Gaat de laser in combinatie met een werktuigmachine het slijpen van keramische materialen met diamantschijven vervangen? Seco Tools sluit dit niet uit. De gereedschapfabrikant ziet een parallel met de opmars van het harddraaien twee decennia geleden. Dat kan grote gevolgen hebben voor de verspanende industrie omdat medisch keramiek aantrekkelijker is als materiaal voor implantaten dan het nu veelal gebruikte titanium, kobalt-chroom of nikkel.
[quote float=”right”]Integratie laser in machine verkort bewerkings-tijd medisch keramiek[/quote]
“Als de progressie van de lasermethode zich in het huidige tempo voortzet, is het meer dan waarschijnlijk dat de machinale bewerking van keramische materialen het slijpen met diamantschijven gaat vervangen”, zegt Don Graham van het Zweedse concern. Keramiek is in trek als materiaal voor medische implantaten. Deze materialen zijn slijtvaster, sterker, gladder en bieden een betere bio compatibiliteit dan metalen en polymeren. Medisch keramiek is veel minder broos doordat het een hogere dichtheid heeft. Dat is tegelijkertijd voor de bewerking ervan het grote manco.
Duur
Om implantaten van technisch en medisch keramiek te kunnen bewerken, moeten ze met diamantschijven geslepen worden. Dat is niet alleen een langzaam en dus kostbaar proces, ook de mogelijkheden om holtes en bepaalde contouren te slijpen, zijn beperkt. Daarom worden de meeste implantaten tot nog toe vervaardigd uit metalen zoals titaan en medisch cobalt chroom. Deze hebben echter een beperkte levensduur: 10 – 25 jaar. Dan moet de patiënt opnieuw geopereerd worden om een nieuwe prothese in te brengen. Implantaten van keramiek gaan gemiddeld 75 jaar mee. Veelal dus een mensen leven lang. Momenteel zijn de keramische implantaten erg kostbaar vanwege het feit dat ze moeilijk te bewerken zijn.
Laser en speciale snijplaten
Lasertechnologie kan hier voor een doorbraak zorgen, zegt Seco Tools manager Don Graham. De laser wordt gecombineerd met speciaal ontworpen snijplaten op een multitasking machine. CBN-snijplaten laten de beste mogelijkheden zien, maar ook PCD-snijplaten worden hiervoor gebruikt. Ook extreem hardmetalen gereedschappen zijn voor keramische materialen getest. Door de laserstraal exact voor de snijplaat op het materiaal te richten, wordt het werkstuk hier kort opgewarmd en daardoor beter vervormbaar. Zo laat het keramiek zich dus kostenefficiënter bewerken. Op deze manier is het al mogelijk om bijvoorbeeld siliciumnitride, zirkonium en aluminiumoxide te draaien, frezen en schroefdraad aan te brengen. De laserstraal zorgt voor een kortere bewerkingstijd, een langere standtijd van het gereedschap en maakt de productie van keramische componenten mogelijk die voorheen economisch gezien ondenkbaar was. Bij Seco Tools verwacht men dat als deze technologie doorbreekt, ze niet alleen voor medische componenten gebruikt gaat worden maar ook voor onderdelen van lagers in de auto- en vliegtuigbouw.
Doorbraak op handen?
“Momenteel hebben we verdere testen nodig om beter inzicht te krijgen in de voorbereiding van snijkanten en chemische wisselwerkingen tussen snijgereedschap en de keramische materialen”, aldus Graham. Verdere testen moeten ook bijdragen aan een efficiënter gebruik van de laser om de keramische materialen sneller te verhitten en de nauwkeurigheid te verbeteren, zodat je de warmte exact daar inbrengt waar de snijplaat het materiaal weghaalt. Bij Seco Tools is men positief over de ontwikkelingen. Zoals 20 jaar geleden het harddraaien het slijpen is gaan vervangen, zo zullen de laser in de verspanende machine in combinatie met de speciale snijlaten het slijpen met diamantschijven gaan vervangen. De eerste stappen om de kosten van de productie van keramische medische implantaten zijn gezet.
Foto: een van de eerste werktuigmachines met een geïntegreerde laser is deze LaserTurn draaimachine van Monforts Werkzeugmaschinen.
Lees hier een eerder artikel over Monforts Werkzeugmaschinen dat de laser in een draaibank heeft geïntegreerd.
Meer informatie
Seco Tools
