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Tout ce que vous devez savoir sur les pièces médicales d'usinage CNC
L'industrie des dispositifs médicaux est une industrie qui ne permet pas les erreurs. Toute opération inappropriée affectera la vie et la santé des personnes. Cela implique de vastes chaînes de production allant des couteaux chirurgicaux aux articulations artificielles en passant par les gros équipements de diagnostic, nécessitant des dimensions précises, des matériaux réels et des traitements de surface spécifiés. Avec les avantages de tolérances serrées, d'une excellente finition de surface et de la compatibilité avec des centaines de matériaux, l'usinage CNC est l'un des processus d'usinage idéaux pour les pièces médicales usinées sur mesure.
Avantages de l'usinage CNC de pièces médicales
L'usinage CNC est un processus de fabrication soustractive à usage général dans lequel des pièces ou des assemblages médicaux fabriqués sont découpés à partir de matériaux. La technologie est si avancée que le fichier de conception assistée par ordinateur (CAO) guide la machine-outil CNC sur le bon chemin, remplace l'outil et coupe le matériau avec précision pour produire d'excellents équipements, outils et pièces médicaux, qui sont largement utilisés en chirurgie. , équipement dentaire, équipement de diagnostic, etc.
Vite. Par rapport au moulage par injection, l'usinage CNC ne nécessite pas de moules supplémentaires, seulement certains réglages de la machine et la conversion des fichiers CAO en code G. La machine-outil CNC démarre le programme de coupe rapidement selon les instructions et peut généralement fabriquer des pièces complexes en quelques heures. Les moisissures, en revanche, prennent des semaines voire des mois. Les tests médicaux sont généralement plus urgents. Par exemple, le COVID-19 actuel fait rage dans le monde entier et la demande d'équipements de test a augmenté. L'usinage CNC peut fournir des pièces médicales ou des prototypes de haute qualité dans un court laps de temps pour que les produits soient commercialisés dès que possible.
Aucune limite de quantité. Pendant le processus d'usinage, la machine-outil CNC peut déterminer s'il faut traiter une pièce ou fabriquer plusieurs pièces. Comparé à d'autres procédés de fabrication, le coût de fabrication d'une pièce est beaucoup plus faible. La production de pièces uniques ou individuelles sur mesure est courante dans le monde médical, comme les dispositifs médicaux spécialisés, les appareils et autres composants médicaux. L'usinage CNC est très avantageux. Par exemple : différentes structures du corps humain nécessitent différentes aides médicales, c'est pourquoi l'usinage CNC est l'une des raisons de la fabrication de prothèses, et il n'y a pas d'exigence de quantité minimale de commande.
Compatible avec divers matériaux. Qu'il s'agisse d'acier inoxydable à haute résistance et haute ténacité, d'alliage de titane, d'alliage d'aluminium ou même d'alliage nickel-molybdène, ou de plastiques techniques PEEK, Téflon, etc., le traitement CNC peut être parfaitement compatible et des centaines de matériaux peuvent être sélectionnés. pour fabriquer des pièces médicales ou prototype. Par rapport à l'impression 3D, le choix des matériaux est plus large.
Tolérances serrées. Habituellement, les équipements ou pièces médicaux nécessitent des tolérances strictes, ce qui n'est pas difficile pour l'usinage CNC, en particulier l'usinage CNC 5 axes peut fabriquer des pièces avec une tolérance de 0.005 mm, ce qui répond aux exigences de précision de la plupart des pièces médicales, réduisant ainsi le risque.
Excellente finition de surface. Par rapport à l'impression 3D, les pièces fabriquées par traitement CNC ont généralement une excellente finition de surface, et il n'est presque pas nécessaire de retraiter manuellement la surface de la pièce, qui est très lisse.
Le processus d'usinage CNC de pièces médicales
Fraisage CNC. Pour plus de commodité, les services de fraisage CNC 5 axes sont parfaitement capables de fabriquer des pièces de n'importe quelle forme, souvent avec les géométries complexes des dispositifs médicaux. L'usinage CNC 5 axes fait référence à l'usinage simultané 5 axes, et non 3+2 axes ou 4+1 axes. Bien que de nombreux fabricants se vantent de fournir des services d'usinage CNC 5 axes, veuillez confirmer qu'ils peuvent fournir de véritables services d'usinage CNC simultanés 5 axes.
Fraisage CNC
Tournage CNC
Tournage CNC. Le tournage CNC peut traiter des pièces avec une symétrie précise, telles que des arbres, des pièces rondes, etc. Les processus de tournage CNC comprennent la coupe, le moletage, le surfaçage, le formage, le filetage, le brochage, le perçage et l'alésage.
Usinage suisse CNC/micro-usinage. Les tours d'usinage suisses CNC peuvent faire tourner des pièces sur 7, 9 ou même plus de 12 axes pour fabriquer de petites pièces médicales critiques telles que des aiguilles, des clous, des vis à os, des ancres de suture, des stents, des clips, des cathéters et plus encore en une fraction de temps. Pièces médicales usinées CNC en Suisse selon des tolérances précises et serrées.
Contrôle de la qualité – inspection à trois coordonnées. Les composants médicaux ou les prototypes doivent subir des contrôles de qualité après le traitement. La MMT se déplace le long des axes X, Y et Z dans un laboratoire à humidité/température régulée et détecte les tolérances des pièces médicales par diverses méthodes visuelles ou par contact. Il doit répondre pleinement aux exigences de précision des modèles CAO et des dessins 2D, et répondre aux exigences de fiabilité et de sécurité.
Limite de taille des pièces médicales d'usinage CNC général
Actuellement, l'usinage CNC de pointe et d'autres technologies de fabrication telles que l'impression 3D et le moulage par injection ont encore certaines limites. L'usinage CNC de pièces médicales a également certaines limites de taille, toutes les pièces médicales ne nécessitent pas une tolérance serrée de +/- 0.0001 mm.
Formage et pliage : +/- 0.4 mm
Pliage : +/- 0.2 mm
Dimensions linéaires : +/- 0.1 mm
Diamètres avec inserts : +0.06mm / -0.0mm
Angularité : +/- 2°
Rugosité de surface : Ra 100 uin max
Matériaux pour la fabrication CNC de pièces médicales ou de prototypes
Les matériaux médicaux doivent avoir un degré élevé de résistance à la corrosion et de résistance, et être facilement stérilisés et nettoyés. Les plus courants sont l'acier inoxydable, l'alliage de titane, l'alliage d'aluminium, l'alliage de magnésium, l'alliage nickel-titane, etc. Sur la base de plus de 20 ans d'expérience et d'exploration pratique, DDPROTOTYPE, l'un des principaux fabricants de prototypes en Chine, résume les matériaux courants adaptés pour la technologie de traitement CNC pour fabriquer des pièces médicales, comme suit.
Inox 316/L.L'acier inoxydable 316/L est très résistant à la corrosion et est un matériau couramment utilisé pour les dispositifs médicaux.
Acier inoxydable 304.L'acier inoxydable 304 a une résistance à la corrosion et une bonne usinabilité. C'est l'un des matériaux les plus utilisés pour la fabrication de pièces médicales, mais il ne peut pas être traité thermiquement. Si un acier inoxydable plus dur est requis, l'acier inoxydable 18-8 est plus approprié.
Acier inoxydable 17-4. L'acier inoxydable 17-4, couramment utilisé dans les équipements médicaux, est un alliage d'acier inoxydable à haute résistance et résistant à la corrosion qui peut être traité thermiquement.
Titane grade 2.Le titane de grade 2 est un matériau en titane non allié de haute pureté, à haute résistance, léger et à conductivité thermique élevée.
Titane grade 5.Tels que Ti-6Al-4V, qui a un excellent rapport résistance/poids, a une bonne résistance à la corrosion, soudabilité et biocompatibilité, flexibilité, non toxique, est l'un des alliages de titane les plus courants et est largement fabriqué pour les implants humains Objets, tels que les membres artificiels, humains articulations, etc...
Nitinol®: Le nitinol est un alliage de titane et de nickel, très reconnu par la communauté médicale ces dernières années. Il possède une mémoire, un excellent coefficient d'amortissement, une biocompatibilité et une élasticité, et convient parfaitement à la fabrication de divers types d'équipements médicaux.
Alliage cobalt-chrome. Cobalt Chrome (Cobalt Chrome) est un alliage métallique à haute résistance composé de cobalt et de chrome. C'est un autre métal biocompatible et est devenu l'un des matériaux approuvés pour les implants dentaires et orthopédiques.
Alliage de magnésium.L'alliage de magnésium est un métal léger qui est également biocompatible et largement utilisé dans la fabrication de stents cardiaques.
Alliage d'aluminium.Les alliages d'aluminium, tels que l'aluminium 6061-T6, sont devenus le principal matériau de fabrication de divers dispositifs médicaux. Ils sont solides, légers, résistants à la corrosion et malléables. De plus, les pièces ou prototypes en aluminium sont très économiques et rentables. L'aluminium anodisé peut encore améliorer la résistance à la corrosion, la résistance et une variété de couleurs peut améliorer l'esthétique.
Autres matériaux métalliques.Comprend le laiton, le bronze, le cuivre, le gamma, l'hastelloy, l'inconel, l'invar, le manganèse, le molybdène, le monel, le nickel, le nitro, le platine, le stellite, le waspaloy, le zinc et bien d'autres superalliages, etc.
Les matières plastiques médicales courantes ont une résistance à l'humidité et de bonnes propriétés thermiques, et doivent également être stérilisées par des températures élevées, des rayons gamma ou de l'oxyde d'éthylène. Comparés aux métaux, les plastiques ne sont pas magnétiques et n'interfèrent pas avec les résultats de diagnostic et sont couramment utilisés dans les équipements de test médical.
Delrin.Delrin est une résine non absorbante, résistante à l'usure et à faible coefficient de frottement.
Polycarbonate (PC).Le PC a d'excellentes propriétés mécaniques et structurelles, avec une résistance à la traction presque deux fois supérieure à celle de l'ABS.
COUP D'OEIL.Habituellement un substitut aux pièces métalliques, le PEEK est résistant à la corrosion, à l'usure, a une excellente résistance à la traction et peut fonctionner à haute température et haute pression.
UHMWPE.UHMWPE a un faible coefficient de frottement, une résistance aux chocs, une résistance chimique et n'absorbe pas l'eau, c'est donc un matériau général.
PTFE (téflon).Le PTFE peut fonctionner à des températures extrêmes, possède une excellente résistance chimique, est un excellent isolant et est l'un des matériaux les plus largement utilisés pour la fabrication de pièces médicales ou de prototypes.
Carole G-10.Garolite G-10 est un matériau alternatif pour les pièces médicales métalliques, a une résistance élevée et une faible absorption d'eau, et n'est pas magnétique.
Processus de traitement de surface de pièces médicales CNC
Étant donné que les pièces ou produits médicaux sont en contact étroit avec le corps humain, le processus de traitement de surface le plus sûr et le plus respectueux de l'environnement est requis.
Anodisation. Grâce à la passivation électrolytique, une fine couche d'oxyde métallique peut être formée à la surface des pièces médicales d'usinage CNC pour protéger le métal et améliorer encore la résistance à la corrosion et à l'usure. Il existe différentes options de couleur, ainsi qu'une meilleure résistance à la corrosion et à l'usure. résistance à l'abrasion. Ce procédé est le plus largement utilisé sur les pièces médicales en alliage d'aluminium. L'acier inoxydable, le cuivre, le titane, les alliages de zinc et les alliages de magnésium peuvent également être anodisés.
Anodisation
Passivation
Passivation.La passivation est souvent utilisée sur l'acier et l'acier inoxydable. La solution acide élimine le fer libre et le fer ferreux de la surface, améliorant encore la résistance à la corrosion et aux produits chimiques de l'acier et de l'acier inoxydable, empêchant la rouille.
Galvanoplastie. Le placage, souvent au nickel ou au chrome, forme une fine couche à la surface du métal qui ajoute de l'épaisseur aux petites pièces, prévient la rouille et améliore la résistance à la corrosion.
Polissage. La surface des pièces médicales est frottée ou traitée chimiquement pour rendre la surface extrêmement lisse et obtenir un effet miroir.
Peinture en aérosol. Pulvérisez de la peinture et des pigments sur la surface des pièces médicales pour améliorer l'esthétique et éviter la corrosion ou l'oxydation. Il est souvent appliqué aux pièces métalliques telles que l'aluminium et l'acier inoxydable, ainsi qu'à diverses pièces en plastique d'ingénierie.
Application de l'équipement médical d'usinage CNC
Implants médicaux.L'usinage CNC de pièces pour implants corporels est un développement majeur dans le domaine médical, comme les prothèses de hanche, les implants de hanche, les implants rachidiens, les implants de genou, etc. Les matériaux couramment sélectionnés sont : alliage de titane, alliage cobalt-chrome, acier inoxydable, PEEK, etc.
Instruments chirurgicaux. La haute précision et la conception sans faille des instruments chirurgicaux peuvent faire ou défaire une procédure, nécessitant parfois des tolérances plus strictes telles que +/- 0.002 mm. Les instruments chirurgicaux usuels traités par CNC comprennent : les entretoises, les pinces, les pinces, les couteaux, les ciseaux chirurgicaux, les poignées de pièce, les scies, les pincettes, les entretoises, etc. Les matériaux généralement sélectionnés sont : l'acier inoxydable, en particulier l'AISI 316L, l'alliage de titane, etc.
Matériel médical électronique.De nombreux dispositifs médicaux électroniques sont souvent composés de milliers de pièces usinées CNC, notamment des interrupteurs, des boutons, des boîtiers électroniques, etc. Certains appareils médicaux électroniques comprennent : les moniteurs de fréquence cardiaque, les scanners IRM et les appareils à rayons X, les équipements à ultrasons, les scanners IRM, les scanners CT, les équipements de diagnostic, les moniteurs, etc.
Certification des ateliers d'usinage CNC
La fabrication de pièces médicales ou de prototypes n'est pas la même chose que la fabrication de pièces pour d'autres industries. La plupart des pièces métalliques ou plastiques ordinaires doivent uniquement respecter les exigences de la gestion de la qualité ISO 9001, mais la fabrication de pièces médicales doit également répondre à d'autres normes. Selon les normes internationales, les organisations impliquées dans la conception, le développement, la production, le stockage, la distribution, l'installation ou la réparation médicaux doivent démontrer leur capacité à "fournir des dispositifs médicaux et des services associés qui répondent systématiquement aux exigences des clients et aux exigences réglementaires applicables".
ISO 9001 :ISO 9001 s'applique à diverses industries et est une norme générale pour le contrôle de la qualité. Cela permet de minimiser les coûts et de favoriser la croissance de l'entreprise.
ISO 13485 : Cela met l'accent sur la supervision des processus d'usinage CNC des pièces médicales et normalise le processus de fabrication. Les détails de cette norme sont plus stricts que la norme ISO9001, tels que la vérification des processus, la gestion des risques et le contrôle qualité.
ISO 14001 :Semblable à ISO5001, il s'agit d'une ligne directrice selon laquelle l'usinage CNC de pièces médicales peut réduire la consommation d'énergie et la génération de déchets.
L'usinage CNC devient de plus en plus populaire dans le domaine médical. C'est un procédé de fabrication idéal pour fabriquer des pièces de dispositifs médicaux avec des structures complexes et des matériaux durs. En particulier, l'usinage simultané sur 5 axes a apporté des contributions exceptionnelles à la fabrication de divers implants orthopédiques et implants dentaires.