Wysoka niezawodność procesu i zwiększenie wydajności w selektywnym obróbce końcówek kości udowej

Do obróbki femurów nowa fabryka Smith+Nephew dysponuje obecnie dwoma komórkami produkcyjnymi, z których każda zawiera trzy wykańczarki ciągnione. Automatyczne wirówki do przygotowania wody procesowej są wyposażone w cyfrowy system zarządzania wodą procesową „Advanced” od Rösler Smart Solutions, zapewniający zwiększone bezpieczeństwo procesu. (Zdjęcie: Rösler Oberflächentechnik GmbH) / Obecnie nowa fabryka Smith+Nephew działa dwoma komórkami produkcyjnymi, z których każda zawiera trzy automatyczne wirówki Z1000. Aby jeszcze bardziej poprawić stabilność procesu, w pełni automatyczne wirówki Z1000 są wyposażone w cyfrowy system zarządzania wodą procesową „Advanced” od Rösler Smart Solutions. (Zdjęcie: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

Systemy końcowego wykończenia przeciągowego R 6/1000 SF posiadają zbiornik roboczy o średnicy 1 000 mm oraz karuzelę z sześcioma wrzecionami obrotowymi. Ze względu na to, że elementy obrabiane nie stykają się ze sobą podczas operacji szlifowania i polerowania, końcówki przeciągowe RÖSLER są idealne do precyzyjnej obróbki delikatnych i złożonych elementów wysokiej wartości, takich jak elementy kości udowej. (Zdjęcie: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

Odbiór wykańczarek ciągnionych odbył się w zakładzie Rösler w Untermerzbach, Niemcy. Odpowiedzialni za uruchomienie byli Jürgen Preiser, starszy inżynier produkcji w Smith+Nephew oraz Johannes Schorr i Sebastian Schuberth z zespołu Rösler (od lewej do prawej). (Zdjęcie: Rösler Oberflächentechnik GmbH) / The drag finishers were commissioned at the Rösler plant in Untermerzbach, Germany. The commissioning was handled by Jürgen Preiser, Senior Manufacturing Engineer at Smith+Nephew and Johannes Schorr and Sebastian Schuberth from the Rösler team (left to right). (Photo: Rösler Oberflächentechnik GmbH)

Dla różnych implantów istnieją dokładne specyfikacje dotyczące jakości powierzchni. Na przykład, zewnętrzna powierzchnia elementów kości udowej wymaga jednorodnej, bardzo gładkiej i wysokiego połysku wykończenia, co wymaga częściowej obróbki. (Zdjęcie: 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)

W celu zapewnienia optymalnej opieki nad pacjentem, różne obszary implantów muszą mieć odmienne właściwości powierzchniowe. W nowym, wysoko zaawansowanym technologicznie zakładzie Smith+Nephew w Malezji, do selektywnej obróbki powierzchni kości udowej obecnie używa się dwóch komórek produkcyjnych, każda z trzema urządzeniami do wykańczania szlifem R 6/1000 SF. W zakresie przygotowania wody procesowej, wyposażenie dwóch automatycznych wirówek Z1000 z cyfrowym systemem zarządzania wodą procesową „Advanced” od Rösler Smart Solutions zapewnia zwiększone bezpieczeństwo procesu. W tym pomaga także ciągłe monitorowanie i regularne przygotowanie ścierniwa.

Smith+Nephew jest jednym z wiodących przedsiębiorstw z branży medycznej, które dąży do przywrócenia ciała i pewności siebie ludziom, korzystając z technologii, które usuwają granice życia. W tym celu około 18 000 pracowników w ponad 100 krajach codziennie pracuje nad poprawą doskonałości swojego portfela produktów w trzech globalnych obszarach działalności: ortopedii, nowoczesnego zarządzania ranami oraz medycyny sportowej i otolaryngologii, poprzez rozwój i wdrażanie innowacyjnych technologii. Widać to również w nowym, wysoko zaawansowanym technologicznie zakładzie w Penang w Malezji, który głównie wspiera działalność ortopedyczną firmy poprzez produkcję implantów kolanowych i biodrowych.

Wykończenie powierzchni – kluczowy kryterium jakości

„Dla różnych implantów istnieją dokładne specyfikacje, jakie właściwości powierzchni muszą one posiadać”, wyjaśnia Jürgen Preiser, starszy inżynier produkcji w Smith+Nephew. To on nadzoruje budowę komórek obróbki powierzchni dla implantów kolanowych z stopów kobaltu i chromu w nowym zakładzie w Malezji. Na wewnętrznych powierzchniach kości udowej, dla optymalnej integracji, musi być osiągnięta określona chropowatość, podczas gdy na zewnętrznych powierzchniach konieczne są jednorodne, bardzo gładkie i wysokopolerowane powierzchnie, aby podczas ruchu uniknąć ścierania. Dlatego konieczne jest częściowe, ale niezwykle wysokiej jakości i powtarzalne wykończenie zewnętrznych powierzchni tych kości udowych.

Wykańczanie szlifem – rozwiązanie dla selektywnego, bezkontaktowego szlifowania ściernego

Firma zdecydowała się na te wymagające zadania na urządzeniach do wykańczania szlifem R 6/1000 SF od Rösler. Są to specjalne urządzenia do szlifowania, zaprojektowane do precyzyjnej, selektywnej obróbki pojedynczych, skomplikowanych i wysokiej jakości elementów, które są wrażliwe na uszkodzenia. Kości udowe nie mogą się podczas procesu szlifowania lub polerowania stykać ze sobą. Dokładnie powtarzalne, sterowane za pomocą PLC i dostosowywalne do wymagań parametry procesu zapewniają powtarzalne wyniki. „Ponieważ w naszym amerykańskim zakładzie w Memphis używamy tych samych maszyn i procesów do tych zastosowań, posiadamy odpowiednie doświadczenie i know-how. Ułatwia to i przyspiesza uzyskanie zezwoleń. Kolejnym powodem, dla którego wybraliśmy Rösler jako partnera, jest ich globalna obecność, m.in. w Singapurze. Ponadto Rösler opracowuje i produkuje zarówno urządzenia, jak i środki obróbki, co zapewnia ich optymalne dopasowanie i bezpieczeństwo zaopatrzenia”, precyzuje Jürgen Preiser.

Dwie komórki produkcyjne z trzema urządzeniami każda

Zakład na malezyjskim półwyspie jest obecnie wyposażony w dwie komórki produkcyjne. Do etapów obróbki wstępnej z użyciem ścierniwa ceramicznego, szlifowania precyzyjnego z użyciem ścierniwa z tworzywa sztucznego oraz polerowania na sucho z użyciem roślinnego medium, w każdej komórce zintegrowano trzy urządzenia do wykańczania szlifem. Aby podczas prac konserwacyjnych nie przerywać linii produkcyjnej, w każdej maszynie może odbywać się proces polerowania na sucho, a w czterech z sześciu urządzeń do wykańczania szlifem możliwa jest zarówno obróbka na sucho, jak i mokra.

Około 50 procent wyższa wydajność dzięki zoptymalizowanemu mocowaniu elementów

Maszyny wyposażone są w zbiornik o średnicy 1000 mm oraz karuzelę z sześcioma wrzecionami roboczymi. Są one wyposażone w specjalne mocowania elementów, które pozwalają na ustawienie kości udowych tak, aby obróbka odbywała się tylko na wyznaczonych obszarach. Optymalizacja mocowań umożliwiła zamocowanie trzech elementów zamiast dotychczas dwóch, przy zachowaniu wysokiej jakości i pełnej obróbki wszystkich powierzchni. „Dzięki temu możemy jednocześnie obrabiać 18 kości udowych. To zwiększa przepustowość o prawie 50 procent i jest znaczącym osiągnięciem”, z entuzjazmem zauważa Jürgen Preiser.

Podczas procesu szlifowania lub polerowania, obracająca się karuzela zanurza elementy mocowane na obracających się wrzecionach w nieruchomą masę ścierną. Standardowa regulacja głębokości zanurzenia zapewnia precyzyjne przestrzeganie ustalonej głębokości. Intensywność obróbki można optymalnie dostosować do różnych kości udowych, korzystając z niezależnych i regulowanych napędów karuzeli i wrzecion. Wyższe obciążenie wynikające z dodatkowego mocowania kolejnych kości udowych wymaga, aby cała technologia urządzeń, w tym napędy, była przygotowana na wyższą wydajność. W urządzeniach Rösler jest to standardem, co pozwala na utrzymanie wszystkich parametrów obróbki, w tym głębokości zanurzenia, i osiągnięcie najkrótszych czasów cyklu.

Monitorowanie i przygotowanie ścierniwa zapewniające powtarzalność wyników

Kluczowe parametry procesu, gwarantujące powtarzalność obróbki, to objętość napełnienia i skład ścierniwa w zbiorniku. Poziom napełnienia jest monitorowany zarówno wizualnie, jak i za pomocą sensorów, a operator otrzymuje sygnał, gdy konieczna jest interwencja. „Aby zapewnić jakość obróbki, zdecydowaliśmy się także na system przygotowania ścierniwa. W tym urządzeniu, wyposażonym w stację sit, ceramiczne i tworzywowe ścierniwo jest czyszczone raz w tygodniu, a wszystkie elementy poniżej określonego rozmiaru są usuwane”, opisuje Jürgen Preiser.

Lepsza bezpieczeństwo procesu dzięki cyfrowemu zarządzaniu wodą procesową

W celu oczyszczania płynów procesowych z etapów mokrej obróbki wstępnej i końcowej obu komórek produkcyjnych, Smith+Nephew zainwestował w dwie w pełni automatyczne wirówki Z1000. „Dzięki temu możemy oddzielnie przygotowywać wodę procesową dla ścierniwa ceramicznego i tworzywowego, co pozwala uniknąć problemów, np. z tworzeniem się piany”, relacjonuje Jürgen Preiser. Dodatkowo, w sterowaniach wirówek zintegrowano cyfrowy system zarządzania wodą procesową od Rösler Smart Solutions. Ta innowacyjna, interaktywna platforma monitorowania, kontroli i analizy do oczyszczania i przygotowania wody procesowej umożliwia nadzór, rejestrowanie i ocenę do 14 wybranych parametrów procesu, m.in. stężenia związków chemicznych, pH i obciążenia mikrobiologicznego. Ustawione zakresy parametrów są zapisane w oprogramowaniu, a odczytywane wyniki są automatycznie rejestrowane. W przypadku odchyleń od normy, system informuje personel i automatycznie sugeruje proste do wykonania działania, które przywrócą wodę procesową do wymaganego zakresu, zapewniając jakość produktu. „Dzięki tej cyfrowej technologii mamy lepszą kontrolę nad oczyszczaniem wody procesowej, a obsługa personelu, który wcześniej nie miał z tym doświadczenia, jest znacznie uproszczona”, wyjaśnia Jürgen Preiser. Ponadto, automatyczne zapisywanie wartości umożliwia śledzenie zmian w jakości wody procesowej na przestrzeni czasu, co pozwala na planowanie wymiany w odpowiednim momencie. W ten sposób można także zaoszczędzić na zużyciu wody i ścierniwa. Kompleksowa rejestracja danych jest również przydatna jako dowód jakości i stabilności procesu podczas audytów jakościowych i celów dokumentacyjnych.

„Obecnie jesteśmy w fazie walidacji pierwszych dwóch komórek produkcyjnych, a rozpoczęcie seryjnej produkcji planujemy na wiosnę 2023 roku. Równocześnie planujemy z firmą Rösler uruchomienie dwóch kolejnych komórek dla identycznych produktów i procesów”, kończy Jürgen Preiser.