Caso de estudio:

Estampado de titanio

Nuestro equipo de expertos colaboró con un importante fabricante de componentes médicos para ofrecer una solución rentable que superó las expectativas de precisión y cumplimiento.

El tamaño pequeño de los estampados de titanio, más pequeño que una hoja de bisturí, demuestra las capacidades de precisión necesarias para que el producto sea un éxito. Nuestros expertos en ingeniería, diseño y producción combinaron el pensamiento innovador con tecnologías avanzadas para fabricar una Part of Something Greater.

¡No puedo creer que sea un estampado!

AngioLink, un proveedor de dispositivos médicos innovadores para el manejo del acceso vascular, buscaba penetrar en el mercado de sellado vascular en rápido crecimiento con un nuevo producto que cerraría rápidamente los vasos con solo apretar un gatillo. El dispositivo inserta una grapa de titanio de 3 mm, que primero se expande para maximizar el área que requiere sellado, luego se cierra.

La fabricación de la grapa planteó un desafío importante debido a las características de formación de titanio, el tamaño pequeño y la forma compleja de la pieza, y las tolerancias en las dimensiones clave. La compañía consideró mecanizar la pieza, pero eso sería muy costoso para los volúmenes que AngioLink anticipó. OKAY les mostró las ventajas de una solución estampada.

Superando los desafíos de trabajar con titanio

El proceso de Producción de Prototipos Comprobados® de OKAY, utiliza los mismos conceptos, secuencia de operaciones, herramientas y dirección, que se utilizarían en la herramienta de producción. La replicación del proceso de fabricación de estampado durante la etapa de prototipo minimiza los costosos cambios posteriores en el proyecto que no habrían sido identificados mediante el mecanizado u otros métodos de creación de prototipos. La resistencia de los componentes, el agrietamiento, el acabado de la superficie, la condición de los bordes y la capacidad de tolerancia se evalúan y verifican. Las diferencias entre el moldeo por inyección de metal, el mecanizado y el estampado se ven afectados por estos factores.

El titanio es muy trabajable en frío, pero es extremadamente abrasivo, blando y pegajoso, y tiene una mayor resistencia que otros metales recocidos que poseen bajo contenido de carbono. Requiere más atención a la recuperación elástica en comparación con otros materiales: exhibe aproximadamente un 25% más de “recuperación elástica” debido a su módulo elástico más bajo, y tiende a agudizarse más fácilmente que los aceros, por lo que los diseños de herramientas deben modificarse apropiadamente.

Otro desafío de estampar titanio es su susceptibilidad a pegarse a las superficies de las herramientas. “A veces esto tiene un efecto como el papel de lija donde simplemente se desgasta y hace que se acumulen partículas arenosas en las herramientas”, dice Shawn Russell, vicepresidente de I+D e ingeniería de OKAY. Otras veces, la recolección de las herramientas realmente sujetará el material, estirando las características de la grapa fuera de tolerancia. Estas condiciones son causadas por el calor y la fricción.

Para mitigar todos estos problemas, OKAY desarrolló herramientas con radios de limpieza muy generosos en los moldes y punzones y acabados superficiales de 5 micro o menos. Además, la lubricación del troquel creó una barrera entre la parte de titanio y el material del troquel.

Superando los desafíos del pequeño tamaño básico

Otro desafío con estampar la grapa es su tamaño. Por ejemplo, las patas cortas se destripan por todas partes con una ranura en el medio, dejando el ancho de la línea un poco más grande que el grosor del material. Típicamente, las operaciones de estampado requieren áreas en blanco que son mayores que el grosor del material. Esto requiere técnicas especiales de sujeción y guía en la herramienta. Las puntas de la grapa son muy críticas para sostener, guiar y apoyar. estas puntas se mantienen a +/- 0.0002 ″ (.005 mm) de radio esférico máximo, un punto casi perfecto. “Muchas personas creen que los estampados deben mantener el grosor del material en todo el componente. Sin embargo, las operaciones de acuñación, estampado y extrusión se pueden usar para formar características complejas en un producto estampado ”, dice Russell.

La forma de la grapa crea un desafío de formación único al intentar mantener la estabilidad dimensional. La forma distintiva tiene las ocho patas interconectadas en la parte superior, y el radio de curvatura de cada pierna no tiene relieve a su alrededor donde se conecta con el cuerpo principal. Esto da como resultado que una parte de cada radio de curvatura caiga parcialmente dentro del área plana superior, lo que causa interferencia con el radio de curvatura de las patas vecinas. Esto provoca una falta de aislamiento y control de las patas largas previamente formadas, cuando se forman las cuatro patas cortas. Los ingenieros de OKAY superaron esto con una secuencia de herramientas de formación rotativas, que configuraron cada curva de forma independiente.

La grapa tiene patas dobladas que representaron un desafío para diseñar el troquel progresivo. OKAY diseñó un sistema de estación de transferencia para formar y expulsar la pieza de las herramientas. Transfiere la pieza hacia y desde 6 estaciones de herramientas y expulsión de piezas.

El desafío de fabricar según estándares médicos

Casi todas las aplicaciones médicas para componentes de titanio estampados requieren que estén libres de rasguños, mellas y rebabas. Los refinados diseños de herramientas de troquel progresivo de OKAY pueden minimizar o eliminar estas condiciones. Un ejemplo es el uso de la acuñación. La acuñación utiliza un punzón y una matriz para comprimir las rebabas en el borde del material, eliminando la necesidad de operaciones de desbarbado secundarias. El movimiento vibratorio o de barril o un proceso de electropulido también pueden eliminar rebabas y mejorar la calidad de la superficie.

Como la grapa es un dispositivo implantable, las piezas requieren limpieza. OKAY desarrolló un método patentado para quitar las grapas directamente de las herramientas de troquelado progresivo, enviándolas a través de un sistema de “descarga” y luego cargando automáticamente en el empaque. El embalaje se incorpora directamente al proceso de ensamblaje del cliente.

“OKAY proporcionó a AngioLink la experiencia y orientación adecuadas para enfrentar el desafío de estampado de nuestro dispositivo  desde la etapa inicial del prototipo hasta la producción final de la herramienta. Su personal es extremadamente eficiente, profesional y está comprometido con el concepto del equipo cliente-proveedor para la resolución de problemas “, dice Bob LaFerrara, Director de Operaciones de AngioLink.

Equipo dedicado, personal y recursos que lo llevan al mercado más rápido. Conoce más.