PECM mange des métaux durs

Moins de stress, une plus grande fiabilité dans la fabrication médicale

Lorsque Koninklijke Philips NV avait besoin d'une fine pointe sur ses rasoirs électriques Norelco vendus aux États-Unis, les ingénieurs de la société néerlandaise ont peaufiné l'usinage électrochimique (ECM) pour obtenir la qualité et la fiabilité dont ils avaient besoin. Le procédé modifié conçu par les ingénieurs de Philips est désormais utilisé dans de nombreuses industries autres que celles des soins personnels, notamment dans la fabrication médicale.

"Ils ont utilisé beaucoup de poinçons pour produire cette pointe", a déclaré Scott Kowalski, qui travaille avec deux des ingénieurs sur le brevet de Philips en tant que président de RM Group Holdings LLC à Ridgefield, dans le New Jersey. "Ils ont pris ECM, qui n'est qu'une technologie DC (courant continu) standard, et ils ont introduit une impulsion variable et une oscillation qui non seulement supprimeraient le bord, mais créeraient le profil.

L’ECM et sa forme modifiée – l’usinage électrochimique de précision (PECM) – sont usinés via un processus électrochimique. Les technologies sont utilisées à des fins différentes et produisent des résultats très différents.

"L'ECM résout un problème", a déclaré Kowalski. « Il y a une bavure, il y a un bord, il y a quelque chose que le client ne voulait pas ou ne s'attendait pas. Le PECM est plus à valeur ajoutée. Nous introduisons des formes, des profils, des géométries », a-t-il ajouté, soulignant que l'ECM a été introduit il y a environ 50 ans alors que le PECM industrialisé n'existe que depuis environ 10 ans.

ECM Technologies, Leeuwarden, Pays-Bas, a décrit le PECM de cette façon : « Au cours du processus PECM, le métal est dissous d'une pièce avec un courant continu à un taux contrôlé dans une cellule électrolytique. La pièce à usiner sert d'anode et est séparée par un espace (qui peut être aussi petit que 10µ) de l'outil, qui sert de cathode. L'électrolyte est pompé sous pression à travers l'espace inter-électrodes, éliminant ainsi le métal dissous de la pièce. À mesure que l’outil électrode se déplace vers la pièce pour maintenir un écart constant, la pièce est usinée dans la forme complémentaire de l’outil.

Le PECM est idéal pour manipuler les matériaux difficiles à usiner et les géométries complexes utilisés dans les pièces médicales modernes, et produit les finitions de surface fines dont l'industrie a besoin pour une utilisation hygiénique, selon Philips.

Les alliages résistants et les surfaces super finies sont parfaits pour les implants médicaux en raison de leur stérilité ainsi que de leur biocompatibilité. Le nickel-titane, également connu sous le nom de Nitinol, est un excellent alliage pour certains implants osseux, mais il serait dangereux si le nickel qu'il contient devait pénétrer dans la circulation sanguine. Les fabricants d'implants souhaitent des surfaces super finies pour atténuer ce risque ; les finitions plus rugueuses se corrodent et s'écaillent plus facilement, ce qui pourrait être extrêmement dangereux pour un patient.

"Il existe un certain nombre d'applications pour divers implants et composants d'outils chirurgicaux", a déclaré Don Risko, propriétaire de DGR Consulting LLC, Jamestown, Pennsylvanie. "L'une des plus importantes semble désormais être les agrafeuses."

Selon Risko, qui travaille avec ECM depuis près de 40 ans, les capacités de PECM ne sont pas largement connues, en partie à cause de secrets de fabrication étroitement gardés dans les secteurs médical et autres. Cela a quelque peu « étouffé » la technologie PECM, a-t-il déclaré, citant plusieurs cas d’entreprises développant des capacités pour des clients qui ont interdit la divulgation, empêchant ainsi d’y faire référence dans de futurs arguments de vente.

Cependant, l’utilisation du PECM s’est développée dans la fabrication médicale.

« Parce qu'il s'agit de petites pièces soumises à des contraintes (pendant l'utilisation), elles ont tendance à être fabriquées à partir de matériaux plus durs et plus résistants », a expliqué Bruce Dworak, président de Hobson & Motzer Inc., Durham, Connecticut. Fabricant de composants métalliques de précision qui approvisionne depuis longtemps le marché des dispositifs médicaux, l'entreprise a suivi l'évolution de la technologie d'agrafage et les exigences imposées aux composants des dispositifs.

"Et ces matériaux à plus haute résistance, ainsi que leur traitement, peuvent se prêter au PECM", a déclaré Kowalski. « Nous obtenons généralement des matériaux que les autres fabricants (de machines-outils) n'aiment pas. »