20.01.2018.
 
 
PROCES TECHNOLOGICZNY WYKONANIA ENDOPROTEZY OKIENKOWEJ PDF Drukuj Email

 Celem badań było opracowanie technologii wytwarzania endoprotez okienkowych w formach ceramicznych tj. technologii kształtowania próżniowego silikonowych form w powiązaniu z procesem odlewniczym w formach ceramicznych metodą wytapianych modeli. Technologia ta, wymaga integracji z zaprezentowanymi wcześniej procesami projektowo-wytwórczymi, tj. CT (tomografią komputerową) /CAD (komputerowym wspomaganiem projektowania) /RP (szybkim prototypowaniem) i jest ona istotnym elementem w funkcjonalnym powiązaniu powyższych procesów. Wykonanie zaś modeli wytapianych we wspomnianych formach silikonowych dla potrzeb procesu odlewniczego, możliwe jest poprzez połączenie w pierwszej kolejności technik stereolitografii i formowania próżniowego (ang. Vacuum Casting).

 Projektowana endoproteza stawu biodrowego w systemie CAD należy do obiektów geometrycznych złożonych. Złożoność ta wynika głównie z kształtu jej trzpienia jak też wielokrotnie przestrzennego kątowego zorientowania szyjki oraz główki (endoprotezy np. typu ang. custom-design). Celem odwzorowania powierzchni swobodnych endoprotezy w jej modelu geometrycznym wykorzystano, w systemie CAD, zaawansowane metody opisu krzywych i powierzchni. Otrzymany w systemie CAD model geometryczny, transferowany jest do systemu wspomagania komputerowego, którym jest technika RP. W systemie tym model poddawany jest weryfikacji pod kątem poprawności jego opisu geometrycznego, po czym projektowany jest proces technologiczny wytwarzania modeli fizycznych w żywicy epoksydowej. Rezultatem realizacji procesu RP, jest prototyp żywiczny endoprotezy. Otrzymany model wykorzystuje się do wykonania formy w żywicy silikonowej. Po doprojektowaniu układu wlewowego w formie silikonowej, forma ta wypełniana jest wtryskowo płynnym woskiem.

 Formy dla modeli wytapianych (w zależności od wielkości serii i wymagań odnośnie dokładności) wykonuje się z tworzyw sztucznych, metali łatwotopliwych, metali nieżelaznych lub stali metodą odlewania bądź metodą obróbki skrawania. Modele najczęściej są wykonywane z materiałów krajowych (parafinyistearyny), zróżnymidodatkami (podwyższającymi własności wytrzymałościowe i obniżającymi skurcz) lub z importowanych wosków półtwardych służących do wykonania modeli – rdzeni odlewniczych.

 Po wytworzeniu modeli woskowych (w formie silikonowej), budowane są z nich na drodze spajania termicznego, zestawy modelowe. Zestawy te ze zmodyfikowaną powierzchnią są następnie zanurzane w ciekłej mieszaninie ceramicznej. W kolejnej fazie procesu wytwarzania formy ceramicznej na drodze fluidyzacji, powstaje połączenie warstwy mieszaniny o odpowiedniej lepkości z sypkim materiałem ceramicznym o różnej ziarnistości od ok. 0,1 mm do 1,2 mm) zależnie od kolejności nakładanej warstwy (tab. 1).

 Po wypełnieniu formy ceramicznej ciekłym metalem zakrzepnięciu, ostygnięciu i wyjęciu odlewów przeprowadza się ich obróbkę wykańczającą poprzez:

usuniecie pozostałości formy ceramicznej na drodze chemicznej w stężonych sodowo-potasowych zasadach,
oczyszczenie odlewów przez śrutowanie lub obróbkę hydrościerną,
odcięcie odlewów od układu wlewowego,
usuniecie z odlewów naddatków obróbkowych,
Rezultatem badań procesu technologicznego odlewania precyzyjnego jest krótka seria prototypowych odlewów endoprotez.

Tabela 1. Parametry technologiczne wykonania wielowarstwowej formy ceramicznej (CM)

Parametry

 

Ciekła mieszanka ceramiczna (LCM)

Pozorna lepkość kinematyczna

LCM [s]

Obsypka - wielkość ziarna

ceramicznego [mm]

Warstwa*

Spoiwo**

Mączka ceramiczna

1

ZKK (+ spumol)***

Krzemian cyrkonu

ok. 70

ok. 0,1 (Molochite) lub krzemian cyrkonu

2

KE

Molochite ·

ok. 20

ok. 0,1 (Molochite)

3

ZKK

Molochite

ok. 60

0,15 – 0,3 (Molochite)

4

KE

Molochite

ok. 20

0,15 - 0,3 (Molochite)

5, 7

ZKK

Molochite

ok. 60

> 0,5 (Molochite)

6, 8

KE

Molochite

ok. 20

> 0,5 (Molochite)

* Łączna ilość warstw n = 8,

** Spoiwa krzemianowe:   ZKK – krzemionka koloidalna (roztwór krzemionki) PH – 9-10,

                                    KE – krzemian etylu (roztwór alkoholowy krzemianki) PH – 2-3,

*** Spumol -  środek obniżający napięcie powierzchniowe CMC,

· Molochite – związek nAl2O3 · mSiO2.

 
« poprzedni artykuł   następny artykuł »
 
Top! Top!