Абразивна обробка медичних імплантатів
Імплантат працює в організмі десятиліттями, тому до його поверхні ставлять два різні набори вимог. Суглобові поверхні мають бути дзеркальними і точними за формою, щоб пара тертя не зношувалася. Поверхні, що зростаються з кісткою, навпаки, роблять шорсткими.
Матеріали
| Матеріал | Вироби | Абразивна обробка |
|---|---|---|
| Титановий сплав | Ніжки ендопротезів, пластини, гвинти, зубні імплантати | Стрічки і круги з карбіду кремнію та керамічного корунду, струминна обробка |
| Кобальт-хромовий сплав | Головки, стегнові компоненти колінного суглоба | Стрічки з керамічним корундом, полірування |
| Нержавіюча сталь | Хірургічний інструмент, тимчасові фіксатори | Стрічки, пелюсткові круги, нетканий абразив |
| Кераміка — оксид алюмінію, зміцнений цирконієм | Головки і вкладки кульшових суглобів | Алмазне шліфування, доведення, полірування |
| Надвисокомолекулярний поліетилен | Вкладки | Лезова обробка, абразив майже не застосовують |
Суглобові поверхні
Головка кульшового суглоба — сфера, до якої ставлять вимоги, порівнянні з підшипниковими.
| Параметр | Металева головка | Керамічна головка |
|---|---|---|
| Шорсткість Ra | Не більше 0,05 мкм | Не більше 0,02 мкм |
| Відхилення від сферичності | Не більше 10 мкм | Не більше 10 мкм |
Металеві головки шліфують, потім полірують у кілька переходів. Керамічні шліфують алмазними чашковими кругами, доводять алмазними суспензіями і полірують. Стегновий компонент колінного суглоба має складну двоопуклу форму; його обробляють стрічками на роботизованих комірках і полірують до дзеркального блиску.
Ніжки і пластини
Ковану або литу заготовку ніжки шліфують стрічками з послідовним зменшенням зернистості, часто роботом із контролем зусилля. Ділянки, які мають зростися з кісткою, потім обробляють струменем електрокорунду або наносять пористе покриття.
Зубні імплантати
Поверхню титанового імплантата, що контактує з кісткою, роблять шорсткою: її обробляють струменем великого електрокорунду і потім травлять кислотою. Виходить рельєф із двома рівнями нерівностей, до якого добре приростає кісткова тканина. Параметри струминної обробки і чистоту абразиву суворо контролюють.
Хірургічний інструмент
Інструмент із нержавіючої сталі шліфують стрічками і пелюстковими кругами, потім одержують матову поверхню нетканим абразивом або скляними кульками: матова поверхня не дає відблисків під операційною лампою. Різальні кромки ножиць і скальпелів заточують дрібнозернистими кругами і доводять. Голки і трубки ріжуть і заточують електрохімічним шліфуванням — без задирки.
Вимоги чистоти
- Абразив не має містити заліза: його частинки, вдавлені в титан або нержавіючу сталь, спричиняють корозію.
- Залишки зерна після струминної обробки видаляють перевіреним способом очищення; кількість залишкових частинок нормується.
- Інструмент і стрічки для титану не використовують для інших матеріалів.
- Кожну партію абразиву і кожну операцію записують, щоб виріб можна було простежити до вихідних матеріалів.
Затвердження процесу
Виробництво медичних виробів працює за системою менеджменту якості для цієї галузі. Абразивну операцію, результат якої не можна повністю перевірити на готовому виробі, затверджують заздалегідь: підтверджують на зразках, що за заданих режимів результат стабільний. Заміна марки стрічки або круга потребує повторного підтвердження.
Надруковані імплантати
Індивідуальні імплантати і вироби з ґратчастою структурою одержують 3D-друком. Їх оздоблення поєднує струминну обробку, галтування і хімічне полірування, а суглобові поверхні шліфують і полірують звичайними методами.