Placa de titanio de grado médico en gran formato: cómo mantener plana una lámina de 1 m × 2 m con un grosor de 0,8–1,0 mm

Sector: Fabricación de dispositivos médicos
Tipo de objetivo: Tipo B (reducción de costes)

Antecedentes del cliente

El espesor de la placa variaba constantemente. Alrededor de 1,0 mm, luego más cerca de 0,9 mm en el centro, y los bordes presentaban valores distintos. El equipo fabricaba componentes para dispositivos médicos que requerían titanio (Ti) de grado 1 en un formato plano de grandes dimensiones, de aproximadamente 1.000 × 2.000 mm, con una superficie lo suficientemente limpia como para pasar directamente a las fases posteriores de fabricación.

Ya habían realizado varias rondas de pruebas con el material. Un lote parecía correcto sobre el papel. Sin embargo, una vez sobre la mesa, presentaba un ligero efecto de «bandeja de aceite» y un acabado que dejaba huellas dactilares con demasiada facilidad. Otro lote mantenía mejor el espesor, pero el estado de la superficie era irregular a lo largo de todo el ancho. Además, el equipo de inspección estuvo fuera de servicio durante parte de un día, por lo que algunas láminas se comprobaron manualmente. Algo molesto, pero también útil. Las comprobaciones manuales hicieron que la variación resultara más evidente que la que se apreciaba solo en la lectura del medidor.

Reto

El principal quebradero de cabeza fue laminar titanio de grado 1 hasta un espesor de 0,8–1,0 mm en una chapa completa de 1 × 2 metros sin perder planitud ni calidad superficial. Se trata de una gran extensión para una chapa delgada. Las pequeñas desviaciones en el proceso se notan rápidamente.

El cliente también necesitaba un acabado superficial de grado médico. Sin incrustaciones importantes. Sin marcas de laminación visibles que pudieran convertirse más adelante en problemas de pulido. La etapa de conformado posterior era sensible a pequeñas variaciones de espesor, y las herramientas de conformado ya habían mostrado signos de desgaste en los bordes. También estábamos atentos a la recuperación elástica. No era drástica, pero sí suficiente para complicar el ajuste.

El plazo de entrega formaba parte de las limitaciones. Podían esperar al material adecuado, pero no indefinidamente. Unos pocos milímetros más de planitud habrían estado bien, sin duda, aunque la verdadera disyuntiva estaba entre un control más estricto de la superficie y la rapidez de entrega. Tuvimos en cuenta ambos aspectos, y ninguno de ellos fue fácil.

Por qué eligieron a SAM

Stanford Advanced Materials (SAM) tenía la ventaja de suministrar chapas de titanio (Ti) en espesores personalizados y formatos grandes sin obligar a conformarse con un tamaño estándar. Eso era importante porque no se trataba de un simple pedido de corte a medida. La chapa debía laminarse según las especificaciones, mantenerse limpia y embalarse de forma que la superficie no sufriera magulladuras durante el transporte.

El cliente había solicitado material similar a un par de proveedores. Uno podía cumplir con el ancho, pero no con el acabado. Otro podía ofrecer el acabado, pero la tolerancia de espesor era demasiado holgada para su fase de conformado. SAM fue capaz de abordar ambos aspectos del problema en un único presupuesto. No fue un milagro. Simplemente, fue más realista.

También querían tener cierta seguridad respecto a la continuidad del suministro. Se preveía que el proyecto se desarrollara en varios lotes, y cambiar de proveedor a mitad del proceso habría generado más trabajo de inspección del que estaban dispuestos a asumir.

Solución ofrecida

SAM suministró placas de titanio (Ti) de grado médico en un formato de 1 000 × 2 000 mm, laminadas con espesores de 0,8 mm y 1,0 mm, con un control de la superficie adecuado para el procesamiento de dispositivos médicos. El material especificado fue titanio de grado 1, lo que proporcionaba la baja dureza y la alta conformabilidad que el cliente necesitaba para el conformado posterior.

El control del espesor se mantuvo lo suficientemente estricto como para que el equipo de conformado no tuviera que retocar cada pieza en bruto antes de su uso. En este caso no buscábamos cifras de laboratorio. El objetivo práctico era mantener la chapa dentro de un margen lo suficientemente estrecho como para que el estiramiento de los bordes y el hundimiento central siguieran siendo predecibles. En este caso, la chapa se fabricó controlando la variación de espesor dentro del margen de tolerancia acordado, lo que redujo la probabilidad de que una esquina se comportara de forma diferente durante el estampado y el recorte.

Se prestó más atención de lo habitual al estado de la superficie. La chapa se entregó con un acabado de grado médico y un embalaje protector para limitar las marcas de manipulación. Algunos bordes de las muestras aún mostraban leves marcas de contacto tras el desembalaje. Eran leves. Pero la cara principal se mantuvo limpia, lo que evitó que la inspección posterior a la recepción se convirtiera en un trabajo de pulido.

Durante la revisión de las especificaciones surgió una disyuntiva. Una secuencia de laminación ligeramente más agresiva podría haber mejorado un poco más la planitud, pero habría alargado el plazo de entrega. El cliente aceptó un acabado que ya era adecuado para su proceso, en lugar de esperar una mejora marginal que probablemente no habría alterado el resultado final del dispositivo.

Resultados e impacto

El primer lote pasó a la fabricación de prueba sin el mismo grado de clasificación por espesor que el equipo había estado realizando anteriormente. La manipulación de las chapas mejoró porque el material se mantuvo más plano tras el desembalaje y durante la preparación. La operación de conformado posterior también se volvió más repetible, especialmente cerca de las esquinas, donde el material anterior había dado problemas.

Seguimos observando el acabado superficial del siguiente lote. Aparecieron algunas marcas leves en los puntos de manipulación, pero no afectaron al funcionamiento. Así es como suelen estar las cosas en este tipo de trabajo. El material está lo suficientemente cerca de ser considerado utilizable, aunque sigue mereciendo la pena comprobarlo cuando el margen del proceso es estrecho.

Para el cliente, la ventaja práctica fue una reducción de las repeticiones y del número de piezas rechazadas. También simplificó un poco las compras. Un único proveedor para las chapas de titanio (Ti) de gran formato a medida, en lugar de tener que coordinar a distintos proveedores para el espesor, el acabado y el embalaje.

Si se compara el control del espesor, el comportamiento durante el laminado o el estado de la superficie de las chapas de titanio, merece la pena consultar las notas relacionadas con el laminado de chapas de titanio y los acabados de grado médico antes de fijar la próxima especificación.

Puntos clave

Las chapas de titanio (Ti) de gran formato parecen sencillas hasta que el espesor de la chapa se reduce. Con unas dimensiones de 1.000 × 2.000 mm y un espesor de entre 0,8 y 1,0 mm, las pequeñas desviaciones en el proceso se notan rápidamente en la planitud, el comportamiento durante el recorte y el aspecto de la superficie.

El cliente no necesitaba una historia perfecta. Necesitaba un material que llegara con la forma adecuada, con el acabado adecuado y sin que se convirtiera en un segundo proyecto de fabricación. SAM se encargó de esa parte, y el pedido siguió adelante con menos sorpresas que en las pruebas anteriores.

Esa suele ser la verdadera medida de éxito en el suministro de materiales para dispositivos médicos: menos sorpresas. Mejores piezas en bruto. Menos tiempo dedicado a lidiar con la chapa.