Polissage efficace des instruments médicaux

L’acier répond le mieux aux exigences spécifiques de la technologie médicale à de nombreux égards. Les instruments médicaux en acier sont donc utilisés dans presque tous les domaines de la santé. Par exemple, en

Orthopédie : pour les implants tels que les plaques osseuses, les vis et les broches pour la réparation de fractures, les articulations artificielles,

Cardiologie : pour les stents, valves cardiaques de remplacement et autres dispositifs pour interventions cardiaques,

Endoscopie et diagnostic : pour forceps, sondes et pinces pour diverses procédures diagnostiques et, enfin et surtout, en

Dentisterie : pour miroirs, pinces, sondes et forets.

L’acier est bien sûr également utilisé pour les équipements externes et les dispositifs de haute qualité tels que les appareils de dialyse et les ventilateurs.

Les produits médicaux sont, par définition, destinés à être utilisés sur des êtres humains et agissent « principalement physiquement ». Les aciers médicaux doivent être dotés d'une durabilité exceptionnelle et présenter des propriétés particulières telles que la résistance à l'usure (voir ci-dessous). Des installations de production modernes garantissent une qualité élevée et constante. Ces aciers répondent aux normes médicales les plus strictes et sont certifiés selon les normes ISO et ASTM, par exemple.

Deux types d’aciers médicaux

En principe, deux types d’aciers médicaux spéciaux sont utilisés dans la technologie médicale : le premier est l’acier médical, également appelé acier chirurgical ; le second est l’acier pour implants ou prothèses. Ces types d'acier se distinguent par leurs procédés de fabrication, leurs compositions (alliages) et leurs propriétés chimiques et mécaniques. Examinons tout d’abord l’acier médical ou chirurgical :

Acier médical – extrêmement dur et résistant à l’usure

L'acier utilisé pour les instruments médicaux est principalement (environ 80 %) de l'acier inoxydable martensitique, fabriqué par un processus de production spécial appelé « transformation martensitique ». En d'autres termes, un refroidissement très rapide au cours du processus de fabrication entraîne une modification structurelle de l'austénite - l'expansion subséquente de l'austénite engendre un acier extrêmement dur. D'autres éléments tels que l'azote, le nickel, le chrome et le molybdène sont ajoutés et influencent également les propriétés de l'acier.

L'acier martensitique doit répondre à des exigences particulières imposées par le secteur des technologies médicales. Sa dureté exceptionnelle mérite d’être mentionnée ici. Il présente une résistance extrêmement élevée et ne s'use pas, même dans des conditions difficiles. La plus grande rigidité possible est également importante pour que les lames, par exemple, restent affûtées longtemps, même en cas d’utilisation intensive. Cela permet une coupe précise.

Une résistance élevée à la chaleur et aux acides est nécessaire pour supporter des stérilisations quotidiennes après utilisation, par exemple dans les salles d’opération. Et bien sûr, les instruments doivent être résistants à la rouille, car le corps humain est presque entièrement composé d’eau. L'utilisation de l'acier inoxydable est donc indispensable, car il ne se corrode pas et, selon l'alliage, il a même un effet antibactérien, ce qui garantit une hygiène maximale.

À propos de l’hygiène : La plupart des instruments médicaux sont chromés. Et pas seulement parce que c'est plus joli. Mais surtout parce que le chrome garantit une surface résistante aux rayures qui reste toujours hygiénique. Dans le cas contraire, même les plus petites rayures pourraient devenir un terrain propice à la prolifération de bactéries.

Acier pour implants – résistant et (bio)compatible

Les implants sont principalement fabriqués en aciers inoxydables qui subissent un processus de fabrication austénitique spécial, tel que le processus de refusion sous laitier électrolytique. Ces aciers sont particulièrement purs, exempts de contaminants métalliques et se caractérisent par une résistance à la corrosion et une biocompatibilité élevées, ce qui les rend idéaux pour une utilisation à haut risque chez l'humain.

Les matériaux des implants doivent répondre à un large éventail d’exigences pour résister aux propriétés spéciales du corps humain. L'acier doit impérativement présenter d'excellentes propriétés mécaniques, telles que la résistance, et s'intégrer le mieux possible dans les tissus biologiques, ce que l'on appelle la bioadhésion. Outre la résistance à la corrosion déjà mentionnée, qui est absolument nécessaire dans « le milieu humide » du corps humain, l’acier pour implants doit également être résistant aux acides, par exemple. Le corps produit en permanence des acides qui, bien qu'ils soient généralement neutralisés directement par des bases, peuvent néanmoins attaquer le matériau. Pour cette raison, les implants sont souvent recouverts d’une couche d’agents antibactériens pour prévenir les réactions immunitaires. Il en va de même en ce qui concerne la biocompatibilité : L'acier prothétique ne doit pas provoquer de réactions de corps étrangers ; il doit pouvoir être intégré au métabolisme. Grâce à l’excellente biocompatibilité de l’acier, ceci n’est pas un problème.

Le titane est un autre matériau dominant dans la fabrication des implants. Certains alliages de ce métal léger présentent une résistance très élevée et obtiennent d'excellents résultats en termes de bioadhésion, c'est-à-dire qu'après un certain temps, le corps peut assimiler complètement le matériau dans la structure osseuse. Cependant, le titane est également beaucoup plus cher que le matériau destiné aux implants en acier et très exigeant dans le processus d'usinage, voir ci-dessous.

Les propriétés et les méthodes d'essai des matériaux métalliques inoxydables formables à froid pouvant être utilisés dans la fabrication d'implants chirurgicaux ont été définies par l'UE dans la série de normes ISO 5832 « Implants chirurgicaux – Matériaux métalliques ».

La rectification des instruments et implants médicaux présente certains défis spécifiques au matériau et au produit (final), notamment :

Précision : Les tolérances de rectification des dispositifs médicaux, dont les angles et les contours sont souvent très étroits, sont parfois extrêmement limitées. Même les écarts les plus infimes peuvent altérer les performances ou, dans le pire des cas, mettre en danger la sécurité du patient. Il est donc indispensable de procéder à un usinage de haute précision. Les instruments nécessitent également des arêtes de coupe très tranchantes et sans bavure.

Dureté du matériau : L'acier médical, en particulier, est conçu pour délivrer résistance et solidité. Il est donc relativement exigeant en termes d'usinage. Sa rectification implique notamment un dégagement de chaleur plus important, des vibrations, du bruit et une usure accrue des grains. Les instruments médicaux, ainsi que les implants, sont donc souvent rectifiés à l’aide d’abrasifs structurés. Parce que : Ils garantissent l'état de surface souhaité malgré des taux d’enlèvement de matière importants.

Dégagement de chaleur : Le meulage (fin) des aciers médicaux et des aciers pour implants génère de la chaleur qui peut altérer la structure du matériau et entraîner des déformations et des décolorations. Une coupe aussi froide que possible est donc souhaitable.

État de surface : En définitive, dans la rectification d'instruments médicaux et d'implants, l'objectif ultime est l'obtention d'un état de surface exceptionnel et de grande qualité : aussi lisse que possible, sans rayures, rainures ou déplacements de matière. En général, une surface lisse, polie et brillante est souhaitée pour garantir la stérilité et prévenir la contamination et la corrosion. L’objectif est toujours d’obtenir un aspect irréprochable, uniforme et reproductible malgré un enlèvement de matière important.

Les instruments et implants médicaux sont généralement traités par polissage manuel, c’est-à-dire soit sur le backstand/bloc de polissage, soit sur la bande de polissage manuelle, soit à l’aide d’un outil électroportatif. XELERION a été spécialement développé et optimisé pour ces types de processus de polissage.

Dans la production de courroies, les grands fabricants font de plus en plus appel à la rectification robotisée pour obtenir les résultats les plus constants possibles. En raison de son comportement de polissage unique, XELERION est prédestiné à une telle utilisation automatisée car : Il offre un enlèvement de matière important et constant sur toute la durée de vie, tandis que les produits concurrents dont les grains abrasifs ont une structure pyramidale, par exemple, s’émoussent assez rapidement, génèrent plus de chaleur et perdent ensuite en efficacité.