Введение в обработку с ЧПУ

Используя предварительно запрограммированное компьютерное программное обеспечение, встроенное в инструменты, компьютерное числовое управление (ЧПУ) представляет собой технологию производства, которая автоматизирует движение, контроль и точность станков (Что такое компьютерное числовое управление (ЧПУ)?, нд). В этой области широко используется широкий спектр передовых медицинских устройств для диагностики, лечения и улучшения результатов лечения пациентов. Компьютерное программное обеспечение используется в CNC-обработка регулировать движение режущего инструмента. Эти инструменты удаляют материал с твердой заготовки, чтобы придать ей необходимую окончательную форму. Первым шагом в процедуре является создание модели автоматизированного проектирования (САПР), которая представляет собой цифровой проект с точными характеристиками устройства (Soori et al., 2024). Затем станок с ЧПУ получает точные инструкции о том, как перемещать режущие инструменты, с помощью компьютерного программного обеспечения, созданного на основе этой модели. Обработка на станках с ЧПУ включает в себя множество технологий, но фрезерование и токарная обработка особенно важны для производства медицинских инструментов. Используя вращающиеся режущие лезвия, фрезерные станки могут снимать материал под разными углами, что позволяет изготавливать сложные трехмерные конструкции.

Токарные станки вращают заготовку, в то время как фиксированный режущий инструмент формирует ее цилиндрические характеристики. Тонкие скальпели хирурга или сложные части диагностического аппарата во многом зависят от точности и функционирования этих инструментов. Одной из ключевых технологий, которые делают возможным создание этих устройств, является обработка на станках с ЧПУ — метод субтрактивной сборки с компьютерным управлением, который полностью изменил способ изготовления медицинских инструментов. В этой статье будет рассмотрено использование механической обработки с ЧПУ в этой области, рассмотрены ее основные преимущества и важные факторы, которые следует принять во внимание, прежде чем использовать ее в медицинских учреждениях.

Применение обработки с ЧПУ в медицинских инструментах

В важнейших областях и сферах бизнеса, включая здравоохранение, авиацию, армию и оборону, ЧПУ имеет важное значение. Предприятиям в этих секторах требуется высочайшая степень точности своих деталей, которую могут обеспечить станки с ЧПУ, поскольку отказ компонента может угрожать жизни. В медицинском оборудовании используется обработка с ЧПУ в широком спектре динамических применений. Обработка с ЧПУ позволяет точно создавать сложную геометрию в различном хирургическом оборудовании, таком как костные сверла, ретракторы, скальпели и щипцы. Очень важно добиться жестких допусков, то есть минимального отклонения от желаемых размеров. Жесткие допуски снижают вероятность повреждения тканей и облегчают деликатные процедуры, обеспечивая безупречную посадку хирургических инструментов. кроме того, обработка с ЧПУ позволяет придать хирургическим инструментам чистую поверхность, улучшая их стерилизуемость и снижая вероятность заражения после операции (Mech Power⚙️, 2020).

Помимо хирургических инструментов, обработка на станках с ЧПУ необходима для создания имплантируемых устройств. Замены суставов, протезы и костные винты — это несколько типов медицинских изделий, которые изготавливаются на станках с ЧПУ. В данном случае решающее значение имеют биосовместимые материалы, то есть материалы, которые может переносить человеческий организм. Применение этих конкретных материалов упрощается благодаря обработке на станке с ЧПУ, которая также поддерживает высокий уровень точности, необходимый для оптимальной производительности и безопасности пациентов. Другая область, где полезна обработка на станках с ЧПУ, — это сложные детали различных конструкций. медицинские приборы. Кардиостимуляторы, оборудование для визуализации, диагностические инструменты и другие инструменты зависят от точно обработанных деталей, которые работают должным образом. Создание более сложного медицинского оборудования стало возможным благодаря высокой точности, с которой можно изготавливать изделия сложной геометрии с помощью станков с ЧПУ.

Преимущества обработки на станках с ЧПУ в производстве медицинских инструментов

Использование станков с ЧПУ в производстве медицинских инструментов имеет множество преимуществ. Одним из самых больших преимуществ является способность достигать исключительной точности и точности. Станки с ЧПУ надежно воспроизводят сложную геометрию с минимальным количеством ошибок, гарантируя высокий уровень воспроизводимости производственного процесса. Такая точность снижает вероятность неисправности медицинского устройства во время важных операций, обеспечивая его правильную работу. Более того, обработка с ЧПУ обеспечивает невероятную адаптируемость. Это позволяет разрабатывать широкий спектр медицинских устройств с характеристиками, подходящими для их конкретного использования. Например, некоторые хирургические инструменты должны быть одновременно гибкими и прочными, а имплантируемые устройства должны быть изготовлены из биосовместимых материалов и естественным образом сливаться с телом. Этим многочисленным требованиям отвечает обработка на станках с ЧПУ (Williams, 2020).

Экономическая эффективность обработки с ЧПУ является еще одним важным преимуществом, особенно для высокоточного и мелкосерийного производства. Для создания любого нового прибора традиционные методы производства могут потребовать большого количества времени на установку и затрат на оснастку. Тем не менее, при обработке с ЧПУ используются цифровые модели, что устраняет необходимость существенного переоснащения для каждого производственного цикла. Кроме того, благодаря тщательному удалению только материала, необходимого для создания желаемой формы, обработка на станке с ЧПУ снижает нерациональное использование материала. Это приводит к снижению затрат и более экологически чистому методу производства (Williams, 2020).

Рассмотрение обработки на станках с ЧПУ в медицинских целях.

Однако есть несколько проблем, которые необходимо тщательно принять во внимание, прежде чем использовать обработку с ЧПУ в медицинских целях. Соблюдение строгих правовых норм, регулирующих производство медицинских изделий, является одним из наиболее важных факторов. Эти правила охватывают стерильность, биосовместимость и строгие методы контроля качества, чтобы гарантировать безопасность пациентов и эффективность устройств. Чтобы гарантировать производство совместимых медицинских устройств, эти правила необходимо учитывать при проектировании и реализации операций механической обработки с ЧПУ (2023 г.).

Еще одним важным фактором, который следует учитывать в медицинских целях, является качество поверхности. Чтобы медицинское оборудование могло быть надлежащим образом простерилизовано и предотвращало рост бактерий, его поверхности должны быть безупречными и гладкими. Риск заболеть после операции может быть увеличен из-за микробов, обитающих на шероховатых поверхностях. Эту безупречную отделку можно получить за счет оптимизации операций обработки на станке с ЧПУ с использованием определенных инструментов для резки и настроек обработки (Sousa et al., 2020).

Вывод

Когда дело доходит до производства медицинских инструментов, обработка на станках с ЧПУ является революционной, поскольку обеспечивает идеальную автоматизацию с помощью компьютерного программного обеспечения. Эта технология позволяет производить широкий спектр оборудования с поразительной точностью и надежностью, отвечающее строгим требованиям медицинской промышленности. Его адаптируемость обеспечивает постоянное качество, необходимое для безопасности пациентов, поскольку оно подходит для широкого спектра применений: от сложных имплантируемых устройств до деликатного хирургического оборудования. Кроме того, обработка с ЧПУ экономична, сокращает отходы и время наладки, что делает ее подходящей для высокоточного и мелкосерийного производства. Однако для обеспечения соблюдения правил безопасности и соответствующей стерилизации использование обработки с ЧПУ в медицинских целях требует внимания к юридическим требованиям и стандартам качества поверхности. Учитывая все обстоятельства, обработка на станках с ЧПУ трансформирует производство медицинских инструментов, обеспечивая беспрецедентную точность, адаптируемость и эффективность, стимулируя инновации и улучшая уход за пациентами.