Témata
Reklama

Výrobci zdravotnických implantátů se zaměřují na keramické materiály

Prakticky každý důležitý výrobce zdravotnických implantátů aktivně zkoumá možnosti výroby různých nejběžnějších implantátů z keramických materiálů. Keramické materiály jsou pro použití na implantáty perfektní. Oproti kovům či polymerům poskytují mnohem vyšší pevnost, odolnost vůči oděru, hladký povrch a biokompatibilitu. Keramické materiály však mají jednu výraznou nevýhodu: velmi těžko se obrábějí.

Při zmínce o keramice si většina lidí vybaví talíře nebo hrníčky, které se snadno rozbijí při dopadu na tvrdý povrch. To však není případ průmyslových a zdravotnických keramických materiálů. Ty jsou totiž mnohem odolnější, s mnohem větší hustotou, a proto nejsou tak křehké (a bohužel tak snadno obrobitelné běžnými metodami). Naštěstí existuje řešení – laser.

Reklama
Reklama
Reklama
Rentgenový snímek kolenních kloubů

V tuto chvíli se produkuje pouze velmi malé množství keramických implantátů. Mají většinou jednoduchý tvar, protože se vyrábějí na bruskách s diamantovými kotouči, které mají omezené možnosti, co se týče různých kontur, kapes a dalších složitých tvarů obráběných součástí.

Samotné broušení je velmi pomalý proces a výroba je proto nákladná. Z toho vyplývá, že implantáty jsou extrémně drahé. Natolik, že si je vybere jen mizivé procento pacientů, většina zvolí dostupnější kovové implantáty.

Většina implantátů se dnes vyrábí z titanu, chromkobaltové nebo nerezové oceli. Nejčastějšími implantáty jsou pak kolenní a kyčelní náhrady, ale využívají se také stehenní, kloubní a holenní implantáty. Průměrná životnost kovových implantátů závisí na jejich použití. Čím více je život příjemce aktivnější, tím dříve se implantát opotřebuje. V některých případech se může jednat o pouhých 10 let, u méně aktivních osob pak až 25 let. Znamená to, že u mladších příjemců kovových implantátů by bylo pravděpodobně nutné během jejich života jednou či dvakrát implantát vyměnit. Nutno podotknout, že rehabilitace po těchto typech ortopedických operací, jako jsou nahrazování kolene či kyčle, je velmi bolestivá a trvá velice dlouho.

Nyní uvažujme o keramických implantátech, jejichž životnost je průměrně 75 let – v zásadě celý život. Příjemce by absolvoval pouze jednu operaci a pouze jedno období nutné k zotavení. Navíc by došlo k naprosté eliminaci otěru, který vzniká při opotřebovávání kovových implantátů a který způsobuje vnikání cizích částic do těla.

Na druhou stranu je jasné, že žádné z výhod keramických materiálů nebudeme moci využívat, dokud nebude možné materiály obrábět při nižších nákladech, což povede k jejich větší finanční i časové dostupnosti. Proto v současné době výrobci, univerzity a další výzkumná zařízení zkoumají a testují nejrůznější přístupy, jak úspěšně obrábět keramické materiály za využití běžných obráběcích strojů. A technika využívající laser se zatím zdá velice slibnou.

Klíčovými vlastnostmi tohoto úsporného procesu obrábění keramických materiálů jsou speciálně navržené břitové destičky a radiální použití laseru připojeného na multifunkční obráběcí stroj. Stroj naprosto přesně zaměřuje paprsek laseru na místo před břitovou destičku, čímž změkčuje materiál součásti a ta se pak snadněji obrábí.
Mezi technologie obrábění snažící se dosáhnout nákladově efektivního obrábění keramických materiálů patří polykrystalický diamant (PCD) a kubický nitrid bóru (CBN). CBN ukazuje velký potenciál hned v několika aplikacích v keramických materiálech. Navíc jsou na obrábění keramiky testovány nástroje z extrémně tvrdého karbidu.

V současnosti je díky obrábění s využitím laseru možné úspěšně obrábět, frézovat a závitovat keramické materiály jako nitrid křemíku, zirkon a oxid hlinitý. Ale co je nejdůležitější, systém zvyšuje životnost nástrojů a zároveň snižuje dobu nutnou k obrábění těchto materiálů, navíc umožňuje obrábět součásti, které by dříve vyrobit nebylo možné.

Organizace vyvíjející techniky obrábění s využitím laseru budou nadále získávat další zkušenosti s procesem obrábění keramických materiálů a bude dosaženo také velkých pokroků v použití keramiky ve zdravotnictví stejně jako v dalších oborech, jako jsou součásti motorů automobilů či letadel a ložiska. V tuto chvíli je však stále ještě nutné nadále testovat, abychom lépe porozuměli přípravě břitů obráběcích nástrojů a chemickým reakcím mezi nástroji a specifickými keramickými materiály. Dalším testováním dojde také k efektivnějšímu využití laseru, aby rychleji zahříval keramické materiály a také byl přesnější při zaměřování míst součásti, která je třeba zahřívat.

Pokud se bude metoda využívající laser rozvíjet v současném tempu, mohlo by obrábění keramických materiálů postupně nahradit diamantové kotouče stejným způsobem, jakým soustružení nahradilo broušení před dvaceti lety. A přestože je tato metoda stále ještě v plenkách, na cestě za snížením nákladů na obrábění zdravotnických implantátů a součástí z průmyslových keramických materiálů již bylo dosaženo zásadního milníku.

Don Graham

Zdroj: MEPAX

Reklama
Firmy
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Pro cestu na ISS se chystají české experimenty, ikonické artefakty i národní symboly

Devátý ročník největšího tuzemského festivalu kosmických aktivit Czech Space Week nabízí od 2. do 8. listopadu bohatý program pro veřejnost, studenty, odborníky i firmy a propojuje český kosmický sektor s připravovanou misí na Mezinárodní kosmickou stanici (ISS). Na tiskové konferenci byly poprvé oficiálně odhaleny předměty, které mají v příštím roce zamířit s českým astronautem Alešem Svobodou na ISS a nést s sebou příběhy české historie, kultury, sportu, vědy a techniky. Jejich výběr vychází z více než tisícovky návrhů veřejnosti a zahrnuje také návrhy koordinujících rezortů a Aleše Svobody. Předvybrané předměty nyní čeká schválení a technické posouzení ze strany mezinárodních partnerů mise ESA, NASA a Vast.

Ve středních Čechách začala výroba nejžádanějších léčiv současnosti

Dánská farmaceutická společnost Novo Nordisk, působící na českém trhu již více než třicet let, investovala přes 8 miliard korun do výrobního závodu ve středočeské Bohumili. V tomto závodě se tak nyní spouští inovativní farmaceutická výroba, postavená na zdejší vysoce kvalifikované pracovní síle a dlouholeté tradici výroby proteinů.

Mendel festival 2026 v Brně

Tradiční Mendel festival i letos propojil vědeckou komunitu, akademická pracoviště a širokou veřejnost. Týdenní program věnovaný odkazu zakladatele genetiky Gregora Johanna Mendela přilákal do jihomoravské metropole tisíce návštěvníků a ukázal, jak klíčová je srozumitelná popularizace výzkumu a vývoje pro celou společnost.

Výroba obráběcích strojů v Evropě klesla

Evropský sektor výrobních technologií má za sebou náročný rok 2025 poznamenaný slabou poptávkou a sílící globální konkurencí. Podle aktuálních údajů, které projednal Hospodářský výbor Evropské asociace výrobních technologií Cecimo na svém zasedání v Basileji, čelí evropský průmysl postupnému oslabování své globální pozice. Výhled pro rok 2026 sice naznačuje mírnou stabilizaci, avšak cesta k plnému zotavení zůstává kvůli přetrvávajícím strukturálním tlakům velmi křehká.

Ferrari Luce: Budoucnost z Maranella s rukopisem Jonyho Ivea

Italská automobilka Ferrari otevírá novou kapitolu své historie představením designu interiéru a názvu svého vizionářského plně elektrického sportovního vozu Ferrari Luce. Tento model, jehož jméno v italštině znamená „světlo“ či „osvícení“, symbolizuje strategické zaměření značky na budoucnost a novou éru, v níž se technické know-how pojí s nekompromisní vizí. Vývoj probíhal v San Franciscu ve spolupráci s kreativním kolektivem LoveFrom, který založili designéři Sir Jony Ive a Marc Newson. Spolupráce trvající již pět let měla za cíl vytvořit automobil, který ctí legendární dědictví Ferrari, ale zároveň přehodnocuje každý detail od materiálů až po uživatelský zážitek.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě a mnoho dalších benefitů....  již 30 let zkušeností s odbornou novinařinou
Předplatit