Elevata sicurezza del processo e aumento della produttività nella lavorazione selettiva dei femur

Per la lavorazione delle femurali, il nuovo stabilimento di Smith+Nephew dispone attualmente di due celle di produzione, ciascuna dotata di tre finitori a trascinamento. Le centrifughe automatiche per il trattamento dell'acqua di processo sono equipaggiate con il sistema di gestione digitale dell'acqua di processo "Advanced" di Rösler Smart Solutions, per garantire una maggiore sicurezza del processo. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH) / Attualmente il nuovo stabilimento di Smith+Nephew opera con due celle di produzione, ciascuna contenente tre centrifughe Z1000 completamente automatiche, dotate del sistema di gestione digitale dell'acqua di processo "Advanced" di Rösler Smart Solutions, per migliorare ulteriormente la stabilità del processo. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

Le macchine di finitura a trascinamento R 6/1000 SF sono dotate di un contenitore di lavoro con un diametro di 1.000 mm e di un carosello con sei teste rotanti. Poiché i pezzi di lavoro non si toccano durante le operazioni di smerigliatura e lucidatura, le finitori a trascinamento RÖSLER sono ideali per la lavorazione precisa di pezzi delicati e complessi di alto valore, come i componenti del femore. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

La messa in servizio dei finitori di trascinamento è avvenuta presso lo stabilimento Rösler di Untermerzbach, in Germania. La messa in servizio è stata gestita da Jürgen Preiser, Senior Manufacturing Engineer presso Smith+Nephew, e da Johannes Schorr e Sebastian Schuberth del team Rösler (da sinistra a destra). (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

Per i diversi impianti ci sono specifiche precise sulla qualità della superficie. Ad esempio, nella parte esterna dei componenti femorali sono richieste superfici omogenee, molto lisce e altamente lucide, il che rende necessaria una lavorazione parziale. (Foto: Rösler Oberflächentechnik GmbH) / Each implant is subject to precise surface finishing specifications. For example, the exterior surface of the femur components requires a homogeneous, very smooth and polished finish. This demands the treatment of specially defined surface areas on the work pieces. (Photo: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

Per un'assistenza ottimale ai pazienti, le diverse aree degli impianti devono presentare caratteristiche superficiali differenti. Nel nuovo stabilimento altamente tecnologico di Smith+Nephew in Malesia, attualmente sono in uso due celle di produzione con tre impianti di finitura a trascinamento R 6/1000 SF ciascuna per la lavorazione selettiva delle superfici del femore. Per la preparazione dell'acqua di processo, le due centrifughe automatiche Z1000 dotate del sistema di gestione digitale dell'acqua di processo "Advanced" di Rösler Smart Solutions garantiscono una maggiore sicurezza del processo. Un contributo a ciò è dato anche dal monitoraggio continuo e dalla regolare preparazione delle parti di smeriglio.

Smith+Nephew è una delle principali aziende di tecnologia medica, che si propone di ripristinare il corpo e la fiducia delle persone utilizzando tecnologie che eliminano i limiti della vita. Per questo, circa 18.000 dipendenti in oltre 100 paesi lavorano ogni giorno per migliorare l'eccellenza del portafoglio di prodotti nei tre settori globali di ortopedia, moderna gestione delle ferite e medicina sportiva e otorinolaringoiatria, attraverso lo sviluppo e l'applicazione di tecnologie innovative. Ciò si manifesta anche nel nuovo stabilimento altamente tecnologico a Penang, in Malesia, che principalmente supporterà il settore ortopedico dell'azienda con la produzione di impianti per protesi di ginocchio e anca.

Finitura superficiale – un criterio di qualità decisivo

"Per i diversi impianti esistono specifiche precise riguardo alla qualità superficiale che devono avere", spiega Jürgen Preiser, Senior Manufacturing Engineer presso Smith+Nephew. Egli accompagna la creazione delle celle di lavorazione superficiale per impianti di ginocchio in leghe di cobalto-cromo nel nuovo stabilimento in Malesia. Così, sulle superfici interne dei femori, per un'integrazione ottimale, si deve ottenere una rugosità definita, mentre all'esterno sono necessarie superfici omogenee, molto lisce e altamente lucide, per evitare abrasioni durante i movimenti. Ciò rende necessaria una lavorazione parziale ma di altissima qualità e riproducibile delle superfici esterne di questi femori.

Finitura a trascinamento – la soluzione per la smerigliatura selettiva senza contatto

L'azienda ha scelto per questa sfida impegnativa gli impianti di finitura a trascinamento R 6/1000 SF di Rösler. Si tratta di apparecchiature di smerigliatura speciali, sviluppate per la lavorazione precisa e selettiva di pezzi complessi, di alta qualità e sensibili a danni. I femori non devono toccarsi tra loro durante il processo di smerigliatura o lucidatura. Parametri di processo ripetibili e controllati tramite PLC, adattabili al profilo di richiesta, garantiscono risultati riproducibili. "Poiché utilizziamo macchine e processi identici nel nostro stabilimento negli Stati Uniti a Memphis per questa applicazione, abbiamo esperienza e know-how adeguati. Ciò semplifica e accelera le approvazioni. Un altro motivo per cui Rösler si è rivelato il partner ideale è la presenza globale dell'azienda, con una filiale a Singapore. Inoltre, Rösler sviluppa e produce sia le apparecchiature che i materiali di processo, garantendo una perfetta integrazione e sicurezza di approvvigionamento", spiega Jürgen Preiser, motivando la scelta.

Due celle di produzione con tre impianti ciascuna

Lo stabilimento sulla penisola malese è attualmente dotato di due celle di produzione. Per le fasi di pre-smerigliatura con abrasivi in ceramica, smerigliatura fine con abrasivi in plastica e lucidatura a secco con un medium vegetale, sono integrate in ogni cella tre impianti di finitura a trascinamento. Per non interrompere la catena di processo anche durante la manutenzione, in tutti gli impianti può essere eseguita la lucidatura a secco e in quattro delle sei unità di finitura a trascinamento si può operare sia in modalità secca che umida.

Circa il 50% di produttività in più grazie a una presa pezzi ottimizzata

Le macchine sono dotate di un contenitore di lavoro con diametro di 1000 mm e di un carosello portapezzi per sei teste di lavoro. Sono equipaggiate con presepezzi specifiche per ogni componente, che permettono di posizionare i femori in modo che la lavorazione avvenga solo sulle aree definite. L'ottimizzazione delle prese permette di fissare tre pezzi invece di due, mantenendo comunque un'elevata qualità e lavorazione completa. "Ciò ci consente di lavorare contemporaneamente 18 femori. Questo rappresenta un aumento della capacità di circa il 50% ed è un risultato notevole", sottolinea con entusiasmo Jürgen Preiser.

Durante il processo di smerigliatura o lucidatura, il carosello rotante immerge i pezzi fissati sulle teste di lavoro in rotazione nelle masse di abrasivi in movimento. Un regolatore di profondità di immersione standard assicura che la profondità di immersione specifica per ogni pezzo venga rispettata con precisione. L'intensità di lavorazione può essere ottimizzata tramite i motori indipendenti e regolabili del carosello e delle teste di lavoro, adattandosi alle diverse esigenze dei femori. L'aumento del carico dovuto all'aggiunta di un femore in più su ogni testa richiede che l'intera tecnologia dell'impianto, inclusi i motori, sia preparata per questa maggiore performance. Le apparecchiature Rösler, di norma, sono predisposte per questo, mantenendo i parametri di lavorazione e la profondità di immersione, garantendo tempi di ciclo ridotti.

Monitoraggio e preparazione delle parti di smeriglio per garantire il risultato

Parametri chiave del processo per garantire la riproducibilità sono il volume di riempimento e la composizione delle parti di smeriglio nel contenitore di lavoro. Il livello di riempimento viene monitorato visivamente e tramite sensori, e l'operatore riceve un avviso quando è necessaria un'azione. "Per garantire la qualità del processo, abbiamo scelto anche il sistema di preparazione delle parti di smeriglio. In questa apparecchiatura, dotata di una stazione di setacciatura, i materiali di smeriglio in ceramica e plastica vengono puliti settimanalmente e tutti gli elementi di dimensione definita vengono selezionati", spiega Jürgen Preiser.

Migliorata sicurezza del processo grazie alla gestione digitale dell'acqua di processo

Per la pulizia dei liquidi di processo durante le fasi di pre-smerigliatura e smerigliatura fine delle due celle di produzione, Smith+Nephew ha investito in due centrifughe automatiche Z1000. "Questo ci permette di trattare separatamente l'acqua di processo per i abrasivi in ceramica e plastica, evitando problemi come la formazione di schiuma", riferisce Jürgen Preiser. Inoltre, nei controlli delle centrifughe è integrato il sistema di gestione digitale dell'acqua di processo di Rösler Smart Solutions. Questa innovativa soluzione di monitoraggio interattivo consente di controllare, registrare e analizzare fino a 14 parametri di processo selezionabili, tra cui concentrazione di composti, pH e carica microbiologica. I valori di riferimento e le tolleranze sono impostati nel software, e i risultati vengono automaticamente registrati. In caso di deviazioni, vengono segnalate e il personale riceve raccomandazioni chiare e immediatamente attuabili per riportare l'acqua di processo nei parametri stabiliti, garantendo così la qualità del prodotto. "Con questa soluzione digitale, abbiamo un migliore controllo sulla preparazione dell'acqua di processo, e semplifica anche la formazione del personale, che finora non aveva esperienza in questo settore", spiega Jürgen Preiser. Inoltre, grazie alla memorizzazione automatica dei valori, è possibile rilevare variazioni nel tempo e pianificare eventuali cambi di acqua di processo. Si possono anche ottenere risparmi sui consumi di acqua e materiali di processo. La raccolta completa dei dati è inoltre utile come prova della qualità e stabilità del processo durante audit di qualità e per scopi di documentazione.

"Con le prime due celle di produzione siamo attualmente in fase di validazione, l'avvio della produzione di serie è previsto per la primavera 2023. Parallelamente, stiamo pianificando con Rösler altre due celle di produzione per gli stessi prodotti e processi", conclude Jürgen Preiser.