Un micro-usinage parfait permet de sauver des vies humaines

  Grâce au centre d’usinage Kern Micro, le fabricant de matériel médical Admedes Schuessler est en mesure de relever de nouveaux défis dans la fabrication de très haute précision d’outils présentant des formes complexes. Ces outils sont utilisés pour le façonnage d’endoprothèses auto-expansibles dont le diamètre n’est parfois que d’un demi-millimètre avec des épaisseurs de paroi micrométriques.

Bien évidemment, personne ne souhaite devoir un jour utiliser les produits fabriqués par la société Admedes Schuessler GmbH. Mais, si cela devait malgré tout être le cas, ces produits peuvent sauver la vie – ou la qualité de vie. L’entreprise de Pforzheim créée en 1996 est considérée comme le leader mondial des endoprothèses auto-expansibles et des cadres de valvule ; elle réalise ces produits pour des fabricants de matériel médical du monde entier.

Les implants sont fabriqués à partir de l’alliage à mémoire de forme Nitinol. Les structures constituées de cet alliage de nickel et de titane reprennent leur forme d’origine à certaines températures ambiantes, même après des déformations extrêmes. Les implants sont découpés dans des tubes en ­Nitinol au moyen de lasers de haute précision, ou alors des fils en Nitinol sont tressés. Dans les deux cas, on obtient des structures en treillis hautement filigranes et,  pour les deux types d’endoprothèse,  les outils de façonnage sont nécessaires ; les plus complexes de ces outils sont fabriqués par Admedes Schuessler avec les centres d’usinage Kern Evo et aussi, depuis novembre 2013, avec la Kern Micro.  Les dimensions mettent en évidence les exigences  : les endoprothèses les plus fines, telles qu’elles sont utilisées par exemple dans le cerveau, peuvent présenter un diamètre de seulement 0,5 mm avec des épaisseurs de paroi micrométriques.

Surfaces de forme libre complexes et précision maximale

La complexité de la tâche de fabrication est mise en évidence par un exemple d’outil qui est utilisé pour la fabrication d’endoprothèses : la zone de façonnage présente une longueur d’environ 15 centimètres ; présentant une symétrie de révolution dans la partie avant, l’outil progresse dans le sens du fût et varie continuellement dans le cadre d’une forme 3D sur la longueur restante. Des lignes fraisées d’une très grande finesse dessinent une structure en treillis fine sur la totalité de la surface de l’outil.  Plus tard, des fils en Nitinol d’une épaisseur de six à huit microns sont placés dans ces lignes. Mathias Hess ajoute : « Sur la totalité de la longueur de l’outil, l’écart des lignes par rapport à la spécification doit être de 10 microns au maximum en ce qui concerne la position et la profondeur ».

Usinage 5 axes, même pour de grosses pièces

Le défi est encore plus important du fait que tous les outils entrant en contact avec les endoprothèses doivent être exclusivement fabriqués à partir de nuances spéciales d’acier inoxydable. L’exemple d’outil met en évidence quelques uns des défis ne pouvant être relevés de manière optimale par ­Admedes Schuessler que grâce à la Kern Micro. C’est principalement l’usinage simultané à 5 axes qui est déterminant ici. Cela permet à l’entreprise de fraiser rapidement et sans problème des surfaces de forme libre. « La Kern Micro travaille avec une stabilité de marche maximale. La machine est robuste et stable ; elle permet des vitesses de rotation de broche élevées et nécessaires pour nos micro-fraises dont le diamètre est de l’ordre d’un dixième de millimètre, explique Mathias Hess. De plus, on obtient des surfaces extrêmement lisses. La commande Heidenhain a permis un raccordement sans aucun problème au système FAO ». Une autre caractéristique importante citée par le chef du service construction d’outillages est « la précision extrêmement élevée, même en fonctionnement continu, qui n’est pas obtenue avec d’autres machines ».

Précision extrême durable : la gestion thermique de la Kern Micro régule la température avec une précision de plus/moins deux centièmes de degré

Cette continuité est surtout très importante car les outils d’Admedes Schüssler sont en partie si complexes que la machine doit parfois travailler jusqu’à 40 heures de façon ininterrompue sur une seule pièce. « Si pour les cinq derniers dixièmes de millimètres de l’usinage, la température et les cotes ’’échappent au contrôle’’, la pièce est alors un rebut et 39 heures d’usinage auront été effectuées pour rien », selon Mathias Hess qui ajoute : « Pour avoir cette constance nécessaire, je fais confiance à 100 % aux machines Kern. Tous les matins, j’arrive dans l’entreprise sans avoir le ventre noué par la peur de la survenue d’incidents durant la nuit ».

Des températures constantes dans la machine

La stabilité thermique élevée du centre de fraisage contribue également de façon décisive à sa précision durablement élevée. La gestion innovante du refroidissement permet de maintenir toutes les températures dans le centre d’usinage à un niveau constant. En outre, le constructeur de machines accorde une grande importance à l’utilisation exclusive de composants de haute qualité ; un grand nombre de ces composants sont installés dans la machine de manière antivibratoire. Egalement,  les masses en mouvement sont réduites, ce qui a une influence favorable sur la gestion de l’énergie et sur la dynamique de la machine.

Du fait de l’usinage souvent long et complexe avec de nombreux outils, une autre propriété de la « Micro » représente un énorme soulagement pour Admedes ­Schuessler. Directement sur la machine, on trouve « un compartiment à outils extrêmement pratique, comme je n’en avais encore jamais vu jusqu’ici »,  explique Mathias Hess élogieusement. Un compartiment à la fois compact et disposé de façon bien ordonnée et peu encombrante, directement contre le corps de machine. Ainsi, il n’est pratiquement pas nécessaire de disposer d’un espace d’installation supplémentaire, et la machine offre malgré tout un espace suffisant pour environ 100 outils. De plus, les palettes, sur lesquelles se trouvent les outils, peuvent également être équipées en externe. Ainsi,  si on utilise régulièrement le même jeu d’outils, il est possible d’équiper une ou deux palettes avec les outils nécessaires pour le produit ; « il ne me reste plus qu’à mettre en place les palettes complètes », comme le décrit le chef du service de construction d’outils.

.

« Rapid Response », un service qui nécessite une fabrication rapide des outils

La fabrication d’outils interne est un élément important du service appelé « Rapid Response » par Admedes Schuessler. Rapid Response signifie que les clients reçoivent un prototype de la part d’Admedes ­Schuessler, et ce 48 à 72 heures après avoir fourni la géométrie et d’autres informations pour un nouveau concept ou pour un nouveau design.

C’est pour cette raison que Mathias Hess a investi dans la Kern Micro et se montre très satisfait de sa décision. Entretemps, l’idée a toutefois germé de l’intégrer également dans la production en série. Techniquement, c’est réalisable. Seules les capacités ne le permettent pas, car les seuls outils et les dispositifs sollicitent les capacités de la machine à tel point  qu’il ne reste plus de capacités pour une fabrication en série. C’est pour cette raison qu’Admedes Schuessler utilise les bons contacts qu’il entretient avec Kern Microtechnik et fait fabriquer ses micro-boîtiers de pompe de haute précision destinés à être implantés par le service de fabrication sur commande de l’entreprise de Haute Bavière.

Suivi durable de la part de Kern

La collaboration durable et de qualité avec Kern est importante pour l’entreprise de matériel médical, car « le passage d’une machine de fraisage CNC normale à une Kern constitue un pas de géant », selon ­Mathias Hess. Afin de pouvoir exploiter de façon optimale toutes les nouvelles possibilités, les collaborateurs doivent apprendre beaucoup de choses. Pour ce faire, ils sont assistés continuellement par Kern. Des conseillers du fabricant de machines sont toujours aux côtés des collaborateurs en ce qui concerne la stratégie d’usinage, la programmation FAO et les outils spéciaux d’usinage par enlèvement de copeaux. Car,  outre la prétention de tendre vers la précision et la qualité sans faire de compromis, la philosophie d’entreprise de Kern comprend également l’assistance à vie. En conséquence, les collaborateurs de Mathias Hess ont toujours suivi des formations de perfectionnement chez Kern. Admedes Schuessler avait déjà pu apprécier cette assistance après l’achat de la Kern Evo. Car Hess en est persuadé : « pour un opérateur, c’est le top du top de travailler avec une machine Kern ».

N° 76 Avril 2016