprägnierte) Naturgranulate, zum Beispiel Walnussschalengranulate, gezogen. Bei der Imprägnierung bekommen die Granulate eine Beschichtung, die im Wesentlichen aus einem speziellen Öl und Aluminiumoxid besteht. Aufgrund der Werkstückbewegung im Granulat und der dabei entstehenden Reibung wird das Werkstück geglättet und poliert.

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