Wuppertal. In der Medizintechnik müssen Endoprothesen und andere Gelenk-Implantate mit sphärischen Konturen für einen problemlosen und möglichst langen Einsatz im menschlichen Körper besonders sorgfältig und präzise bearbeitet werden. Dabei sind höchste Anforderungen an die Formgenauigkeit, Oberflächengüte und Verschleißfestigkeit zu erfüllen. Für diesen anspruchsvollen Einsatzbereich hat Thielenhaus Technologies, der Weltmarktführer bei Höchstpräzisionsmaschinen für die Oberflächenfeinstbearbeitung, mit der Baureihe Sphero eine flexible und kompakte Maschinenlösung geschaffen.

Diese speziellen Werkzeugmaschinen sind mit einer um bis zu 90 Grad schwenkbaren Werkstückspindel ausgestattet, so dass stets die für den jeweiligen Prozess optimale Bearbeitungsposition gewählt werden kann. Das hier eingespannte Implantat rotiert mit einer Drehzahl von bis zu 4.000 Umdrehungen pro Minute. In Kombination mit einer entsprechenden Kontur der Microfinish-Werkzeuge wird eine prozesssichere Feinstbearbeitung der gesamten Außenflächen von Kugeln bzw. Innenflächen von Kalotten möglich.

Für höchste Genauigkeiten wurde die Sphero durch groß dimensionierte Bogenführung extrem steif ausgelegt. Zur Optimierung der Prozesssicherheit und konstante Ergebnisse ist die Maschine mit der patentierten Kraftregelung MicroSense ausgerüstet, die während des Prozesses die Kraft, die das Werkzeug auf das Werkstück ausübt, nicht nur mit einer Genauigkeit kleiner 1 Newton kontinuierlich überwacht, sondern auch steuert. Sämtliche Bearbeitungsparameter werden dabei für die Qualitätsdokumentation erfasst und zur Weiterverarbeitung im Firmennetzwerk bereitgestellt. Die Kraftsteuerung des Prozesses schließt Bedienfehler aus und ermöglicht eine exakte Wiederholbarkeit sowie einen weitgehend autonomen und ununterbrochenen Betrieb. 

Die Werkzeugeinheit ist vertikal angeordnet und für schnelles Umrüsten gut zugänglich. Eine Polmessung sorgt für die Reduzierung von Bearbeitungszeit und Werkzeugverbrauch, da die Werkstücke so stets optimal positioniert werden. Durch den integrierten Wechsler mit einer Kapazität von bis zu zehn Werkzeugen können auch komplexe Bearbeitungsprozesse in nur einer Aufspannung ausgeführt werden. So lässt sich zum Beispiel im Anschluss an die Microfinish-Bearbeitung ein Polierprozess integrieren.

Haupteinsatzgebiet der Sphero-Maschinen in der Medizintechnik ist vor allem die Feinstbearbeitung von Endoprothesen aus Metalllegierungen oder Keramik. Hier sind eine lange Lebensdauer des Implantats im menschlichen Körpers sowie eine dauerhaft zuverlässige und einwandfreie Funktion gefordert. Deshalb muss bei Hüftgelenkprothesen neben der geometrischen Formgenauigkeit eine möglichst geringe Rautiefe erzielt werden. So wird der Abrieb minimiert, der zwangsläufig durch die Bewegung der Hüftkugel in der Gelenkpfanne entsteht. Darüber hinaus sind die Form von Gelenkkugel und -pfanne exakt aufeinander abzustimmen, damit die extremen Kräfte, die im Körper auf das künstliche Gelenk einwirken, zuverlässig übertragen werden. Die mit dem Microfinish-Verfahren gefertigten hochpräzisen Oberflächen steigern die Tragfähigkeit der Implantate und verringern gleichzeitig deutlich deren Verschleiß.