Calidad geométrica en el mecanizado de superficies en polieteretercetona (PEEK) para aplicación en implantes individualizados

Abstract

Resumen: Se desea determinar los valores de velocidad de corte, avance y trayectoria adecuada para obtener valores recomendados de calidad geométrica en el mecanizado del PEEK, poli-éter-éter-cetona, para la elaboración de implantes individualizados a la medida. En el presente trabajo se considera calidad geométrica a los parámetros de rugosidad superficial, precisión dimensional y tolerancia de forma. El mecanizado de las probetas analizadas se realizó mediante la técnica de fresado y con una herramienta de punta esférica. Se evaluaron los parámetros descritos anteriormente haciendo uso de probetas con forma cóncava y convexa. Las influencias de los factores fueron analizadas mediante un diseño experimental de superficie de respuesta. De igual forma se realizó una ANOVA para evaluar la influencia sobre la calidad geométrica de la superficie. Del estado del conocimiento elaborado en esta investigación se determinó que los valores de rugosidad recomendada para la proliferación y diferenciación de células mesenquimales se da en un rango de rugosidad Ra entre 1µm y 3 µm [11, 16, 25, 28, 41, 64], de igual forma se observó que según la literatura entre más rugosa sea la superficie, sin exceder el valor anteriormente descrito, mayor diferenciación celular se observa. Con base en lo descrito anteriormente, de esta investigación se obtuvo como resultado que los valores de rugosidad Ra recomendados según la literatura para lograr una adecuada diferenciación celular en piezas de PEEK se obtienen mecanizando mediante la técnica de manufactura Raster (estrategia de mecanizado paralelo) con los siguientes parámetros de mecanizado: velocidad de avance 1500 mm/min y velocidad de corte de 90m/min. De igual forma se observó que la menor tolerancia geométrica en la fabricación de formas convexas se obtiene mecanizando la pieza con la técnica de mecanizado Espiral, en el mecanizado de formas cóncavas se observó que tanto con la técnica Raster (estrategia de mecanizado paralela) como con la técnica Espiral se obtiene una adecuada precisión de forma.

Abstract: The objective of this study is determinate the values of cutting speed, feed and the machining strategy to get recommended values of geometric quality machining of PEEK, poly-ether-ether-ketone, for the development of tailored implants (in this research geometric quality is considered at the surface roughness, dimensional accuracy and tolerance). Machining was performed using the technique of milling with a spherical tip tool. To evaluate the parameters described above concave and convex forms was used. The results were analyzed using an experimental design of response surface methodology (RSM) for each machining strategy. In the same way an ANOVA was used to observed the influence for the geometric quality of the surface. The state of the art made in this investigation determined that the values of appropriate roughness for the proliferation and differentiation of mesenchymal cells occurs in a range of Ra between 1 μm and 3 μm, likewise according to the literature cells has a better differentiation if the surface is roughest. Based on the last statement, this research concluded that the values of roughness Ra recommended as literature for proper cell differentiation in PEEK are obtained by machining by the technique of manufacturing Raster with the following machining parameters: feed 1500 mm / min and cutting speed of 90m / min. By the other side the research concluded that lowest geometric tolerance in convex shapes manufacturing is obtained by machining the workpiece by Spiral technique, for concave shapes machining was observed that both Raster and Spiral techniques obtains suitable shape tolerance