18.08.2010

Rösler Oberflächentechnik GmbH Werk Memmelsdorf

Schleppschleifen – mehr als eine Alternative Feinstbearbeitung von Implantaten

Extrem glatt und hoch glänzend – diese Eigenschaften müssen Oberflächen von Implantaten aufweisen. Um dies zuverlässig, reproduzierbar und wirtschaftlich zu erzielen, setzen immer mehr Hersteller auf den Einsatz von Schleppschleiftechnik.

Die steigende Lebenserwartung und Extremsportarten führen unter anderem zu vermehrten Verschleißerkrankungen der Gelenke. Als Behandlungsmethode bleiben in letzter Konsequenz häufig nur künstliche Gelenke, die als Implantate in die Knochen eingesetzt werden. Der Einsatz dieser hochwertigen Implantate beispielsweise für Knie, Hüfte oder Ellbogen ist daher inzwischen sowohl in Europa als auch in Asien und den USA weit verbreitet. Entsprechend bauen die Hersteller der Ersatzgelenke aus Titan- und Speziallegierung ihre Kapazitäten aus. Es werden Lösungen gesucht, mit denen sich die geometrisch diffizil geformten Feingussteile effizient produzieren und bearbeiten lassen. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Oberflächenbehandlung. Denn um Verunreinigungen zu vermeiden, muss diese absolut glatt und hoch glänzend sein. Die Rösler-Schleppschleifanlagen bieten hier deutliche Vorteile gegenüber dem Einsatz von Robotertechnik oder Werkzeugmaschinen. So werden beispielsweise 24 Kniegelenke, verteilt auf vier Arbeitsstationen, bearbeitet. Wie bei den klassischen Bearbeitungsverfahren werden die Werkstücke auch beim Schleppschleifen berührungslos gleitgeschliffen, jedoch lässt sich der Prozess wesentlich einfacher an die unterschiedlichen Geometrien der Teile anpassen. Verschiedene Implantathersteller haben bereits auf dieses Verfahren umgestellt.

Mit Schleppschleifen von Rz 18 μm zu Rz 0,2 μm
Für den Bearbeitungsprozess werden die Implantate, die einen Rauigkeitswert von zirka Rz 18 μm aufweisen, auf die teilespezifisch konzipierten Werkstückhalterungen der vier separat angetriebenen Arbeitsstationen gespannt und durch ein ruhendes Schleifkörperbett „geschleppt“. Die unabhängig angetriebenen Arbeitsstationen sind auch jede für sich in Drehrichtung und Geschwindigkeit frei wählbar. Um der besonders komplexen Geometrie und unterschiedlichen Größe der Werkstücke Rechnung zu tragen, lassen sich die Arbeitsstationen auch radial verschieben und im Winkel verstellen. Die Bearbeitung läuft in einem mehrstufigen Prozess ab, dessen Ablauf und Behandlungszeiten für die verschiedenen Teile in der Steuerung des Systems hinterlegt sind: Die ersten beiden Schritte - das Vorschleifen mit keramischen Schleifkörpern und eine Feinschleifstufe mit Kunststoffschleifkörpern – sind Nassprozesse. Das abschließende Hochglanzpolieren mit einem speziell präparierten Polierkorn erfolgt dagegen trocken. Um den Handlingaufwand zwischen den einzelnen Behandlungsschritten zu minimieren, ist die Anlage mit schnell wechselbaren Werkstückträgern ausgestattet. Durch eigens für die Anwendung entwickelte Kunststoffschleifkörper wird eine feine Oberfläche mit einer Rauigkeit von ca. Rz 0,2 μm erreicht.

Schleifkörper sind heute Präzisionswerkzeuge
Wurden Schleifkörper anfänglich nur für „grobe“ Prozesse wie Entgraten und Verrunden eingesetzt, sind sie heute Präzisionswerkzeuge, die bis hin zur Feinstbearbeitung empfindlicher und hochsensibler Bauteile zum Einsatz kommen. Dabei werden Rauigkeitswerte von bis zu Rz 0,2 μm erzielt. Möglich wird dies durch die exakte Abstimmung des Präzisionswerkzeugs Schleifkörper auf die jeweilige Anwendung. Als weltweit größter Hersteller von Verfahrensmitteln für das Gleitschleifen hat Rösler über 8.000 Produkte. Rund 4.500 davon sind Schleifkörper, die sich in Form, Größe und Zusammensetzung unterscheiden.