Медицинская обработка: экспертные рекомендации по режущим инструментам для точности и успеха

Производство медицинских имплантов готово к значительному росту по мере постоянного улучшения техник и материалов. Здесь эксперты предлагают ценные инсайты в материалы, методы и станки, используемые в медицинской обработке.

Каждый промышленный сектор сталкивается с уникальными вызовами, но медицинская обработка представляет некоторые из самых больших. Тошноте допуски, сложные геометрии и тщательная прослеживаемость — это лишь несколько препятствий, которые медицинские цехи должны преодолеть, если хотят конкурировать в этом требовательном поле.

К счастью, много знающих людей готовы делиться советом по применению, начиная с экспертов, цитируемых здесь.

Рассмотрим материалы. Рядом с авиакосмической отраслью со своими высокотемпературными суперсплавами металлы, используемые для изготовления медицинских компонентов, занимают второе место по плохой обрабатываемости. Дэн Дуарон, менеджер по фрезерным продуктам в Emuge Corp., объясняет, что прутки и литья из кобальт-хрома, например, обычно используются для изготовления бедренного (верхнего) компонента коленного импланта, а титан служит тибиальной тарелкой снизу. Нержавеющие стали, такие как 17-4 PH, также довольно распространены в медицинских применениях, таких как хирургические инструменты для выравнивания и зажима, используемые при установке имплантов.

Все они трудно обрабатываемы, и все требуют материал-специфических режущих инструментов для наибольшей продуктивности.

«Какой бы сплав ни был, я всегда рекомендую клиентам обращаться к нашему веб-сайту или каталогу при выборе режущего инструмента», — говорит он. «У нас широкий спектр геометрий, предназначенных для различных медицинских материалов, а также покрытия, помогающие поддерживать долговечность и обеспечивающие оптимальный срок службы инструмента».

Дерек Надинг, инженер по приложениям для M.A. Ford Mfg. Co. Inc., соглашается, отмечая, что специальные режущие инструменты также довольно распространены в медицинском секторе.

«Мы делаем много специальных раскаивателей и ступенчатых сверл для медицинского использования, где цех может захотеть завершить две или более особенности детали в одной операции», — говорит он. «И бочкообразные фрезы, также известные как инструменты сегмента круга, становятся более популярными, используются в основном для ускоренного финиширования бедренных имплантов и других сложных имплантов».

Инженер по НИОКР KYOCERA SGS Джейк Резерфорд предупреждает, что покрытия режущего инструмента могут быть запрещены в определенных медицинских применениях.

«Именно поэтому мы предлагаем наши инструменты покрытыми или непокрытыми», — говорит он. «Я был в цехах, где было трудно или даже невозможно валидировать процесс из-за опасений, что микроскопические элементы покрытия останутся на компоненте, что, в свою очередь, может вылужиться в человеческое тело».

Методичный подход

Обратите внимание на последний термин: валидация процесса. Как те, кто делает критические авиакосмические компоненты, медицинские цехи часто должны представлять свои процессы обработки на одобрение клиента, и однажды валидированные, они замораживаются на месте. Любые отклонения от этих процессов постфактум требуют дополнительных одобрений, делая непрерывное улучшение громоздким в лучшем случае.

Один мораль этой истории в том, что медицинские цехи должны привлекать экспертов по режущему инструменту рано в цикле разработки процесса. Это помогает гарантировать, что они выбирают лучшие инструменты, определяют наиболее эффективные траектории инструмента и избегают возвращения к клиенту для пост-валидационных изменений. В других случаях, однако, это того стоит, особенно на работах, которые идут годами, или где цех иначе отстает по технологии режущего инструмента.

Один пример приходит из OSG USA Inc., где районный менеджер Дастин Лоскьяво работает тесно с медицинским цехом в Мичигане.

«Мы и некоторые из наших инженеров посетили их объект в октябре прошлого года после того, как они согласились партнерствовать с нами», — говорит Лоскьяво. «Мы оценили их процессы, посмотрели на их станки и оснастку, и предложили решения, которые сэкономили бы им более 300 000 долларов ежегодно всего на четырех компонентах».

Региональный менеджер OSG Крис Дравис не удивлен. «В этом конкретном случае они использовали 10-летнюю технологию режущего инструмента», — говорит он. «Переводя их на инструменты, разработанные для современных траекторий, они смогли значительно увеличить зацепление резака, значительно улучшив как срок службы инструмента, так и скорость удаления металла. Данно, есть внутренние затраты, связанные с их возвращением к клиенту и затраченным временем на повторную валидацию процессов, но в этом и многих других случаях это того стоит».

Районный менеджер OSG Аарон Квапневски соглашается, отмечая, что в настоящее время существует более 6500 внутренних производителей медицинских устройств, и на всех них продолжается большой спрос на сокращение сроков выполнения и подрезку цен. «Если они не используют преимущества новейшего инструмента, они оставляют деньги на столе и ставя себя под риск, возможно, потерять бизнес в пользу других конкурентов», — отмечает он.

Дэн Дуарон из Emuge имел похожий опыт. Он говорит, что строгие протоколы для обеспечения последовательности производства имплантов существуют. Прослеживаемость критична, требуя от бизнесов документировать, какую партию материала, какой станок и даже тип режущей жидкости они используют для конкретной детали. «Смена на другой бренд режущего инструмента обычно не разрешена без рассмотрения того, почему это изменение необходимо», — говорит он. «Несмотря на это, это часто необходимая боль, если цехи хотят оставаться конкурентоспособными».

Многие из этих деталей малы, легко попадая в область микромеханики. Инженер по приложениям KYOCERA SGS Якоб Рак перечислил горсть мелких медицинских компонентов, от стентов и костных винтов до деталей для насосов сердца и датчиков мониторинга дыхания. Швейцарские CNC-токарные станки давно используются для обработки многих из них, с 5-осевыми machining-центрами более распространенными для производства имплантов.

«Медицинские детали часто имеют уникальные геометрии и сделаны из трудных материалов, так что это требовательная работа», — говорит он. «Независимо от того, что вы делаете, вам нужно лучшее оборудование, которое вы можете позволить, если вы хотите быть конкурентоспособными».

Поднимите планку удержания инструмента

Какой бы станок ни был, какой бы деталью ни было, тесные допуски и экстремально тонкие чистоты поверхности означают, что производители должны также поднять планку на своих державах. Потребность в минимальном биении и максимальной жесткости требует использования термоусадки или гидравлических зажимов везде, где возможно. Крошечные резаки могут потребовать инвестиций в спид-головы (speeder heads) для достижения правильной рабочей скорости, и отфильтрованное высокое давление СОЖ — обязательно. И всегда следуйте рекомендациям производителя режущего инструмента — большинство согласны, что токары часто боятся толкать инструменты так сильно, как они должны, что обычно приводит к преждевременному износу инструмента.

Некоторые также боятся инвестировать в качественные инструменты или просить помощь в их выборе. Это по Дуарону, который отметил, что Emuge — как большинство производителей режущего инструмента — проводит научное тестирование карбидных сортов, покрытий, углов наклона и спирали, задних выемок и более. Да, все эти компании хотят продавать инструменты, но лучший способ сделать это — обеспечивать своим клиентам успешные результаты.

«Инвестиции в оптимальный инструмент для применения могут означать разницу между работой в режиме lights-out, или даже между прибылью и убытком», — отмечает он. «Это был мой опыт, и как конечного пользователя, и здесь, работая в Emuge».

Какие советы или техники вы можете поделиться о медицинской обработке? Дайте нам знать в комментариях ниже.