http://www.made-in-europe.nu/images/stories/artikelen/04-04 DIETERLEkl.jpg

Toeleveranciers aan de automotive weten inmiddels net als hun collega’s die aan de semiconductorindustrie leveren, wat economische cycli zijn. De automobielindustrie heeft hard op de rem getrapt. De vooruitzichten blijven vooral wie in West Europa opereert gematigd. Zijn er alternatieve markten? Ja. De medische industrie. Maar hoe verspaan je de in die markt gangbare materialen zoals titaan en kobalt-chroom legeringen?

“De medische industrie is een groeimarkt en conjunctuur onafhankelijk”, zegt Bernd Heuchemer van Siemens. Mensen worden ouder, willen langer fit blijven, medisch-technisch kan er steeds meer. Ingrediënten voor een booming markt. Alleen al de markt voor prothesen en apparaten groeit volgens onderzoekers de komende jaren met zo’n 8 procent per jaar. Niet voor niets schenkt de organisator van de Metav 2010 dit jaar extra aandacht aan de kansen in de medische industrie, onder de noemer Metav meets Medical. “Ook in de huidige crisis is de medische industrie een goede klant gebleven”, zegt Wilfried Schäfer, directeur van de VDW (de koepel van Duitse gereedschapmachinebouwers), de organisator van de Metav.

Overzichtelijke markt

Hier liggen kansen voor de verspanende industrie. Vooral in orthopedische producten, meent Bernd Heuchemer van Siemens. “Daar zit veel metaalbewerking in.” Een ander interessante deelmarkt vormen de instrumenten. Wereldwijd is de markt goed voor 17 miljard euro omzet per jaar, die grotendeels verdeeld worden onder 7 grote spelers, 13 first tier suppliers en nog eens zo’n 500 kleinere toeleveranciers. Waarom de groep bedrijven relatief klein is? Heuchemer denkt dat het alles te maken heeft met de hoge eisen, niet eens zozeer aan de producten, vooral aan het hele proces daarom heen. “De eisen aan tracing en trackability zijn zeer hoog. Dat schrikt bedrijven af”, weet de Siemens-directeur. Je moet de hele keten beheersen om in de medische sector succesvol te zijn.

Materialen en gereedschappen

Qua materialen gaat het in deze sector vooral om kobalt-chroom legeringen en titaanlegeringen. De eerste zijn slijtvast, corrosiebestendig en zeer stabiel; de tweede groep vooral licht. Het verspanen van deze materialen heeft zijn specifieke kanten. Kobalt-chro om legeringen kunnen een aanslag betekenen op de gereedschappen als de snijkanten niet exact goed gepositioneerd zijn. De legeringen hebben daarnaast de neiging om op het snijvlak abrassiefslijtage te veroorzaken. Bij het verspanen van titaan komt het vooral aan op de juiste snijkantgeometrie die voor een gunstige spaanvorming moet zorgen. Een ander nadeel van het verspanen van titaan is dat het onder invloed van de hoge temperatuur chemisch kan reageren met de stoffen in de snijplaatjes. Daarnaast wordt de warmte tijdens het verspanen van titaan vooral afgevoerd via het gereedschap, omdat het materiaal zelf slecht de warmte geleid. Een reden te meer om op te letten op de goede spaanvorming. Verspaners kunnen goede gereedschappen vinden bij bedrijven die aan de lucht- en ruimtevaart toeleveren. Hier werkt men al langer met deze materialen. Voor beide materialen, zowel kobalt-chroom- als titaanlegeringen, geldt dat de juiste snijparameters essentieel zijn. Snijsnelheid en voeding moeten aangepast worden om tot een goede standtijd van de gereedschappen te komen.

Standtijdverlening

Speciale coatings zorgen doorgaans voor een verlenging van de standtijd van de gereedschappen. Let echter op: kies alleen gereedschappen met een zeer dunne coating, omdat anders de geometrie van de snijkanten te zeer beïnvloed wordt wat weer een negatief effect heeft. Laagdikten van 0,7 tot 1 µm zijn doorgaans goed, bij een hardheid van 3300 HV. Volgens Michael Dieterle, directeur van Otto Dieterle Spezialwerkzeuge, gebruiken verspaners bij het bewerken van titaan vaak ongecoate gereedschappen, juist omdat men de geometrie van de snijkant zo min mogelijk wil beïnvloeden. Zijn ervaring is echter dat een dunne coating  en het fijnstralen vooraf tot een wezenlijke verlening van de standtijden kunnen leiden. “Een meervoudige verbetering”, benadrukt hij.

Andere kennis nodig

Ook bij Gühring, de gereedschapfabrikant, wijst men op de inzet van speciale gereedschappen voor het frezen van titaan- en chroomlegeringen. “Extreem harde en slijtvaste coatings, samen met speciaal ontwikkelde snijkantgeometriën, zijn noodzakelijk in de medische industrie”, zegt Kristof Löhle, bij Gühring verantwoordelijk voor de gereedschappen voor de medische industrie. Hij benadrukt dat je niet de ervaringen uit andere sectoren zomaar kunt overzetten naar het verspanen voor medische producten. “Je hebt speciale kennis nodig. Er gelden bij deze materialen andere parameters. Van zowel de operators als de machines worden de hoogste precisie en proceszekerheid verlangd.”

Koeling

Sabine Hopf, bij Iscar Germany verantwoordelijk voor de medische sector, wijst op nog een ander belangrijk punt: de koeling. Bij het verspanen van materialen zoals titaan komt het op goede koeling aan, het liefst zo dicht mogelijk bij de snijzone. “Niet alleen voor de koeling, ook voor een betere afvoer van de spanen, zeker bij het frezen van titaan.” Regelmatig passen de machinebouwers hun koelsmeersystemen aan om met hogere druk te kunnen werken.