proces technologiczny wykonania endoprotezy okienkowej
Transkrypt
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