La tribofinition ou le moyen d’obtenir une finition irréprochable des implants

Plus que par le passé, les ingénieurs de fabrication prêtent aujourd’hui une attention particulière à la surface de finition. Ceci est particulièrement vrai concernant les implants orthopédiques par exemple, tels que les composants du fémur, dont la durée de vie dépend principalement de la surface de finition. Pour atteindre les niveaux de qualité exigés, la tribofinition apparaît comme un moyen incontournable.

La Tribofinition est un terme décrivant un procédé mécanique durant lequel les pièces sont placées dans une cuve de travail avec des abrasifs ou des média de polissage. En introduisant une énergie vibratoire ou rotative, les pièces et les média sont constamment  « frottés »  les uns contre les autres, ce qui produit un effet de rectification ou de polissage sur les surfaces à traiter. De plus, durant le procédé de finition, de l’eau et du  savon  sont introduits en continu dans la cuve de travail pour nettoyer la charge pièces/média et éliminer ainsi les contaminants constitués principalement de media, de particules métalliques ou d’autres comme l’huile par exemple. Généralement pour le polissage, il y a aussi des procédés de superfinition à sec sans phase humide.

Les équipements de tribofinition les plus communs sont principalement les vibrateurs circulaires et linéaires, les machines à force centrifuge, les machines de Smuritropie et les moyens de traitement des eaux usées.

Méthodes de tribofinition pour implants orthopédiques

Il n’existe pas qu’une seule méthode de tribofinition pouvant être utilisée sur la large gamme de composants et d’implants orthopédiques. Le but à atteindre en termes de surface de finition, les quantités à traiter, la prise en compte des coûts et, par-dessus tout, la qualité de la surface globale déterminent le choix en termes de procédure, de machine, de produit et de composé.

Fréquemment, le processus de finition consiste en plusieurs étapes : traitement agressif, préparation fine et polissage. Plusieurs exemples sont caractéristiques comme le vibrateur circulaire, utilisé pour des pièces relativement petites, n’étant pas abimées par le contact des pièces entre elles, le vibrateur linéaire, utilisé pour les pièces les plus longues/ larges non abimées par le contact des pièces entre elles ou encore la machine à force centrifuge . Considérant l’élimination agressive des métaux, cette machine est idéale pour l’ébavurage et l’arrondissement des arêtes vives. Elle est utilisée pour traiter des pièces de petite à moyenne taille n’étant pas abimées par le contact des pièces entre elles.

Enfin, les machines de smuritropie sont exclusivement utilisées pour des pièces délicates ou de haute valeur ajoutée , qui ne doivent pas se toucher entre elles pendant le traitement. Ces dernières années, la smuritropie a remplacé beaucoup de systèmes de polissage robotisés pour les implants orthopédiques.

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Comment arriver à une qualité de finition optimale ?

La tribofinition est une technologie empirique qui requiert la considération de nombreux  et différents facteurs tels que les pièces à traiter, la matière, la géométrie, la surface de finition désirée, la quantité à produire, le facteur d’hygiène et les réglementations environnementales. Le développement de cette technologie est un processus itératif et complexe.

Il faut avant tout développer une réelle communication entre fabricants d’implants et fournisseurs d’équipements de traitement. Parce que les nombreux fabricants d’implants suivent leur propre philosophie en termes de design et de conception, les implants peuvent varier d’un fabricant à l’autre. Par exemple, les fémurs peuvent avoir une géométrie différente. Une communication intensive entre les fabricants d’implants et les fournisseurs d’équipements de traitement peut contribuer à limiter les changements de conception, ce qui facilite grandement le traitement de surface des pièces, sans compromettre leur fonctionnalité. Cette même exigence de communication s’applique aux fournisseurs. Suffisamment anticipée, elle contribue à une situation « gagnant-gagnant ». Plus important encore, elle améliore la qualité du produit fini.

Autre aspect important, les essais. En règle générale, le plus adapté et le plus  économique des traitements est le résultat de nombreux essais. Ces essais déterminent la combinaison optimale de la machine, du produit, du composé et du traitement des effluents. Bien sûr, une réelle communication entre fabricants d’implants et fournisseurs d’équipements de traitement est absolument essentielle. Seuls les fabricants d’implants peuvent fournir une évaluation réaliste des essais passés ou en cours et déterminer la ligne directrice pour les essais à venir.

Enfin, la manipulation du matériel et l’automatisation ; une fois le processus de traitement déterminé, le fabricant d’implants doit déterminer la méthode de gestion des problèmes de manipulation du matériel. Il peut choisir entre un système de finition manuelle, partielle ou entièrement automatisée.

Contribution issue de :
Matériaux et Procédés pour l’orthopédie
www.orthomaterials.com

N° 74 mars 2016