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澳大利亞ANCA五軸工具磨床在骨科和牙科方面的技術(shù)白皮書
2025-02-26 09:09:21

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但當(dāng)涉及到生物學(xué)方面,雖然細節(jié)各不相同,但在總體上是大同小異的。相同的疾病,可以用相同的方法治療。

一個德國人的心臟瓣膜同樣適合另一個智利人的心臟。無論在哪里,一流的手術(shù)就是一流的手術(shù)。

這也是醫(yī)療器械在研發(fā)、營銷和生產(chǎn)等方面都得以國際化的原因。美國牙醫(yī)可能使用的是韓國電鉆,而在蘇格蘭高爾夫球場上的叔叔的人工膝蓋可能來自美國。

因此,對于制造商而言,無論在哪個地區(qū),與能夠提供競爭力的國際品牌合作,共同面對各種挑戰(zhàn)是明智之舉。ANCA擁有遍布全球的技術(shù)團隊和同樣多樣化的客戶群,是您理想的合作伙伴。

 

目前,美國既是醫(yī)療保健的消費巨頭,也是開發(fā)醫(yī)療產(chǎn)品研發(fā)的全球領(lǐng)導(dǎo)者。事實上,( 排名前三的醫(yī)療設(shè)備公司都在美國:美敦力Medtronic)、強生(Johnson & Johnson)和阿博特(Abbot),還有其他一些美國公司位列前十,史賽克(Stryker)和通用電氣(GE) 。

ANCA美國總經(jīng)理Russell Riddiford指出,這些公司“保持著在美國進行生產(chǎn)的強烈愿望” ,盡管通常是通過二級或三級子公司以合作的形式進行生產(chǎn)。

雖然ANCA的業(yè)務(wù)能力已擴展到骨科植入物和其他領(lǐng)域,但實心柄手術(shù)刀仍然是最常用的醫(yī)療應(yīng)用??偛课挥诿绹砗ザ碇菔ズ嗬腡ru-Edge 刀具公司就很好的說明了這一點。

Tru-Edge公司成立于1996年,其愿景是成為航空航天、汽車和醫(yī)療等多個行業(yè)的定制圓形刀具和重磨行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。

事實上,他們的座右銘是:“簡化工具,提高生產(chǎn)力”。從2007年開始,印第安納州華沙地區(qū)的幾個骨科大客戶與他們簽訂合同,開始生產(chǎn)髖關(guān)節(jié)拉刀、骨銼、骨移植鉆頭、鉸刀和絲錐——這項業(yè)

務(wù)現(xiàn)在已占他們總銷售額的10%。運營總監(jiān)Brian Hackman回憶說,在最初的14年左右,這些器械還是可重復(fù)使用的,客戶主要是有能力對器械進行消毒的大醫(yī)院。

 

ANCA TX、MX和FX磨床通過優(yōu)化砂輪以及提高速度和進給,能夠提供無毛刺的加工工藝,刀具幾乎不需要進行后處理。

這幫助他們促成了更多的業(yè)務(wù),并在2018年獲得了地區(qū)制造業(yè)協(xié)會的獎項。

Hackman將他們的成功部分歸功于ANCA創(chuàng)新的Toolroom軟件和直線電機的結(jié)合。

工程經(jīng)理Rick Brunswick認為,ANCA的砂輪在線修整功能是保持最小公差的關(guān)鍵因素,尤其是在醫(yī)用絲錐加工上,同時這個功能也減少了生產(chǎn)周期和操作次數(shù)。

Tru-Edge非常喜歡ANCA的設(shè)計,相對于側(cè)裝的修整器而言,在工件頭架周圍配備一個大的(250mm)修整輪更佳。

頭架修整器的使用壽命要長得多,因為與側(cè)面放置的較小修整器相比,那個金剛石修整滾輪上有更多的表面積。

 

自動化解決方案

 

據(jù)Hackman分析,到2020年,由于小型醫(yī)療中心的骨科手術(shù)爆炸式激增,客戶的要求開始向一次性器械轉(zhuǎn)變。哈克曼解釋說,這些器械一般都是醫(yī)生自己提供的,需要以最低的成本提供更簡單、實用的刀具。因此,主要材料從17-4不銹鋼變成了455不銹鋼,“這類刀具略顯暗淡,也更鈍一些,生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生更多的毛刺。所以需要更多的時間來去除毛刺”。

正如你預(yù)期的,轉(zhuǎn)向一次性器械的同時產(chǎn)品的產(chǎn)量也發(fā)生了巨變。正如Hackman所總結(jié)的,“十年前我們做的是六件、八件和十件的訂單。去年7月,我們有一個11000件的訂單......我們擁有技術(shù)、創(chuàng)新和知識,可以提供無毛刺的、漂亮的刀具。現(xiàn)在的產(chǎn)量都是以千為單位,而不再是以個為單位了?!?

ANCA在技術(shù)上又一次滿足了客戶的需求。例如,通過機器人裝載機和砂輪交換器,Tru-Edge MX磨床上的6工位能夠輕松實現(xiàn)熄燈生產(chǎn)。ANCA的P軸是技術(shù)上的另一個保障,保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。正如Brunswick所解釋的那樣,長而薄的外科刀具往往會容易彎曲。

但Tru-Edge公司開發(fā)了特殊的襯套,與穩(wěn)定器一起,迫使刀具進入一個完美的設(shè)置進行磨削。Hackman說,一個MX磨床每月可以生產(chǎn)5000個小直徑手術(shù)鉆頭。

股骨銼刀的自動化生產(chǎn)通常包括一個自動夾頭和一個用于固定另一端的擺動式尾架。

正如Hackman所說,這些股骨粗磨差別很大“有的銼刀很長,很細,很直。有的銼刀是彎曲。所以我們必須開發(fā)特殊工件的尾架夾具,以使不同的形狀的刀具都能保持在中心位置。

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這些刀具通常是在西門子NX中設(shè)計的,ANCA提供了一個后處理器來創(chuàng)建必要的磨削運動。導(dǎo)入該文件后,ANCam讓操作員能夠管理特定的工藝參數(shù),如速度和進給、偏移、砂輪選擇和修整周期。而ANCA的CIM- 3D軟件包提供了完整的模擬,以驗證磨削運動,并將預(yù)期刀具與原始模型進行比較。

簡而言之,由于工程、設(shè)計和制造都在一個屋檐下,Tru-Edge利用他們與ANCA

的合作關(guān)系,縮短了生產(chǎn)周期,減輕了供應(yīng)鏈的痛苦,并降低了最終用戶的總成本。

 

歐洲市場

Mahe醫(yī)療的總部位于黑森林和康斯坦茨湖之間,靠近德國的醫(yī)療技術(shù)中心,它為了解充滿活力的歐洲市場打開了一扇窗口。除了全線的外科手術(shù)刀具,Mahe還生產(chǎn)骨科植入物、電動刀具和沖洗系統(tǒng),還有在不傷害病人的情況下取出脊柱植入物的刀具,這是他們與醫(yī)生和科學(xué)家密切合作開發(fā)的系統(tǒng)。

與Tru-Edge公司的經(jīng)驗相似,Mahe公司的質(zhì)量管理和項目負責(zé)人Klaus Stehle說,Mahe與ANCA公司合作制定了夾持和支架解決方案,以應(yīng)對磨削細長刀具的挑戰(zhàn)。他還補充說,磨床能夠根據(jù)棒料的情況改變探測位置,并且能夠在

ANCA軟件中模擬磨削都是非常重要的。與Tru-edge一樣,Mahe也需要處

理各種批量的零件,從20到1,000個或更多。

據(jù)Stehle說,Mahe公司是ANCA磨床的早期使用者,早在90年代中期就購買了RGX。

Stehle認為ANCA的應(yīng)用支持對生產(chǎn)骨銼至關(guān)重要,因為骨銼的形狀很奇怪,而且在夾持方面存在挑戰(zhàn)。他補充說,這些零件通常是小批量生產(chǎn),因此高效的編程和快速轉(zhuǎn)換對確保利潤率具有決定性意義。最后,Stehle充分肯定了ANCA為Mahe公司在2012年在泰國建立生產(chǎn)設(shè)施提供的國際支持。

ANCA歐洲、非洲和中東區(qū)域總經(jīng)理馬丁·溫特斯坦(Martin Winterstein)認為醫(yī)療市場將高度國際化,同時包容多種多樣的文化和語言。他說,從外科和牙科刀具到各種類型的植入物,ANCA正在證明在各個地區(qū)的價值,無論是在西班牙、愛爾蘭、英國還是波蘭。同時,他表示,為了滿足市場需求,ANCA將實體業(yè)務(wù)擴展到英國考文垂的技術(shù)中心(專注于骨科植入物)和德國中心(專注于圓形工具)之外。 “我們正在考慮在意大利、土耳其、以色列和其他地方設(shè)立辦事處,”

Winterstein長,ANCA 說:“自疫情以來,醫(yī)療業(yè)大幅增也將繼續(xù)致力于在所有需要的應(yīng)用領(lǐng)域為客戶提供支持?!?

 

牙鉆市場與亞洲視角

雖然美國和歐洲的醫(yī)療制造業(yè)仍然強勁,但許多公司看中亞洲較低的人工,要么像Mahe公司一樣直接去亞洲生產(chǎn),或者將生產(chǎn)分包給亞洲公司。

區(qū)總經(jīng)理Jake Farragher ANCA亞洲指出,韓國的牙鉆制造是一個最好的例子。他解釋說:“幾乎所有的產(chǎn)品都是為了出口,包括亞洲以外的區(qū)域,”。

ENG-K成立于2014年,是韓國在這一領(lǐng)域的成功案例,公司擁有十幾臺ANCA

FX磨床,年增長率為30%。他們積極參與客戶對新技術(shù)的研發(fā),從而“通過改善

生產(chǎn)中的功能和結(jié)構(gòu),盡可能滿足客戶的需求” Dae-Seong Kwak總裁說。

Jake解釋說,制造牙鉆有幾個特殊的挑戰(zhàn)。這些鉆頭的直徑較小,幾何形狀復(fù)

雜,而且由特殊材料制成。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn),F(xiàn)X磨床能勝任這項任務(wù)?!蔽?

們在自動裝載機中加入了減壓夾持系統(tǒng),因為這種材料比傳統(tǒng)的切削工具要

軟,” Kwak先生說。他進一步強調(diào),ANCA的鉆頭裝載系統(tǒng)通過提高生產(chǎn)力和顯

著減少操作員的疲勞來提高效率。

Kwak先生把生產(chǎn)高質(zhì)量的刀具半徑和輪廓歸功于ANCA最新發(fā)布的軟件,這又使他們在市場上更具有競爭力。

ANCA大中華區(qū)總經(jīng)理鄭超先生從另一角度解讀了亞洲市場。

目前用于出口的分包業(yè)務(wù)降低了,用于內(nèi)消的生產(chǎn)增加了。例如,像Zimmer Biomet這樣的巨頭在中國設(shè)有工廠,主要為中國市場生產(chǎn)股骨頭膝蓋,公司正在“試驗打印不銹鋼股骨膝植入物3D,來實現(xiàn)為每個人定制。這將是該產(chǎn)品

的未來。

”他補充說,測試已經(jīng)包括人類患者,必須拋光,但不需要磨削 雖然零件在打印后。

目前尚不清楚這種方法是否已擴展到鈷鉻合金材料,這種材料主要是美國和其他地方使用的。

鄭超先生介紹說,高昂的出口醫(yī)療產(chǎn)品認證費用將大多數(shù)小型制造商限制在本地市場。

像牙科這類費用高昂且高端的手術(shù),醫(yī)生和病人實際上都追求進口刀具的光環(huán)。直到近期,牙科手術(shù)才變得更加普及,低成本驅(qū)使更多的本地化生產(chǎn)。 但即便如此,中國也很難找到合適的醫(yī)療級不銹鋼。

另一方面,牙科手術(shù)的長期前景也是被廣泛看好的?!笆昵埃苏难揽圃\所外,上??赡苤挥胁坏绞已揽圃\所,”鄭超回憶說?!?現(xiàn)在有數(shù)百家”。同樣,幾年前,中國老人不得不接受了他們不再能正常走路的事實?!暗乾F(xiàn)在,人們變得富裕了。我們告訴他們,如果更換了膝蓋,他們可以扔掉拐杖,正常行走。所以這才剛剛開始?!?

 

精密牙銼

有時,富有創(chuàng)造力的醫(yī)療專業(yè)人士會與制造工程師合作,在一些特殊的應(yīng)用方面取得獨特的解決方案繼而贏得全球各地的響應(yīng)。

美國密歇根州杰克遜市Versah

公司的Salah Huwais博士和他的團隊的成功就是這樣發(fā)生的。他們的專利牙銼在牙周病專家為植入物切割時,可將所有骨質(zhì)都重新放回頜骨中。

根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)總監(jiān)Aaron Beach的說法,這通常使外科醫(yī)生能夠立即植入永久性種植體,而不像使用傳統(tǒng)刀具時需要等待6到12個月骨骼愈合的時間。

自然,Versah公司不想公開制造這些刀具的所有秘密,但是他們承認在ANCA MX和FX磨床上刀具可以實現(xiàn)“極其嚴(yán)格的公差”的磨削,其中最大的挑戰(zhàn)是支架和砂輪的磨損。

據(jù)他描述,CBN砂輪保持得很好,不需要在加工過程中進行修整。在工件夾持和上料等方面,也都是完全自動化的,通常每個批次可生產(chǎn)1000個銼刀。Beach

補充道:“我們每30分鐘用視覺系統(tǒng)檢查一次,每2小時記錄一次檢查情況,以保持質(zhì)量?!?。

Beach提出的另一個重要觀點是,在2015年開始這個項目時他已經(jīng)有了制造技術(shù),但沒有磨削經(jīng)驗。

Versah公司添置了一臺設(shè)備齊全的ANCA MX5,然后又購買了幾臺FX磨床。

Beach回憶道,“我過去做過一些Solidworks編程,但對iGrind軟件或任何與磨

削相關(guān)的編程一無所知。事實上,ANCA可以在軟件中直觀地看到刀具的創(chuàng)建,就在你面前發(fā)生,非常容易?!?。

Beach還稱贊了ANCA的客戶服務(wù)能力和可靠性?!惫S里晝夜不停地運行這些磨床,每周六到七天。大量使用的磨床顯然需要大量的維護和支持。比較意外的是我們發(fā)現(xiàn)維護費用非常低?!?/span>

 

骨科植入物

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眾所周知,人口和飲食的變化,加上財富的增加,正在推動全球?qū)οリP(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)置換的需求。材料、表面光潔度和尺寸公差都是技術(shù)難點,如果想盡可能實現(xiàn)工藝自動化以提高產(chǎn)量和盈利能力,則要面對更加困難的挑戰(zhàn)。

據(jù)Jake觀察,客戶認同ANCA的靈活性和技術(shù)的適應(yīng)性,它們是應(yīng)對骨科植入物制造的各種挑戰(zhàn)的兩個關(guān)鍵因素。

例如,根據(jù)特別項目經(jīng)理Duncan Thompson的說法,ANCA的同一臺磨床可以磨削股骨頭,也可以調(diào)整為磨削股骨銼刀或旋轉(zhuǎn)切割刀具。

同樣,自動化選項也很關(guān)鍵。對于具有內(nèi)部莫氏錐度的股骨球,ANCA可以提供與錐度匹配的自動膨脹軸,能夠?qū)⑻鴦恿靠刂圃趲孜⒚滓詢?nèi)。更重要的是,如果需要,可以很容易地切換到旋轉(zhuǎn)刀具的生產(chǎn)。

Duncan解釋說,MX7 Linear非常適合生產(chǎn)表面光潔度低于0.01μm Ra的股骨球。

MX7Linear具有直線電機和6工位砂輪轉(zhuǎn)換器,使磨床能夠以極高的精度進行越來越精細的珩磨。

包括自動涂抹磨削膏在內(nèi)的最終拋光,產(chǎn)品表面光潔度可在0.006至0.008μm Ra之間,零件之間的直徑精度在5μm以內(nèi),球形度<3μm。

要獲得這些結(jié)果還需要在過程中對砂輪進行修整,在珩磨過程中在砂輪和球體之間施加恒定的作用力,還需要對砂輪在循環(huán)之間進行探測以監(jiān)測磨損,所有這些功能都是ANCA磨床自動處理的。

Duncan說,對于膝蓋植入物,ANCA TX平臺是最好的,它可以配置在一次夾裝中處理兩個植入物,最多可以自動更換24組砂輪或刀具。

因此,磨床可以被配置為根據(jù)需要磨削或銑削整個表面。在TX磨床中,可以同時磨削兩個膝蓋,首先使用電鍍砂輪對鑄造過程中留下的澆口進行粗磨。

然后用陶瓷結(jié)合劑 CBN 砂輪磨削整個外表面輪廓(髁骨和膝蓋骨)。加工過程中還包括銑削操作,以完成膝關(guān)節(jié)表面,如十字槽和拉桿等切削砂輪無法觸及的部分。

用于更換砂輪或切削刀具的機器人還可以用來自動更換膝蓋和夾具,使

長時間無人值守生產(chǎn)成為可能。Duncan補充說,根據(jù)他的經(jīng)驗,在磨床上進行最后一次拋光也可以減少精加工的需要,這是一個很大的好處。

如在其他應(yīng)用中所述,該機器可配備直徑為 250 毫米的修整輪,以修復(fù)陶瓷結(jié)合劑CBN 砂輪。ANCA磨床可以自動修整砂輪,不需要重新啟動磨削程序,實現(xiàn)了長時間自動化運行。

另外,還可以選擇聲學(xué)傳感器以確保最佳的修整周期。最后,Duncan說,磨床可以配備激光測量設(shè)備,從而消除離線預(yù)設(shè)銑刀的需要。

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用于加工醫(yī)療部件的切削刀具

正如上文提到的骨科植入物,制造醫(yī)療部件通常需要切削工具。而要真正優(yōu)化醫(yī)療加工,往往需要專用刀具。因此,如果不介紹制造過程中的設(shè)計和磨削,我們的評論將是不完整的。而總部位于密歇根州BloomfieldHills的ARCH切削刀具公司是最好的范例了。

以加工聚乙烯脛骨植入物為例。

ARCH東北區(qū)域運營總監(jiān)Jim Gray認為,幾乎僅用一個安裝在支架上的扁平刀片就能最大限度地提高剪切角。但是,Gray說,這種設(shè)計通常會在表面產(chǎn)生痕跡,或者由于燃燒而產(chǎn)生“橘皮”效果,因為它不能干凈地切割聚乙烯。直槽設(shè)計在每次旋轉(zhuǎn)時也會對零件產(chǎn)生很大的沖擊力。

Gray的團隊利用他們的能力和ANCA的編程軟件,創(chuàng)造了一種獨特的直徑為

38.1mm的三刃硬質(zhì)合金螺旋銑刀,具有高剪切力和沿輪廓的多個半徑。他們在MX磨床上磨削,正如Gary所描述的那樣,用十幾個砂輪來制作一個既“比刀片更鋒利”又有鏡面效果的切削刃。

Gary補充說,與直槽相比,它們的螺旋形設(shè)計也分散了切削力??傊?,ARCH解決方案提供了卓越的表面光潔度、更高的產(chǎn)量和更長的刀具壽命。

Gary還指出,除了ANCA編程軟件提供的刀具設(shè)計支持(包括全3D模擬)外,ToolDraft還可以為過程控制提供詳細的文檔。

Gary闡述道:“與其依賴車間的2D圖紙,不如通過ToolDraft查看刀具的各個方面參數(shù)和所需的砂輪。一頁涵蓋了溝槽的形狀,包括粗加工砂輪、精加工砂輪以及與開槽有關(guān)的任何信息。下一頁包括仿形,同樣有所有的砂輪形狀和數(shù)據(jù),以及所需的間隙角、刃寬和其他工具幾何形狀。我們已經(jīng)向客戶承諾,無論什么人、什么機器來磨削他們的刀具,他們每次都會得到相同的刀具。使用ToolDraft創(chuàng)

建的文檔幫我們實現(xiàn)了這一承諾。”

談到股骨柄,Gary說,加工這些零件需要球頭銑刀,刀的半徑及其到外徑的過渡必須完美。端面開槽也必須正好在中心相交?!?球頭刀中心的任何不匹配都會在股骨柄上留下一條線,這是不可接受的?!彼a充道,半徑的任何誤差都會在零件輪廓中產(chǎn)生幾何變形?!拔覀兲綔y刀具的整個半徑以確保它正確無誤?!?

Gary解釋說,股骨柄通常由鈦和鈷鉻制成。這些材料非常難處理,更難加工的是Zimmer Biomet和Stryker的新型3D打印鈦合金。這種多孔材料有助于與患者的骨骼融合,這基本保證了中斷的切口。同時該材料也具有很強的磨蝕性。因此,最大限度地減少刀具更換和提高生產(chǎn)速度以達到可接受的效率水平,需要ARCH公司提供工程解決方案。

ARCH的一位客戶在生產(chǎn)過程中突然用完了一種進口的、可更換的切割器刀頭。

ARCH在不到48小時的時間內(nèi)提供了一個定制的、帶涂層的實心硬質(zhì)合金刀具。還有一次,ARCH創(chuàng)建了一個多級锪鉆,結(jié)合了6種不同的操作,用于加工鈦合金和超級合金。這兩個例子再次表明了將經(jīng)驗豐富的磨削專業(yè)人員與ANCA的軟件和磨床相結(jié)合的力量。

重磨是另一個這樣的領(lǐng)域。

Gary說,ARCH不僅能可靠地將使用過的刀具恢復(fù)到新的狀態(tài),而且在許多情況下,在原始刀具的基礎(chǔ)上進行了改進。Gary回憶道:“我們的一個較大的醫(yī)療客戶從世界領(lǐng)先的刀具商那里購買了一個刻面鉆頭?!薄!般@頭是在鈦合金上使用的,我們在上面加了一個滾動點,并對幾何形狀進行了一些其他更改,使重磨的鉆

頭比新刀具運行得更好?!痹谶@方面,Gary稱贊了ANCA的集成激光器,可以自動檢查和糾正刀具跳動中的誤差。還有ANCA的探測能力。Gary說,除了探測冷卻液孔以確保重磨刀具的正確方向外,ANCA還可以輕松地探測整體輪廓,從而實現(xiàn)K刃磨削,這是一項異常艱巨的任務(wù)。

 

為什么選擇ANCA

ANCA成立于1974年,是一家全球領(lǐng)先的數(shù)控磨床、運動控制和鈑金解決方案制造商,在全球擁有1000多名員工。

ANCA榮獲了超過25個行業(yè)和商業(yè)獎項,包括入選澳大利亞出口獎名人堂。《澳大利亞金融評論》認為我們是澳大利亞和新西蘭最具創(chuàng)新性的公司之一。ANCA擁有許多產(chǎn)品、工藝和部件的專利,從放電加工設(shè)備的脈沖和間隙控制到刀柄和夾持裝置。

ANCA的全球總部位于澳大利亞墨爾本,99%的產(chǎn)品向全球客戶出口,為45個國家提供服務(wù),并在英國、德國、中國、泰國、印度、日本、巴西和美國的辦事處提供先進的解決方案。

咨詢電話:13522079385


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