Følg mig på: 
Alt du bør vide om CNC-bearbejdning af medicinske dele
Den medicinske udstyrsindustri er en industri, der ikke tillader fejl. Enhver ukorrekt betjening vil påvirke folks liv og helbred. Det involverer store produktionslinjer lige fra kirurgiske knive til kunstige led til stort diagnostisk udstyr, der kræver præcise dimensioner, rigtige materialer og specificerede overfladebehandlinger. Med fordelene ved snævre tolerancer, fremragende overfladefinish og kompatibilitet med hundredvis af materialer, er CNC-bearbejdning en af de ideelle bearbejdningsprocesser til specialbearbejdede medicinske dele.
Fordele ved CNC-bearbejdning af medicinske dele
CNC-bearbejdning er en generel subtraktiv fremstillingsproces, hvor fremstillede medicinske dele eller samlinger skæres af materialer. Teknologien er så avanceret, at den computerstøttede design (CAD)-fil leder CNC-værktøjsmaskinen ad den rigtige vej, erstatter værktøjet og skærer materialet præcist for at producere fremragende medicinsk udstyr, værktøjer og dele, som er meget brugt i kirurgi , tandlægeudstyr, diagnostisk udstyr mv.
Hurtig. Sammenlignet med sprøjtestøbning kræver CNC-bearbejdning ikke yderligere forme, kun nogle maskinindstillinger og konvertering af CAD-filer til G-kode. CNC-maskinværktøjet starter skæreprogrammet hurtigt i henhold til instruktionerne og kan normalt fremstille komplekse dele inden for få timer. Forme tager derimod uger eller endda måneder. Medicinsk testning er normalt mere presserende. For eksempel hærger den nuværende COVID-19 verden over, og efterspørgslen efter testudstyr er steget kraftigt. CNC-bearbejdning kan levere medicinske dele eller prototyper af høj kvalitet på kort tid, så produkterne kan komme på markedet så hurtigt som muligt.
Ingen mængdebegrænsning. Under bearbejdningsprocessen kan CNC-maskinen identificere, om den skal bearbejde én del eller fremstille flere dele. Sammenlignet med andre fremstillingsprocesser er omkostningerne ved at fremstille en del meget mindre. Produktion af enkeltstående eller individuelle specialdele er almindelig i den medicinske verden, såsom specialiseret medicinsk udstyr, apparater og andre medicinske komponenter. CNC-bearbejdning er meget fordelagtig. For eksempel: Forskellige menneskelige kropsstrukturer kræver forskellige medicinske hjælpemidler, hvilket er grunden til, at CNC-bearbejdning er en af grundene til at fremstille proteser, og der er intet krav til minimumsbestillingsmængde.
Kompatibel med forskellige materialer. Uanset om det er rustfrit stål med høj styrke og høj sejhed, titanlegering, aluminiumlegering eller endda nikkel-molybdænlegering, eller tekniske plasttyper som PEEK, teflon osv., kan CNC-bearbejdning være perfekt kompatibel, og hundredvis af materialer kan vælges til fremstilling af medicinske dele eller prototyper. Sammenlignet med 3D-printning er materialevalget bredere.
Snævre tolerancer. Medicinsk udstyr eller dele kræver normalt strenge tolerancer, hvilket ikke er vanskeligt for CNC-bearbejdning. Især 5-akset CNC-bearbejdning kan fremstille dele med en tolerance på 0.005 mm, hvilket opfylder præcisionskravene for de fleste medicinske dele, hvilket reducerer risikoen.
Fremragende overfladefinish. Sammenlignet med 3D-printning har dele fremstillet ved CNC-bearbejdning normalt en fremragende overfladefinish, og der er næsten intet behov for manuelt at genbehandle delens overflade, som er meget glat.
Processen med CNC-bearbejdning af medicinske dele
CNC-fræsning. For ekstra bekvemmelighed er 5-aksede CNC-fræsningstjenester fuldt ud i stand til at fremstille dele i enhver form, ofte med de komplekse geometrier, som medicinsk udstyr har. 5-akset CNC-bearbejdning refererer til 5-akset simultan bearbejdning, ikke 3+2 akser eller 4+1 akser. Selvom mange producenter kan prale af at tilbyde 5-aksede CNC-bearbejdningstjenester, bedes du bekræfte, at de kan tilbyde reel 5-akset simultan CNC-bearbejdning.
CNC Fræsning
CNC Drejning
CNC-drejning. CNC-drejning kan bearbejde dele med præcis symmetri, såsom aksler, runde dele osv. CNC-drejningsprocesser omfatter skæring, rifling, planfræsning, formning, gevindskæring, rømning, boring og udboring.
CNC Swiss-bearbejdning/mikrobearbejdning. CNC Swiss-drejebænke kan rotere dele langs 7, 9 eller endda 12+ akser for at fremstille kritiske små medicinske dele såsom nåle, søm, knogleskruer, suturankre, stents, klips, katetre og mere på en brøkdel af tiden. CNC Swiss-bearbejdede medicinske dele til snævre, præcise tolerancer.
Kvalitetsinspektion – trekoordinatinspektion. Medicinske komponenter eller prototyper skal gennemgå kvalitetskontrol efter bearbejdning. CMM'en bevæger sig langs X-, Y- og Z-akserne i et fugtigheds-/temperaturreguleret laboratorium og registrerer tolerancerne for medicinske dele gennem forskellige visuelle eller kontaktmetoder. Den skal fuldt ud opfylde nøjagtighedskravene i CAD-modeller og 2D-tegninger samt opfylde krav til pålidelighed og sikkerhed.
Generel CNC-bearbejdning medicinske dele størrelsesgrænse
I øjeblikket har state-of-the-art CNC-bearbejdning og andre fremstillingsteknologier såsom 3D-print og sprøjtestøbning stadig visse begrænsninger. CNC-bearbejdning af medicinske dele har også visse størrelsesbegrænsninger, ikke alle medicinske dele kræver en stram tolerance på +/- 0.0001 mm.
Formning og bukning: +/- 0.4 mm
Bøjning: +/- 0.2 mm
Lineære dimensioner: +/- 0.1 mm
Diameter med indsatser: +0.06 mm / -0.0 mm
Vinkelhed: +/- 2°
Overfladeruhed: Ra 100 uin max
Materialer til CNC-fremstilling af medicinske dele eller prototyper
Medicinske materialer skal have en høj grad af korrosionsbestandighed og styrke og være lette at sterilisere og rengøre. De mere almindelige er rustfrit stål, titanlegering, aluminiumslegering, magnesiumlegering, nikkel-titaniumlegering osv. Baseret på mere end 20 års erfaring og praktisk udforskning opsummerer DDPROTOTYPE, en topprototypeproducent i Kina, de gængse materialer, der er egnede til CNC-behandlingsteknologi til fremstilling af medicinske dele, som følger.
Rustfrit stål 316/L. Rustfrit stål 316/L er meget korrosionsbestandigt og er et almindeligt anvendt materiale til medicinsk udstyr.
Rustfrit stål 304. Rustfrit stål 304 har korrosionsbestandighed og god bearbejdelighed. Det er et af de mest anvendte materialer til fremstilling af medicinske dele, men det kan ikke varmebehandles. Hvis der kræves et hårdere rustfrit stål, er rustfrit stål 18-8 mere egnet.
Rustfrit stål 17-4. Rustfrit stål 17-4, der almindeligvis anvendes i medicinsk udstyr, er en højstyrke, korrosionsbestandig rustfri stållegering, der kan varmebehandles.
Titanium grad 2. Titanium grad 2 er et ulegeret titaniummateriale med høj renhed, der er højstyrke, letvægts og har høj varmeledningsevne.
Titanium grad 5. Såsom Ti-6Al-4V , som har et fremragende styrke-til-vægt-forhold, god korrosionsbestandighed, svejsbarhed og biokompatibilitet, fleksibilitet, er giftfri, er en af de mest almindelige titanlegeringer og fremstilles i vid udstrækning til menneskelige implantater og genstande, såsom proteser, menneskelige led osv.
Nitinol ® : Nitinol er en legering af titanium og nikkel, som har opnået stor anerkendelse i det medicinske samfund i de senere år. Den har hukommelse, fremragende dæmpningskoefficient, biokompatibilitet og elasticitet og er meget velegnet til fremstilling af forskellige typer medicinsk udstyr.
Koboltkromlegering . Koboltkrom (Cobalt Chrome) er en højstyrkemetalllegering bestående af kobolt og krom. Det er et andet biokompatibelt metal og er blevet et af de godkendte materialer til tand- og ortopædimplantater.
Magnesiumlegering. Magnesiumlegering er et letmetal, der også er biokompatibelt og i vid udstrækning anvendes i fremstillingen af hjertestenter.
Aluminiumlegering. Aluminiumlegeringer, såsom aluminium 6061-T6, er blevet det vigtigste materiale til fremstilling af forskellige medicinske apparater. De er stærke, lette, korrosionsbestandige og formbare. Derudover er aluminiumsdele eller prototyper meget økonomiske og omkostningseffektive. Anodiseret aluminium kan yderligere forbedre korrosionsbestandighed og styrke, og en række farver kan forbedre æstetikken.
Andre metalmaterialer. Omfatter messing, bronze, kobber, gamma, hastelloy, inconel, invar, mangan, molybdæn, monel, nikkel, nitro, platin, stellit, waspaloy, zink og mange flere superlegeringer osv.
Almindelige medicinske plastmaterialer har fugtbestandighed og gode termiske egenskaber og skal også steriliseres med høj temperatur, gammastråler eller ethylenoxid. Sammenlignet med metaller er plast ikke magnetisk og forstyrrer ikke diagnostiske resultater og bruges almindeligvis i medicinsk testudstyr.
Delrin . Delrin er en ikke-absorberende, slidstærk harpiks med lav friktionskoefficient.
Polycarbonat (PC). PC har fremragende mekaniske og strukturelle egenskaber med næsten dobbelt så stor trækstyrke som ABS.
PEEK. PEEK, der normalt bruges som erstatning for metaldele, er korrosionsbestandigt, slidstærkt, har fremragende trækstyrke og kan fungere under høj temperatur og højt tryk.
UHMWPE. UHMWPE har lav friktionskoefficient, slagfasthed, kemisk resistens og absorberer ikke vand, så det er et generelt materiale.
PTFE (Teflon). PTFE kan fungere i ekstreme temperaturer, har fremragende kemisk resistens, er en fremragende isolator og er et af de mest anvendte materialer til fremstilling af medicinske dele eller prototyper.
Carolete G-10. Garolite G-10 er et alternativt materiale til medicinske metaldele, har høj styrke og lav vandabsorption og er ikke magnetisk.
Overfladebehandlingsproces af CNC medicinske dele
Da medicinske dele eller produkter er i tæt kontakt med den menneskelige krop, kræves den sikreste og miljøvenlige overfladebehandlingsproces.
Anodisering . Gennem elektrolytisk passivering kan der dannes et tyndt lag metaloxid på overfladen af CNC-bearbejdning af medicinske dele for at beskytte metallet og yderligere forbedre korrosionsbestandigheden og slidstyrken. Der findes forskellige farvemuligheder, samt forbedre korrosionsbestandigheden og slidstyrken. Denne proces anvendes mest på medicinske dele af aluminiumlegeringer. Rustfrit stål, kobber, titanium, zinklegeringer og magnesiumlegeringer kan også anodiseres.
anodisering
passivering
Passivering. Passivering bruges ofte på stål og rustfrit stål. Den sure opløsning fjerner frit jern og jernholdigt jern fra overfladen, hvilket yderligere forbedrer korrosions- og kemisk modstandsdygtighed i stål og rustfrit stål og forhindrer rust.
Elektroplettering. Plettering, ofte nikkel eller krom, danner et tyndt lag på metallets overflade, der tilføjer tykkelse til små dele, forhindrer rust og forbedrer korrosionsbestandigheden.
Polering . Overfladen på medicinske dele gnides eller behandles kemisk for at gøre overfladen ekstremt glat og opnå en spejleffekt.
Spraymaling. Spraymaling og pigmenter på overfladen af medicinske dele for at forbedre æstetikken og undgå korrosion eller oxidation. Det anvendes ofte på metaldele såsom aluminium og rustfrit stål, samt forskellige tekniske plastdele.
Anvendelse af medicinsk udstyr til CNC-bearbejdning
Medicinske implantater. CNC-bearbejdning af dele til kropsimplantater er en vigtig udvikling inden for det medicinske område, såsom hofteudskiftninger, hofteimplantater, rygsøjlimplantater, knæimplantater og mere. Almindeligt valgte materialer er: titanlegering, kobolt-kromlegering, rustfrit stål, PEEK osv.
Kirurgiske instrumenter. Kirurgiske instrumenters høje præcision og fejlfrie design kan være afgørende for en procedure, og kræver nogle gange snævrere tolerancer som +/- 0.002 mm. Almindelige CNC-behandlede kirurgiske instrumenter omfatter: afstandsstykker, klemmer, tænger, knive, kirurgiske sakse, håndtag til emner, save, pincetter, afstandsstykker osv. De normalt valgte materialer er: rustfrit stål, især AISI 316L, titanlegering osv.
Elektronisk medicinsk udstyr. Mange elektroniske medicinske apparater består ofte af tusindvis af CNC-bearbejdede dele, herunder kontakter, knapper, elektroniske kabinetter og mere. Nogle elektroniske medicinske apparater omfatter: pulsmålere, MR-scannere og røntgenapparater, ultralydsudstyr, MR-scannere, CT-scannere, diagnostisk udstyr, monitorer og mere.
Certificering af CNC-bearbejdningsværksteder
Fremstilling af medicinske dele eller prototyper er ikke det samme som fremstilling af dele til andre industrier. For det meste skal almindelige metal- eller plastdele kun følge kravene i ISO 9001 kvalitetsstyring, men fremstillingen af medicinske dele skal også opfylde yderligere standarder. I henhold til internationale standarder skal organisationer, der er involveret i medicinsk design, udvikling, produktion, opbevaring, distribution, installation eller reparation demonstrere evnen til at "levere medicinsk udstyr og relaterede tjenester, der konsekvent opfylder kundernes og gældende lovkrav."
ISO 9001: ISO 9001 kan anvendes i forskellige brancher og er en generel standard for kvalitetskontrol. Den hjælper med at minimere omkostninger og fremme virksomhedens vækst.
ISO 13485: Denne standard understreger procesovervågningen af CNC-bearbejdning af medicinske dele og standardiserer fremstillingsprocessen. Detaljerne i denne standard er strengere end ISO9001, såsom procesverifikation, risikostyring og kvalitetskontrol.
ISO 14001: Ligesom ISO5001 er det en retningslinje, der viser, at CNC-bearbejdning af medicinske dele kan reducere energiforbrug og affaldsproduktion.
CNC-bearbejdning bliver mere og mere populær inden for det medicinske område. Det er en ideel fremstillingsproces til fremstilling af dele til medicinsk udstyr med komplekse strukturer og hårde materialer. Især 5-akset samtidig bearbejdning har ydet fremragende bidrag til fremstillingen af forskellige ortopædiske implantater og tandimplantater.
