Medikalde Seramik İşleme

Dünyanın en büyük tıbbi implant üreticilerinin hemen hemen tamamı, yaygın kullanılan çeşitli implantları seramik malzemeler kullanarak üretmenin yollarını araştırmaktadır. Seramik, implantlarda kullanım için mükemmel bir malzemedir. Metal ve polimer malzemelere göre çok daha fazla dayanıklılık, aşınma direnci, pürüzsüzlük ve biyolojik uyumluluk seviyeleri sunmaktadır. Ancak seramik malzemelerin sahip olmadığı çok önemli bir özellik vardır: işlenebilirlik. Seramik dediğinizde birçok insanın aklına sert bir zemine düştüğü anda dağılan yemek tabakları veya kahve fincanları gelmektedir. Endüstriyel veya tıbbi seramiklerde bu durum söz konusu değildir. Bunlar çok daha sert, yoğun ve dolayısıyla kırılganlıkları az olduğundan ne yazık ki geleneksel yöntemlerle işlenmeleri kolay değildir. Bunun için çözüm olarak lazer ışınları kullanılabilmektedir. Günümüzde çok az sayıda seramik implant üretilmektedir. Bunlar sade bir biçime sahiptir çünkü kıvrımlara, ceplere ve diğer karmaşık biçimlere erişimde sınırlı olanaklara sahip olan elmas taşlı taşlama tezgahları kullanılarak üretilmişlerdir. Ayrıca taşlamanın yavaş ilerleyen bir işlem olması, üretim maliyetini artırmakta ve bunun sonucunda implantlar çok pahalı olmaktadır. Bu nedenle çok az sayıda hasta daha uygun fiyatlı metal implantlar yerine bunları tercih etmektedir.Günümüzde üretilen implantların çoğunluğu titanyum, kobalt krom veya paslanmaz çelikten üretilmektedir. Ayrıca en yaygın kullanılan implantlar diz ve kalça bölgesi için kullanılanlar olup femoral, artiküler ve tibial bileşenler de yaygındır. Metal implantların ortalama kullanım ömrü kullanıma göre değişmektedir. İmplantın takıldığı kişi ne kadar aktifse implantın yıpranması o kadar hızlı olur. Bazı durumlarda bu yaklaşık 10 yıl kadar kısa olabilirken, daha az aktif kişilerde 25 yıla kadar çıkabilmektedir. Buna göre metal implantların takıldığı daha genç kişilerin ömürleri boyunca implantın bir veya iki kez değiştirilmesi yüksek ihtimaldir. Ayrıca, diz ve kalça değişimi gibi ortopedik ameliyatlar sonrasındaki rehabilitasyon sürecinin ağrılı ve pahalı olabileceği unutulmamalıdır. Seramik implantlar ise ortalama 75 yıllık kullanım ömrüne sahiptir; yani bir insanın tüm ömrü kadar. İmplantın takıldığı kişi sadece bir kez ameliyat olur ve sadece bir kez iyileşme döneminden geçer. Buna ek olarak, metal implantlar yıprandıkça vücutta ortaya çıkan yabancı madde oluşumu, yıpranmaz seramik implantlar açısından söz konusu değildir.Madalyonun öbür yüzünden bakıldığında, seramik implantların sağladığı faydaların hiçbiri, bu malzemeleri uygun maliyetli bir şekilde işleyerek bulunabilirliklerini artırmadan ve maliyetlerini düşürmeden gerçekte bir karşılık bulamayacaktır. Bu nedenle üretim atölyeleri, üniversiteler ve diğer araştırma kuruluşları geleneksel işleme takımlarını kullanarak seramik malzemelerin başarılı bir şekilde işlenmesine yönelik farklı yaklaşımları araştırmakta ve test etmektedir. Bugüne kadar yapılan çalışmalarda, lazer kullanılan bir tekniğin umut verici sonuçlar ortaya koyduğu görülmüştür. Seramik malzemelerin bu yöntemle uygun maliyetli olarak işlenmesinde en önemli unsurlardan biri özel olarak tasarlanan kesici uçların ve çok işlevli bir takım tezgahına takılan bir lazerin kullanılmasıdır. İş malzemesini daha kolay kesmek amacıyla plastikleştirmek için tezgahta lazer ışını kesici ucun tam önüne hassas bir şekilde konumlandırılır. Freze teknolojilerinde yaşanan gelişmeler arasında çok kristalli elmas (PCD) ve kübik bor nitrür (CBN) kullanımı yer almaktadır. Bunlar, seramik malzemeleri uygun maliyetle işleme olanaklarını artırmaya yöneliktir. CBN, birçok seramik uygulamasında güçlü bir potansiyel göstermektedir. Buna ek olarak, son derece sert karbür takımlar da seramik malzemelerde kullanım açısından test edilmiştir.Bugüne kadar lazer destekli işleme sayesinde silisyum nitrür, zirkonyum ve alümin gibi seramik malzemeler üzerinde torna, freze ve diş açma işlemleri başarıyla yapılabilmiştir. Ancak en önemlisi, bu sistem kesme takımlarının ömrünü uzatmakta ve bu malzemelerdeki işlem sürelerini azaltmaktadır. Aynı zamanda daha önce üretmenin mümkün olmadığı parçaları üretmeye de olanak sağlamaktadır. Lazer destekli işleme tekniklerinin geliştirilmesi üzerinde çalışan bu kuruluşlar seramik frezeleme işleminin genel yapısı hakkında daha iyi bir anlayışa sahip olmaya devam edecek ve seramik malzemelerin tıp sektörünün yanı sıra otomotiv ve havacılık-uzay motor bileşenleri ve yatakları gibi diğer uygulamalarda kullanımına yönelik önemli aşamalar kaydedilecektir. Ancak şu an için freze takımlarında kenar hazırlıkları ve freze takımları ile belirli seramik malzemeler arasındaki kimyasal etkileşimlerin daha iyi anlaşılmasına yönelik daha fazla testler yapılmaktadır. Bu testler aynı zamanda lazerin, seramik malzemeleri daha hızlı ısıtmada verimli bir şekilde kullanılmasına ve ısıtılması gereken bir iş malzemesinin bölümleri açısından hassasiyetin artırılmasına yardımcı olacaktır. Lazer destekli yöntemdeki gelişmeler şu anki hızıyla devam ederse seramik malzemeleri işlemede, aynı yirmi yıl önce taşlama yerine sert tornalama uygulamasına geçilmiş olması gibi, elmas çarklı taşlamanın yerine kullanılmaya başlanacaktır. Bu yöntem henüz emekleme aşamasında olmasına rağmen, endüstriyel seramik kullanarak tıbbi implant ve bileşenler üretmenin maliyetini azaltma açısından önemli bir kilometre taşı aşılmıştır.