Gatavų dalių paviršius turi būti be porų ar įtrūkimų, kitaip liks sterilizuojančios priemonės likučiai. Be to, pati staklės turi būti atsparios spinduliuotei, paprastai vietoj tradicinių dažų naudojamos PVD dangos, pvz., titano nitridas (TiN) arba cirkonio nitridas (ZrN).
5 Taikomi CNC staklių tipai ir techniniai parametrai
5.1 Penkių-ašių apdirbimo centras
(1) Taikomi scenarijai ir struktūrinės charakteristikos Penkių ašių apdirbimo centrai yra pagrindinė ortopedinių implantų gamybos įranga, nes jie gali atlikti sudėtingą paviršiaus apdirbimą viena sąranka. Įprastos taikymo sritys apima trijų-dimensijų paviršiaus apdirbimą acetabuliniais kaušeliais ir šlaunikaulio kamienais dirbtiniams sąnarių protezams, porėtos biomimetinės struktūros formavimą stuburo suliejimo įrenginiams ir didelio- tikslumo sudėtingų ertmių apdirbimą chirurginiams instrumentams.
Penkių{0}}ašių apdirbimo centrų struktūrinės formos daugiausia skirstomos į tris kategorijas pagal sukamojo veleno ir linijinio judėjimo ryšį: dvigubas sukamasis stalas, vieno -rotoriaus-siūbavimo tipas ir dvigubas-suukamosios galvutės tipas.
(2) Pagrindiniai techniniai parametrai ① Suklio greitis. Norint apdirbti titano lydinius, suklio greitis turi būti 10 000–20 000 aps./min., o nerūdijančio plieno – 15 000–30 000 aps./min., kad būtų pasiektas didelis pjovimo greitis ir sumažinta šiluminė žala.
② Padėties nustatymo tikslumas: tiesinės ašies padėties nustatymo tikslumas ±0,005 mm, pakartojamumas ±0,003 mm; sukimosi ašies padėties nustatymo tikslumas ±5", pakartojamumas ±3".
③ Susiejimo valdymas: palaiko penkių-ašių interpoliacijos skaičiavimus ir į priekį{1}}valdymą, kad būtų užtikrintas sklandus sudėtingų trajektorijų apdirbimas.
④ Aušinimo sistema: reikalingas aukšto-slėgio aušinimas (slėgis, didesnis arba lygus 7 MPa) ir minimalaus kiekio tepimo (MQL) sistema, kad atitiktų sunkiai{2}}apdorojamų-medžiagų, pvz., titano lydinių, pjovimo reikalavimus.
5.2 Frezavimas-Tekinimo apdirbimo centras
(1) Taikomi scenarijai ir struktūrinės charakteristikos Frezavimo{1}}tekinimo apdirbimo centrai yra tinkami viso -proceso veleno ir disko{3} formos medicinos prietaisų komponentų apdirbimui. Įprastos taikymo sritys: integruotas ortopedinių intramedulinių vinių ir kaulinių varžtų apdirbimas (tekinimas{5}}frezavimas-gręžimas); Chirurginių instrumentų velenų sriegių apdirbimas ir radialinis skylių apdirbimas; ir masinė mažų implantų (tokių kaip kauliniai varžtai ir dantų implantai) gamyba.
Frezavimo-tekinimo apdirbimo centruose paprastai naudojama dviguba Jie gali tiesiogiai apdirbti sudėtingas struktūras ant titano lydinio implantų ruošinių, pagerindami medžiagų panaudojimą.
(2) Pagrindiniai techniniai parametrai ① Suklio greitis. Tekinimo suklio greitis Didesnis arba lygus 5000 aps./min., frezavimo suklio greitis Didesnis arba lygus 12000 aps./min., kad atitiktų skirtingų procesų greičio reikalavimus. ② C-ašies tikslumas. Padėties nustatymo tikslumas ±3,6", pakartojamumas ±1,8", užtikrinantis sriegių ir radialinių skylių indeksavimo tikslumą. ③ Elektrinio įrankio stulpelis. Įrengta servo{11}}varoma pjovimo galvutė, galia didesnė arba lygi 5 kW, sukimo momentas didesnis arba lygus 30 N·m, palaiko didelio{14}}greičio frezavimą. ④ Automatikos sistema. Integruoti pakrovimo ir iškrovimo robotai ir internetiniai aptikimo įrenginiai, kad būtų pasiekta nepilotuojama masinė gamyba.
5.3 Tiksliojo šlifavimo staklės ir specialios apdirbimo staklės
(1) Tiksliųjų šlifavimo staklių taikymas Tiksliojo šlifavimo staklės (pvz., paviršiaus šlifavimo staklės, cilindriniai šlifavimo staklės ir koordinačių šlifavimo staklės) naudojamos labai{1}}medicinos prietaisų dalių paviršiui apdoroti. Tipiški scenarijai yra šie: tikslus chirurginio skalpelio pjovimo briaunų šlifavimas, kad būtų pasiekta paviršiaus šiurkštumo vertė Ra < 0,1 μm; implantų sutapimo paviršių šlifavimas, kad būtų užtikrintas sutapimo tarpas Mažesnis arba lygus 0,005 mm; ir medicinos prietaisų kreipiamųjų bėgių paviršių paviršiaus šlifavimas, kurio lygumas yra mažesnis arba lygus 0,01 mm/1000 mm.
Tiksliojo šlifavimo staklės paprastai varomos tiesiniais varikliais, kurių padėties nustatymo tikslumas yra ±0,002 mm. Kartu su CBN šlifavimo diskais galima pasiekti titano lydinio paviršių veidrodinį-apdailą be poliravimo.
(2) Specializuotų staklių taikymas Specializuotos staklės yra būtinos apdorojant medicinos prietaisų mikrostruktūras, daugiausia apimančias: ① Elektros iškrovos apdirbimo (EDM) stakles, naudojamas mikro{1}} skylėms (skersmuo 0,1 mm arba mažesnis) ir siauriems grioveliams (plotis, 0 arba 5 mm) apdirbti. širdies stentai, kurių apdorojimo tikslumas yra ±0,003 mm. ② Lazerinės apdirbimo mašinos, tinkamos medicininėms polimerinėms medžiagoms pjauti ir gręžti, pvz., greitam PEEK dalių prototipų kūrimui, kurių šilumos{6}}veikiama zona yra mažesnė arba lygi 50 μm. ③ Ultragarsinės apdirbimo mašinos, naudojamos kietoms ir trapioms medžiagoms (pvz., keraminiams implantams) apdoroti, galinčios apdoroti mikro-angas, kurių skersmuo mažesnis nei 0,1 mm, o paviršiaus šiurkštumo vertė Ra yra mažesnė arba lygi 0,4 μm.
5.4 Sudėtinės specializuotos staklės
Sudėtinės specializuotos staklės turi unikalių privalumų gaminant pritaikytus medicinos prietaisus.
(1) Penkių -ašių jungtis + ultragarsinės vibracijos kompozitinės staklės: padėties nustatymo tikslumas ±0,003 mm, amplitudės valdymas ±0,001 mm. Apdirbant cirkonio oksido keramikos protezus, paviršiaus šiurkštumo vertė Ra yra mažesnė arba lygi 0,2 μm, o apdirbimo efektyvumas yra 2 kartus didesnis nei tradicinės įrangos.
(2) Femtosekundinis lazeris + elektrolizės kompozito apdirbimo sistema: impulso plotis 350fs, elektrolizės įtampa reguliuojama nuo 0 iki 30V. Apdirbant 316LVM nerūdijančio plieno mikrokateterius, galima apdirbti masyvą, kurio skylės skersmuo yra 100 μm, o tarpas tarp skylių yra 150 μm.
6. CNC apdirbimo proceso optimizavimas
6.1 Titano lydinio dalių apdirbimas
(1) Pjovimo parametrų optimizavimas: pagrindiniai titano lydinio (Ti-6Al-4V) apdirbimo parametrai valdomi taip: ① Pjovimo greitis: 80-120 m/min grubinant, 120{23}}180 m/min apdirbant. Dėl per didelio pjovimo greičio įrankis perkais ir nusidėvės. ② Tiekimo greitis: 0,1–0,3 mm/r grublėtam, 0,05–0,10 mm/r apdailai. Mažas padavimo greitis gali sumažinti paviršiaus šiurkštumą. ③ Pjovimo gylis: 0,5–2 mm grublėtam, 0,1–0,5 mm apdailai. Plonasienių dalių pjovimo gylis turi būti mažesnis arba lygus 0,2 mm. ④ Aušinimo būdas: naudokite aukšto slėgio vidinį aušinimą (slėgis 8–10 MPa) kartu su didelio slėgio pjovimo skysčiu arba mikro tepimu (MQL) + žemos temperatūros šaltu oru (-30 laipsnių), kad sumažintumėte pjovimo temperatūrą ir sumažintumėte titano lydinio sukibimą.
(2) Įrankio pasirinkimas ir nusidėvėjimo kontrolė ① Įrankio medžiaga: pirmenybė teikiama CBN (kubinio boro nitrido) arba keraminiams įrankiams, kurių kietumas didesnis arba lygus 3000 HV ir geras atsparumas aukštai temperatūrai; antra, galima pasirinkti padengtą cementinį karbidą (pvz., TiAlN dangą), kurio atsparumo oksidacijai temperatūra yra didesnė nei 1100 laipsnių. ② Įrankio geometrijos parametrai: nuolydžio kampas 5 laipsniai -10 laipsnių, prošvaisa kampas 10 laipsnių ~15 laipsnių. Padidinus tarpo kampą galima sumažinti trintį tarp įrankio ir ruošinio; spiralės kampas 30 laipsnių -45 laipsnių, kad pagerintų drožlių pašalinimo galimybes. ③ Susidėvėjimo stebėjimas: Įrankio susidėvėjimą realiu laiku stebi pjovimo jėgos jutiklis (atrankos dažnis didesnis arba lygus 10 kHz). Pjovimo jėgai padidėjus daugiau nei 20%, įrankis automatiškai pakeičiamas, kad dėl įrankio susidėvėjimo nebūtų nulaužtos dalys.
6.2 Plonasienių dalių ir mikrostruktūrų apdirbimas
(1) Plonasienių dalių deformacijos valdymo technologija Pagrindiniai medicininių prietaisų plonasienių dalių (sienelės storis 0,5 mm arba 0,5 mm) apdirbimo proceso taškai: ① Tvirtinimo konstrukcija. Naudojami vakuuminiai adsorbciniai įtaisai arba daugiataškiai atraminiai įtaisai, kurių kontaktinis plotas yra didesnis arba lygus 60 % dalies paviršiaus ploto, siekiant sumažinti vietinę įtempių koncentraciją. Pavyzdžiui, apdirbant 0,3 mm storio titano lydinio biopsinės žnyplės galvutę, naudojamas silikono -užpildytas laikiklis, o deformacija sumažinama nuo 0,05 mm iki 0,01 mm. ② Pjovimo strategija. Taikomas „sluoksninio pjovimo + simetrinio apdirbimo“ metodas, kai kiekvieno sluoksnio pjovimo gylis yra mažesnis arba lygus 0,1 mm. Pirmiausia apdirbamas simetriškas paviršius, kad būtų subalansuota pjovimo jėga. Suklio greitis Didesnis arba lygus 15000 aps./min., naudojant išcentrinę jėgą pjovimo vibracijai sumažinti. ③ Pagalbinė atrama. Plonas, plonasienių dalių (pvz., 1 mm skersmens instrumentų strypų) pjovimui palengvinti naudojama ultragarsinė vibracija, kurios vibracijos dažnis yra 20–40 kHz, sumažinant pjovimo jėgą 30 %, o amplitudė reguliuojama 5–10 μm, kad būtų išvengta rezonansinės deformacijos.
(2) Mikrostruktūrų apdirbimas Medicinos prietaisų mikrostruktūrų apdirbimo metodai (ypatybės dydis Mažesnis arba lygus 1 mm): ① Mikro-frezavimas. Naudojant mikrogalinį frezą, kurio skersmuo 0,1-1 mm, apdirbimas atliekamas didelio greičio{27}}apdirbimo centre (suklio greitis didesnis arba lygus 40 000 aps./min.). Pavyzdžiui, apdirbant 0,5 mm skersmens medicininio titano lydinio mikroangą, kurios padavimo greitis yra 100-200 mm/min, o pastūma vienam dantims yra mažesnė arba lygi 0,005 mm/z. ② Elektros išlydžio apdirbimas (EDM). Naudojamas CNC EDM, kai elektrodų medžiaga yra varis arba volframo plienas. Apdorojimo parametrai yra impulso plotis 1–10 μs, impulsų tarpas 5–20 μs, apdorojimo įtampa 60–120 V. Galimas 0,05 mm siauro plyšio apdorojimas, kurio paviršiaus šiurkštumas Ra Mažiau arba lygus 0,8 μm. ③ Mikroapdirbimas lazeriu. Naudojami femtosekundiniai lazeriai (impulso plotis < 100 fs), kurių apdorojimo tikslumas yra ±1 μm, o šilumos paveikta zona < 5 μm. Tai tinka PEEK medžiagų mikrostruktūrų formavimui, pvz., 0,1 mm skersmens mikro skylučių matricų apdorojimui.
6.3 Paviršiaus apdorojimo procesai
Medicinos prietaiso komponentų paviršiaus apdorojimas tiesiogiai veikia biologinį suderinamumą ir funkcines savybes.
(1) Titano lydinio paviršiai: dažniausiai naudojami metodai apima smėliavimą + ėsdinimą rūgštimi (SLA), kad susidarytų grubus, akytas 10–50 μm storio paviršius, skatinantis kaulų ląstelių sukibimą; arba anodavimas, kad būtų sukurtas 5–10 μm storio TiO keramikos sluoksnis, pagerinantis atsparumą dilimui.
(2) Nerūdijančio plieno paviršiai: elektrolitinis poliravimas (įtampa 10-20V, temperatūra 50-70 laipsnių) gali sumažinti paviršiaus šiurkštumą Ra nuo 0,4 μm iki 0,1 μm, tuo pat metu formuojant pasyvinę plėvelę, kad padidintų atsparumą korozijai.
(3) Polimerinės medžiagos paviršiai: plazminis apdorojimas (galia 50-100 W, slėgis 10-100 Pa) gali pagerinti paviršiaus hidrofiliškumą ir skatinti ląstelių sukibimą.
6.4 Procesų integravimas ir automatizuotos gamybos linijos
(1) Kelių{1}}procesų integruoti procesai: ① Sudėtinis tekinimo-frezavimo-šlifavimo procesas. Pavyzdžiui, apdorojant dantų implantus, naudojamas integruotas procesas „tekinimas suformuojant - frezavimo sriegius - šlifuojant paviršių“, užbaigiamas vienu ypu staklėmis, sumažinant gamybos ciklą nuo 20 min/vnt tradiciniame procese iki 8 min/vnt. ② Priedo gamyba + atimamasis gamybos sudėtinis procesas. Sudėtingiems akytiesiems implantams pirmiausia atspausdinamas 3D ruošinys, o tada tikslumas frezavimas ir šlifavimas atliekamas penkių-ašių staklėmis, siekiant pagerinti medžiagų panaudojimą. (2) Automatizuotas gamybos linijos projektavimas ① Lankstus gamybos padalinys (FMC). Pavyzdžiui, chirurginių instrumentų gamybos liniją sudaro du penkių{17}}ašių apdirbimo centrai, viena frezavimo ir tekinimo staklės bei robotizuota pakrovimo ir iškrovimo sistema. Naudojant MES sistemos planavimą, jis leidžia greitai perjungti iš kelių produktų tipų į mažų partijų gamybą, o perjungimo laikas yra mažesnis arba lygus 30 minučių. ② Išmanusis tikrinimo blokas. Integruotas vizualinis patikrinimas (tikslumas ±0,01 mm) ir lazerinis vibracijos matuoklis, jis realiu laiku stebi dalių deformaciją ir įrankio susidėvėjimą apdorojimo metu, automatiškai sustabdo ir įspėja, jei atsiranda sutrikimų.
7 iššūkiai, su kuriais susiduria medicinos prietaisų pramonės plėtra
7.1 Technologinės kliūtys
(1) Užsienio aukščiausios klasės CNC sistemų monopolis Dauguma mano šalies penkių{2} ašių staklių CNC sistemų priklauso nuo importo, visų pirma iš tokių prekių ženklų kaip Siemens (Vokietija) ir FANUC (Japonija), kurie ilgą laiką užima dominuojančią padėtį rinkoje. Šiuo metu CNC sistemose įdiegta dirbtinio intelekto technologija, užtikrinanti išmanų programavimą, prisitaikantį apdirbimą ir gedimų diagnostiką realiuoju laiku-, todėl užtikrinamas stabilus veikimas ir patikimas veikimas. Tačiau yra daug technologinių kliūčių, o kainos išlieka aukštos.
Buitinė penkių{0}}ašių staklių valdymo technologija pradėta naudoti palyginti vėlai. Vidaus įmonės ir mokslinių tyrimų institucijos palaipsniui įsisavino pagrindines technologijas, mokydamosi iš pažangios užsienio patirties. Pastaraisiais metais Kinijoje buvo padaryta didelių laimėjimų aukščiausios klasės-CNC sistemų srityje. Kai kurios įmonės sukūrė didelio našumo{5}}CNC sistemas, kurios padarė didelę pažangą pagrindinių technologijų, pvz., didelio-tikslaus interpoliavimo algoritmų ir klaidų kompensavimo technikų srityse, atitinkančios CNC reikalavimus, keliamus aukščiausios klasės-penkių-ašių staklių ir žymiai sumažinusios atotrūkį nuo užsienio šalių [2].
(2) Nepakankama sinergija naujų medžiagų apdorojimo technologijoje: apdorojant biologiškai skaidomus magnio lydinius (pvz., AZ91D) susiduriama su sinergetiniu „pjovimo{2}korozijos kontrolės iššūkiu“. Eksperimentai rodo, kad naudojant emulsinį pjovimą, magnio jonai reaguoja su pjovimo skystyje esančiomis riebalų rūgštimis ir susidaro muilai, todėl pjovimo skystis blogėja ir pagreitėja magnio lydinio tarpkristalinė korozija. Tačiau esamų staklių aušinimo sistemos nėra skirtos magnio lydinių charakteristikoms. Viena įmonė magnio lydinio kauliniams nagams apdoroti naudojo tradicinį vandens{6}} pjovimo skystį, o po sterilizacijos 15 % gaminių buvo taškinė korozija, kurią sukėlė pjovimo skysčio likučiai. Ultra{9}}didelės molekulinės masės polietileno (UHMWPE) dirbtinių sąnarių apdorojimas yra „apdirbimo{10}dėvėjimosi“ prieštaravimas. Pjovimo metu lengvai susidaro drožlių susipynimas, o dėl tradicinių staklių pjovimo parametrų (pjovimo greitis 100 m/min., pastūmos greitis 0,1 mm/r) paviršiuje gali atsirasti mikro{14}}įtrūkimų. Šie įtrūkimai pagreitina susidėvėjimą sąnario judėjimo metu. Tačiau norint optimizuoti pjovimo parametrus, reikalingos staklės su didesniu suklio apsisukimų dažniu (virš 20 000 aps./min.) ir pakankamo standumo – sritys, kuriose vietinės gamybos staklės turi didelių trūkumų.
(3) Tikslumo išlaikymo trūkumas atliekant mikro-nano apdirbimą mikro-nano skalėje (<100 μm), the impact of machine tool thermal deformation and vibration on precision is amplified. Swiss-imported machine tools, through liquid-cooled spindles, achieve temperature fluctuations ≤0.5℃; employing a thermally symmetrical structural design, they can control thermal deformation within 0.3 μm, a feat difficult for domestically produced machine tools to achieve. Micro-nano machining also faces process failures due to scale effects. When the tool diameter is <0.1 mm, the scale effect of cutting forces renders traditional cutting parameters inapplicable. 7.2 Industrial Ecosystem Dimension
(1) Tarp-pramonės technologijų integravimo spraga: tarp medicinos prietaisų įmonių ir staklių gamintojų yra profesinė kliūtis. Medicinos prietaisų įmonės daugiausia dėmesio skiria medicininėms savybėms, tokioms kaip biologinis suderinamumas ir pritaikomumas sterilizavimui, o staklių gamintojai pasižymi tokiais gamybos rodikliais kaip mechaninis tikslumas ir apdorojimo efektyvumas. Jų techninės kalbos nėra suderintos. Pavyzdžiui, ortopedinių implantų įmonė reikalavo paviršiaus šiurkštumo vertės Ra < 0,2 μm titano lydiniams, apdorotiems staklėmis, tačiau nepavyko išsiaiškinti paviršiaus tekstūros (pvz., griovelio krypties) įtakos kaulų ląstelių sukibimui. Dėl to susidarė situacija, kai, nors staklių gamintojo apdorotas paviršius, naudodamas įprastus procesus, atitiko tikslumo reikalavimus, ląstelių eksperimentai parodė mažesnį -nei- tikėtasi kaulų ląstelių sukibimo greitį.
Šį atotrūkį atspindi ir standartinių sistemų skirtumai. Medicinos prietaisai atitinka ISO 13485 kokybės valdymo sistemą, todėl apdorojimo įranga turi turėti atsekamus proceso parametrų įrašus. Tačiau staklių pramonės standartai (pvz., ISO 230 serijos standartai) daugiausia dėmesio skiria tikslumo bandymams ir nėra suderinti su medicinos standartais.
(2) Ekonominis prieštaravimas mažų{1}}partijų gamyboje: mažos-partijos (paprastai < 50 vienetų) individualizuotų medicinos prietaisų gamyba labai prieštarauja didelėms investicijų į stakles sąnaudoms. Importuotas penkių{5}}ašių apdirbimo centras yra brangus. Remiantis 8-valandų pamainomis ir 60 % panaudojimo rodikliu, įrangos nusidėvėjimas sudaro didelę vieneto kainos procentą. Mažų partijų gamyba lemia mažą staklių panaudojimą.
Mažos{0}}gamybos partijos taip pat kelia ekonominių iššūkių proceso patvirtinimui. Registruojant medicinos prietaisus reikia bent trijų viso -dydžio patikrinimo duomenų paketų. Tačiau, kai gaminama nedidelė-partijinė gamyba, keičiant partijas reikia iš naujo-sureguliuoti stakles, o tai kiekvieną kartą patiria didelių išlaidų, o tai daro didelę įtaką įmonės pelnui.
(3) Specialūs GMP sertifikavimo reikalavimai GMP sertifikavimas yra medicinos prietaisų įmonių, pradedančių patekti į farmacijos pramonę, slenkstis ir būtina produkto pateikimo į rinką sąlyga. Didžiosios pasaulio ekonomikos turi nepriklausomus GMP standartus. GMP sertifikatas kelia griežtus reikalavimus švariam staklių dizainui: paviršiaus reikalavimai-nėra stačių kampų-, kampo spindulys didesnis arba lygus 3 mm, kad nesikauptų dulkės; tepimo reikalavimai-visiškai uždara tepimo sistema, kurios nuotėkio greitis yra mažesnis arba lygus 0,1 ml/h; patvirtinimo reikalavimai-turi būti pateiktas švarus patvirtinimo planas, įrodantis, kad likutiniai teršalai gali būti kontroliuojami mažiau nei 10 ppm. Tam reikia, kad medicinos prietaisams apdoroti naudojamos staklės atitiktų GMP reikalavimus projektavimo etape, padidintų sąnaudas, pritaikytų kampinį suvirinimą ir maistines{12} dangas bei veiksmingai išlaikytų sertifikatus.
8 Medicinos prietaisų pramonės plėtros tendencijos
8.1 Didelis- tikslumas ir išmanus apdirbimas
(1) Nano skalės apdirbimo technologija Techninės staklių velenų kryptys: ① Oro{1}}guolio verpstės, per...
Suslėgtas oras sudaro mikronų-lygio oro plėvelę (storis 1-3 μm), kurios radialinis išbėgimas yra mažesnis nei 0,05 μm arba lygus 0,05 μm, tinkamas nanoskalės veidrodžiui apdoroti, pvz., LED lęšių formų poliravimui, sukimosi greičiu 160 000 aps./min. ② Magnetinės levitacijos velenas, be{13}}kontaktinis palaikymas, kritinis greitis iki 300 000 aps./min., buvo naudojamas puslaidininkinių plokštelių šlifavimui nano mastu. ③ Hibridinis keraminis guolių velenas, silicio nitrido keraminis rutulys kartu su plieniniu vidiniu žiedu, kurio sukimosi greitis yra 120 000 aps./min. Sujungus suklio technologijos taikymo kryptį ateityje, galima sukurti itin spartų apdirbimo centrą, kurio suklio sukimosi greitis yra didesnis nei 100 000 aps./min., kad būtų galima apdoroti nanoskalės tekstūrą ant implanto paviršiaus ir paskatinti kryptingą kaulų ląstelių augimą.
(2) Pažangus proceso optimizavimas Remiantis mašininio mokymosi algoritmais, sukurtas pjovimo parametrų numatymo modelis, o AI-integruota adaptyvioji apdirbimo sistema naudojama parametrams reguliuoti realiuoju laiku, kad būtų pasiektas optimalus pjovimo greitis ir pailgėtų įrankio tarnavimo laikas [3]. (3) Skaitmeninė dvynių technologija: virtualaus staklių, pjovimo įrankio ir ruošinio modelio sukūrimas, siekiant imituoti deformaciją ir įtempių pasiskirstymą apdorojimo metu, leidžiantis iš anksto-optimizuoti proceso parametrus ir iš anksto{6}}modeliuoti apdorojimo procesą virtualioje aplinkoje.
8.2 Žalioji gamyba ir efektyvus apdorojimas
(1) Sausas pjovimas ir mikro{1}}tepimas: skatinama MQL + žemos-temperatūros šalto oro technologija, kad titano lydinio apdirbimo metu būtų pasiektas nulinis pjovimo skysčio išleidimas, taip sumažinant pjovimo skysčio sąnaudas.
(2) Kompozitinių medžiagų gamyba priedų ir atimamųjų medžiagų: 3D spausdinimo ir penkių -ašių frezavimo derinimas, kad būtų galima beveik -neto{4}}formuoti sudėtingus implantus ir sumažinti medžiagų švaistymą.
(3) Automatizuotos gamybos linijos: bendradarbiaujančių robotų ir AGV logistikos sistemų diegimas išmaniosioms gamykloms statyti ir gamybos efektyvumui gerinti.
8.3 Mikro/nano gamybos ir biogamybos integravimas
(1) Integruotas mikro/nano struktūrų apdorojimas: penkių -ašių jungties + femtosekundžių lazerinio kompozito staklių sukūrimas, kad būtų galima vieną -kartinį mikro/nano-lygių struktūrų formavimą (mikrometro-lygio grioveliai + nanometro{{7} lygio poros) ant implanto paviršiaus, pagerinant kaulo integravimo efektyvumą.
(2) Biogamybos procesai: CNC apdirbimo derinimas su biologiniu 3D spausdinimu, pvz., hidroksiapatito dangos spausdinimas ant titano lydinio implantų paviršiaus, kai dangos sukibimo stiprumas yra didesnis nei 50 MPa.
(3) Lanksčios elektronikos gamyba: naudojant CNC mikroapdirbimo technologiją, kuriant lanksčias implantuojamų medicinos prietaisų grandines, kurių linijos plotis yra mažesnis nei 10 μm ir atitinka biologinio suderinamumo reikalavimus.
(4) Bioninio paviršiaus apdorojimo technologija: Bioninio paviršiaus apdorojimas imituoja biologinių audinių mikrostruktūrą, pagerindamas medicinos prietaisų biologinį suderinamumą.
9 Išvada
Šiame darbe sistemingai analizuojama tipinių medicinos prietaisų komponentų CNC apdirbimo technologija ir daromos šios išvados:
1) Komponentų charakteristikos lemia staklių pasirinkimą. Titano lydinio implantams reikia penkių-ašių jungties + ultragarsinio vibracinio apdirbimo; plonasieniai chirurginiai instrumentai priklauso nuo didelio{5}}greičio frezavimo ir tekinimo kompozito apdirbimo; ir mikrostruktūros dalys negali veikti be EDM arba lazerinio apdorojimo.
2) Proceso parametrų optimizavimas yra labai svarbus. Titano lydinio pjovimo greitis reguliuojamas nuo 80 iki 180 m/min, kartu su aušinimo aukštu-slėgiu; plonasienių{5}}dalyse naudojama didelės spartos-negilaus-gylio-pjūvio-strategija, derinama su lanksčiais tvirtinimo elementais; paviršiaus apdorojimas turi atitikti biofunkcinius reikalavimus.
3) Kokybės kontrolei reikalingas visiškas-procesų valdymas. Remiantis ISO 13485 standartu, internetinės tikrinimo ir atsekamumo sistemos užtikrina apdirbimo tikslumą ir saugumą.
4) Technologinė integracija yra plėtros kryptis. Sudedamosios ir atimamosios gamybos technologijų integravimas, pažangus proceso optimizavimas ir mikro-nano gamyba paskatins medicinos prietaisų apdorojimą siekiant didelio tikslumo, didelio efektyvumo ir ekologiškos gamybos.
5) Pažangi įrangos konfigūracija ir patobulinta intelektuali sąveika garantuoja pažangią medicinos prietaisų gamybos pramonės transformaciją ir atnaujinimą.
Šiuo metu įprastų medicinos prietaisų komponentų CNC apdirbimas išaugo nuo vienos{0}}technologinės programos iki daugiadisciplinės{1}}integracijos. Tokios technologijos kaip penkių-ašių sujungimas ir femtosekundiniai lazeriai žymiai pagerino apdirbimo tikslumą ir efektyvumą. Tačiau vis dar reikia išspręsti tokias problemas kaip importuotų aukštos{5} CNC sistemų priklausomybė ir nepakankama sinergija tarp naujų medžiagų ir procesų. Ateityje inteligentiškumas, ekologiškumas ir vietinis pakeitimas taps pagrindinėmis pramonės plėtros kryptimis. Tikimasi, kad naudojant technologines naujoves ir remiant politiką, tiksli medicinos prietaisų gamyba pasieks šuolį nuo „sekimo“ prie „nepavyko“.
