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Todo lo que debe saber sobre el mecanizado CNC de piezas médicas
La industria de dispositivos médicos es una industria que no permite errores. Cualquier operación incorrecta afectará la vida y la salud de las personas. Involucra vastas líneas de producción que van desde bisturíes hasta articulaciones artificiales y grandes equipos de diagnóstico, que requieren dimensiones precisas, materiales reales y tratamientos superficiales específicos. Con las ventajas de tolerancias estrechas, excelente acabado superficial y compatibilidad con cientos de materiales, el mecanizado CNC es uno de los procesos de mecanizado ideales para piezas médicas mecanizadas a medida.
Ventajas del mecanizado CNC de piezas médicas
El mecanizado CNC es un proceso de fabricación sustractivo de propósito general en el que las piezas o ensamblajes médicos fabricados se cortan a partir de materiales. La tecnología es tan avanzada que el archivo de diseño asistido por computadora (CAD) guía la máquina herramienta CNC a lo largo de la ruta correcta, reemplaza la herramienta y corta el material con precisión para producir excelentes equipos, herramientas y piezas médicas, que se usan ampliamente en cirugía. , equipos dentales, equipos de diagnóstico, etc.
Rápido. En comparación con el moldeo por inyección, el mecanizado CNC no requiere moldes adicionales, solo algunos ajustes de la máquina y la conversión de archivos CAD a código G. La máquina herramienta CNC inicia el programa de corte rápidamente de acuerdo con las instrucciones y, por lo general, puede fabricar piezas complejas en unas pocas horas. Los mohos, por otro lado, tardan semanas o incluso meses. Las pruebas médicas suelen ser más urgentes. Por ejemplo, el actual COVID-19 está causando estragos en todo el mundo y la demanda de equipos de prueba ha aumentado. El mecanizado CNC puede proporcionar prototipos o piezas médicas de alta calidad en un corto período de tiempo para que los productos salgan al mercado lo antes posible.
Sin límite de cantidad. Durante el proceso de mecanizado, la máquina herramienta CNC puede identificar si procesar una pieza o fabricar varias piezas. En comparación con otros procesos de fabricación, el coste de fabricación de una pieza es mucho menor. La producción de piezas personalizadas únicas o individuales es común en el mundo médico, como dispositivos médicos especializados, aparatos y otros componentes médicos. El mecanizado CNC es muy ventajoso. Por ejemplo: las diferentes estructuras del cuerpo humano requieren diferentes ayudas médicas, razón por la cual el mecanizado CNC es una de las razones para fabricar prótesis, y no existe un requisito de cantidad mínima de pedido.
Compatible con varios materiales. Ya sea acero inoxidable de alta resistencia y tenacidad, aleación de titanio, aleación de aluminio o incluso aleación de níquel-molibdeno, o plásticos de ingeniería PEEK, teflón, etc., el procesamiento CNC puede ser perfectamente compatible y se pueden seleccionar cientos de materiales. para fabricar piezas médicas o prototipo. En comparación con la impresión 3D, la elección de materiales es más amplia.
Tolerancias estrechas. Por lo general, los equipos médicos o las piezas requieren tolerancias estrictas, lo que no es difícil para el mecanizado CNC, especialmente el mecanizado CNC de 5 ejes puede fabricar piezas con una tolerancia de 0.005 mm, lo que cumple con los requisitos de precisión de la mayoría de las piezas médicas, lo que reduce el riesgo.
Excelente acabado superficial. En comparación con la impresión 3D, las piezas fabricadas mediante procesamiento CNC suelen tener un acabado superficial excelente y casi no hay necesidad de reprocesar manualmente la superficie de la pieza, que es muy suave.
El proceso de mecanizado CNC de piezas médicas
Fresado CNC. Para mayor comodidad, los servicios de fresado CNC de 5 ejes son totalmente capaces de fabricar piezas de cualquier forma, a menudo con las geometrías complejas que tienen los dispositivos médicos. El mecanizado CNC de 5 ejes se refiere al mecanizado simultáneo de 5 ejes, no a 3+2 ejes o 4+1 ejes. Aunque muchos fabricantes se jactan de proporcionar servicios de mecanizado CNC de 5 ejes, confirme que pueden proporcionar servicios reales de mecanizado CNC simultáneos de 5 ejes.
CNC fresado
Torneado CNC
Torneado CNC. El torneado CNC puede procesar piezas con simetría precisa, como ejes, piezas redondas, etc. Los procesos de torneado CNC incluyen corte, moleteado, refrentado, conformado, roscado, brochado, taladrado y mandrinado.
Mecanizado CNC suizo/micromecanizado. Los tornos de mecanizado CNC Swiss pueden rotar piezas a lo largo de 7, 9 o incluso más de 12 ejes para fabricar piezas médicas pequeñas críticas como agujas, clavos, tornillos para huesos, anclajes de sutura, stents, clips, catéteres y más en una fracción del tiempo. Piezas médicas mecanizadas CNC Swiss con tolerancias estrictas y precisas.
inspección de calidad – inspección de tres coordenadas. Los componentes o prototipos médicos deben someterse a controles de calidad después del procesamiento. La CMM se mueve a lo largo de los ejes X, Y y Z en un laboratorio con temperatura/humedad regulada y detecta las tolerancias de las piezas médicas a través de varios métodos visuales o de contacto. Debe cumplir con los requisitos de precisión de los modelos CAD y los dibujos en 2D, y cumplir con los requisitos de confiabilidad y seguridad.
Límite de tamaño de piezas médicas de mecanizado CNC general
Actualmente, el mecanizado CNC de última generación y otras tecnologías de fabricación como la impresión 3D y el moldeo por inyección todavía tienen ciertas limitaciones. El mecanizado CNC de piezas médicas también tiene ciertas limitaciones de tamaño, no todas las piezas médicas requieren una tolerancia estricta de +/- 0.0001 mm.
Formado y Doblado: +/- 0.4mm
Doblado: +/- 0.2 mm
Dimensiones lineales: +/- 0.1 mm
Diámetros con Insertos: +0.06mm / -0.0mm
Angularidad: +/- 2°
Rugosidad de la superficie: Ra 100 uin máx.
Materiales para fabricación CNC de piezas médicas o prototipos
Los materiales médicos deben tener un alto grado de resistencia a la corrosión y resistencia, y ser fáciles de esterilizar y limpiar. Los más comunes son acero inoxidable, aleación de titanio, aleación de aluminio, aleación de magnesio, aleación de níquel-titanio, etc. Con base en más de 20 años de experiencia y exploración práctica, DDPROTOTYPE, uno de los principales fabricantes de prototipos en China, resume los materiales comunes adecuados para la tecnología de procesamiento CNC para fabricar piezas médicas, de la siguiente manera.
Acero inoxidable 316/L.El acero inoxidable 316/L es altamente resistente a la corrosión y es un material de uso común para dispositivos médicos.
Acero inoxidable 304.El acero inoxidable 304 tiene resistencia a la corrosión y buena maquinabilidad. Es uno de los materiales más utilizados para la fabricación de piezas médicas, pero no se puede tratar térmicamente. Si se requiere un acero inoxidable más duro, el acero inoxidable 18-8 es más adecuado.
Acero inoxidable 17-4. El acero inoxidable 17-4, comúnmente utilizado en equipos médicos, es una aleación de acero inoxidable resistente a la corrosión y de alta resistencia que puede tratarse térmicamente.
Titanio grado 2.El titanio de grado 2 es un material de titanio sin alear de alta pureza que es de alta resistencia, peso ligero y alta conductividad térmica.
Titanio grado 5.Como Ti-6Al-4V, que tiene una excelente relación resistencia-peso, tiene buena resistencia a la corrosión, soldabilidad y biocompatibilidad, flexibilidad, no tóxico, es una de las aleaciones de titanio más comunes y se fabrica ampliamente para implantes humanos Objetos, como miembros artificiales, humanos articulaciones, etc
Nitinol®: El nitinol es una aleación de titanio y níquel, que ha sido muy reconocida por la comunidad médica en los últimos años. Tiene memoria, excelente coeficiente de amortiguamiento, biocompatibilidad y elasticidad, y es muy adecuado para la fabricación de diversos tipos de equipos médicos.
Aleación de cromo cobalto. El cromo cobalto (Cobalt Chrome) es una aleación de metal de alta resistencia compuesta de cobalto y cromo. Es otro metal biocompatible y se ha convertido en uno de los materiales aprobados para implantes dentales y ortopédicos.
Aleación de magnesio.La aleación de magnesio es un metal liviano que también es biocompatible y se usa ampliamente en la fabricación de stents cardíacos.
Aleación de aluminio.Las aleaciones de aluminio, como el aluminio 6061-T6, se han convertido en el material principal para la fabricación de diversos dispositivos médicos. Son fuertes, ligeros, resistentes a la corrosión y maleables. Además, las piezas o prototipos de aluminio son muy económicos y rentables. El aluminio anodizado puede mejorar aún más la resistencia a la corrosión, la resistencia y una variedad de colores puede mejorar la estética.
Otros materiales metálicos.Incluye latón, bronce, cobre, gamma, hastelloy, inconel, invar, manganeso, molibdeno, monel, níquel, nitro, platino, estelita, waspaloy, zinc y muchas más. Otras superaleaciones, etc.
Los materiales plásticos médicos comunes tienen resistencia a la humedad y buenas propiedades térmicas, y también deben esterilizarse a alta temperatura, rayos gamma u óxido de etileno. En comparación con los metales, los plásticos no son magnéticos y no interfieren con los resultados de diagnóstico y se usan comúnmente en equipos de pruebas médicas.
Delrín.Delrín es una resina no absorbente, resistente al desgaste y de bajo coeficiente de fricción.
Policarbonato (PC).El PC tiene excelentes propiedades mecánicas y estructurales, con casi el doble de resistencia a la tracción que el ABS.
OJEADA.Por lo general, un sustituto de las piezas de metal, PEEK es resistente a la corrosión, al desgaste, tiene una excelente resistencia a la tracción y puede funcionar a alta temperatura y alta presión.
UHMWPE.UHMWPE tiene un bajo coeficiente de fricción, resistencia al impacto, resistencia química y no absorbe agua, por lo que es un material general.
PTFE (teflón).El PTFE puede operar en temperaturas extremas, tiene una excelente resistencia química, es un excelente aislante y es uno de los materiales más utilizados para fabricar piezas o prototipos médicos.
Carolete G-10.Garolite G-10 es un material alternativo para piezas médicas metálicas, tiene alta resistencia y baja absorción de agua, y no es magnético.
Proceso de tratamiento de superficies de piezas médicas CNC
Dado que las piezas o productos médicos están en estrecho contacto con el cuerpo humano, se requiere el proceso de tratamiento de superficies más seguro y respetuoso con el medio ambiente.
Anodizado. A través de la pasivación electrolítica, se puede formar una capa delgada de óxido de metal en la superficie de las piezas médicas de mecanizado CNC para proteger el metal y mejorar aún más la resistencia a la corrosión y al desgaste. Hay varias opciones de color, además de mejorar la resistencia a la corrosión y al desgaste. resistencia a la abrasión. Este proceso es el más utilizado en piezas médicas de aleación de aluminio. También se pueden anodizar acero inoxidable, cobre, titanio, aleaciones de zinc y aleaciones de magnesio.
Anodizado
Pasivación
pasivación.La pasivación se usa a menudo en acero y acero inoxidable. La solución ácida elimina el hierro libre y el hierro ferroso de la superficie, mejorando aún más la resistencia química y a la corrosión del acero y el acero inoxidable, evitando la oxidación.
Galvanoplastia. El revestimiento, a menudo de níquel o cromo, forma una fina capa en la superficie del metal que añade grosor a las piezas pequeñas, evita la oxidación y mejora la resistencia a la corrosión.
Pulido. La superficie de las piezas médicas se frota o actúa químicamente para hacer que la superficie sea extremadamente suave y obtenga un efecto de espejo.
Pintura en aerosol. Pintura en aerosol y pigmentos en la superficie de piezas médicas para mejorar la estética y evitar la corrosión u oxidación. A menudo se aplica a piezas metálicas como aluminio y acero inoxidable, así como a varias piezas de plástico de ingeniería.
Aplicación de equipos médicos de mecanizado CNC.
Implantes médicos.El mecanizado CNC de piezas para implantes corporales es un gran avance en el campo de la medicina, como reemplazos de cadera, implantes de cadera, implantes de columna, implantes de rodilla y más. Los materiales comúnmente seleccionados son: aleación de titanio, aleación de cromo-cobalto, acero inoxidable, PEEK, etc.
Instrumentos quirúrgicos. La alta precisión y el diseño impecable de los instrumentos quirúrgicos pueden hacer o deshacer un procedimiento, a veces requiriendo tolerancias más estrictas, como +/- 0.002 mm. Los instrumentos quirúrgicos comunes procesados por CNC incluyen: espaciadores, clips, alicates, cuchillos, tijeras quirúrgicas, mangos de pieza, sierras, pinzas, espaciadores, etc. Los materiales generalmente seleccionados son: acero inoxidable, especialmente AISI 316L, aleación de titanio, etc.
Equipo médico electrónico.Muchos dispositivos médicos electrónicos a menudo se componen de miles de piezas mecanizadas por CNC, incluidos interruptores, botones, carcasas electrónicas y más. Algunos dispositivos médicos electrónicos incluyen: monitores de frecuencia cardíaca, escáneres de resonancia magnética y máquinas de rayos X, equipos de ultrasonido, escáneres de resonancia magnética, escáneres de tomografía computarizada, equipos de diagnóstico, monitores y más.
Certificación de Talleres de Mecanizado CNC
No es lo mismo fabricar piezas médicas o prototipos que fabricar piezas para otras industrias. La mayoría de las piezas ordinarias de metal o plástico solo necesitan seguir los requisitos de la gestión de calidad ISO 9001, pero la fabricación de piezas médicas también debe cumplir con otros estándares. De acuerdo con los estándares internacionales, las organizaciones involucradas en el diseño, el desarrollo, la producción, el almacenamiento, la distribución, la instalación o la reparación médica deben demostrar la capacidad de "proporcionar dispositivos médicos y servicios relacionados que cumplan constantemente con los requisitos reglamentarios aplicables y del cliente".
ISO 9001:ISO 9001 es aplicable a varias industrias y es un estándar general para el control de calidad. Ayuda a minimizar costos y promover el crecimiento de la empresa.
ISO 13485: Esto enfatiza la supervisión del proceso de mecanizado CNC de piezas médicas y estandariza el proceso de fabricación. Los detalles de esta norma son más estrictos que los de la ISO9001, como la verificación de procesos, la gestión de riesgos y el control de calidad.
ISO 14001:Similar a ISO5001, es una pauta que el mecanizado CNC de piezas médicas puede reducir el consumo de energía y la generación de desechos.
El mecanizado CNC es cada vez más popular en el campo de la medicina. Es un proceso de fabricación ideal para fabricar piezas de dispositivos médicos con estructuras complejas y materiales duros. Especialmente, el mecanizado simultáneo de 5 ejes ha hecho contribuciones sobresalientes a la fabricación de varios implantes ortopédicos e implantes dentales.