proces technologiczny wykonania endoprotezy okienkowej

Zakład Konstrukcji Maszyn i Inżynierii Biomedycznej
PROCES TECHNOLOGICZNY WYKONANIA ENDOPROTEZY OKIENKOWEJ
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 kinematycznaLCM [s]Obsypka wielkość ziarna ceramicznego [mm]Warstwa*Spoiwo**Mączka ceramiczna1ZKK (+ spumol)***Krzemian
cyrkonuok. 70ok. 0,1 (Molochite) lub krzemian cyrkonu2KEMolochite ·ok. 20ok. 0,1
(Molochite)3ZKKMolochiteok. 600,15 0,3 (Molochite)4KEMolochiteok. 200,15 - 0,3 (Molochite)5,
7ZKKMolochiteok. 60> 0,5 (Molochite)6, 8KEMolochiteok. 20> 0,5 (Molochite)* Łączna ilość warstw n =
8,** Spoiwa krzemianowe: ZKK krzemionka koloidalna (roztwór krzemionki) PH 910,
KE krzemian etylu (roztwór alkoholowy krzemianki) PH 2-3,*** Spumol
- środek obniżający napięcie powierzchniowe CMC,· Molochite związek nAl2O3 · mSiO2.
http://imik.wip.pw.edu.pl/kmib
Kreator PDF
Utworzono 7 March, 2017, 16:32