Il PECM divora i metalli resistenti

Nov 16, 2023

Meno stress, maggiore affidabilità nella produzione medicale

Quando Koninklijke Philips NV aveva bisogno di una lama tagliente sui suoi rasoi elettrici Norelco venduti negli Stati Uniti, gli ingegneri dell'azienda olandese hanno ottimizzato la lavorazione elettrochimica (ECM) per ottenere la qualità e l'affidabilità di cui avevano bisogno. Il processo modificato ideato dagli ingegneri di Philips è ora utilizzato in molti settori al di fuori della cura personale, inclusa la produzione medica.

"Stavano provando moltissimi stampi per produrre matrici così all'avanguardia", ha detto Scott Kowalski, che lavora con due degli ingegneri sul brevetto Philips nel suo ruolo di presidente di RM Group Holdings LLC a Ridgefield, NJ "Hanno preso ECM, che è semplicemente una tecnologia DC (corrente continua) standard, e hanno introdotto un impulso variabile e un'oscillazione che non solo rimuoverebbe il bordo, ma creerebbe il profilo."

Sia l'ECM che la sua forma modificata, la lavorazione elettrochimica di precisione (PECM), vengono lavorati tramite un processo elettrochimico. Le tecnologie vengono utilizzate per scopi diversi e producono risultati significativamente diversi.

"L'ECM sta risolvendo un problema", ha detto Kowalski. "C'è una sbavatura, c'è un vantaggio, c'è qualcosa che il cliente non voleva o non si aspettava. Il PECM offre più valore aggiunto. Stiamo introducendo forme, profili, geometrie", ha aggiunto, sottolineando che l'ECM è stato introdotto circa 50 anni fa fa, mentre il PECM industrializzato esiste solo da circa 10 anni.

ECM Technologies, Leeuwarden, Paesi Bassi, ha descritto il PECM in questo modo: "Durante il processo PECM, il metallo viene sciolto da un pezzo con corrente continua a una velocità controllata in una cella elettrolitica. Il pezzo funge da anodo ed è separato da uno spazio (che può essere piccolo fino a 10 µ) dallo strumento, che funge da catodo. L'elettrolita viene pompato sotto pressione attraverso lo spazio tra gli elettrodi, eliminando così il metallo disciolto dal pezzo. Mentre l'elettrodo si muove verso il pezzo per mantenere una distanza costante, il pezzo viene lavorato nella forma complementare dell'utensile."

Secondo Philips, il PECM è ideale per la gestione dei materiali difficili da lavorare e delle geometrie complesse utilizzate nelle moderne parti medicali e produce le finiture superficiali di precisione richieste dal settore per un uso igienico.

Le leghe resistenti e le superfici superfinite sono ideali per gli impianti medici grazie alla loro sterilità e alla loro biocompatibilità. Il nichel titanio, noto anche come Nitinol, è un'ottima lega per alcuni impianti ossei, ma sarebbe pericoloso se il nichel all'interno entrasse nel flusso sanguigno. I produttori di impianti desiderano superfici superfinite per mitigare questo rischio; le finiture più ruvide si corrodono e si scheggiano più facilmente, il che potrebbe essere estremamente pericoloso per un paziente.

"Esistono numerose applicazioni disponibili per vari impianti e componenti di strumenti chirurgici", ha affermato Don Risko, proprietario di DGR Consulting LLC, Jamestown, Pennsylvania. "Una delle applicazioni più importanti ora sembra essere le suturatrici".

Secondo Risko, che lavora con ECM da quasi 40 anni, le capacità della PECM non sono ampiamente conosciute, in parte a causa dei segreti di produzione gelosamente custoditi nel settore medico e in altri settori. Ciò ha in qualche modo "soffocato" la tecnologia PECM, ha affermato, citando diversi casi di aziende che sviluppano capacità per clienti che vietano la divulgazione, precludendo quindi riferimenti ad essi nelle future proposte di vendita.

Tuttavia, l’uso del PECM è cresciuto nella produzione medica.

"Poiché sono piccole parti soggette a sollecitazioni (durante l'uso), tendono ad essere realizzate con materiali più duri, materiali ad alta resistenza", ha spiegato Bruce Dworak, presidente, Hobson & Motzer Inc., Durham, Connecticut. Produttore di componenti metallici di precisione che fornisce da tempo il mercato dei dispositivi medici, l'azienda ha lavorato attraverso l'evoluzione della tecnologia di sutura e le esigenze poste ai componenti dei dispositivi.

"E quei materiali ad alta resistenza, la loro lavorazione, possono prestarsi al PECM", ha detto Kowalski. "Normalmente otteniamo i materiali che altri produttori (di macchine utensili) non apprezzano."