医療技術の複雑な製造方法

Dec 25, 2023

多くの製造会社は、より幅広い顧客ベースを引き付けるために製品ポートフォリオとサービス提供を拡大しています。 これにより、製造会社は自動車産業や航空宇宙産業などの分野からの独立性が高まります。 医療技術はそのような市場拡大の一例ですが、さまざまな課題を抱えています。

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金属加工技術の国際展示会である Metav 2022 は、独自の専用エリアを設けることで医療技術分野の重要性を反映しています。 2022 年 3 月 8 日から 11 日まで、デュッセルドルフに出展する企業の研究者や専門家が実践的かつ理論的な洞察を提供します。

「医療技術のダイナミックな発展は止められません。メーカー、そしてそのサプライヤーに課せられる要求は常に増大しています。人体で使用するために設計された製品は、より小さく、より低侵襲で、より正確で、より安全で、より優れたものになっています。」容認されました」とテュービンゲンのポール・ホーン社マネージング・ディレクター、マルクス・ホーン氏は言う。 これらは、医療製品メーカーが日常的に直面している要求のほんの一部です。 ツールの生産者として、ポール ホーンはこれらの課題に対処するのに十分な資格を備えており、傷つきやすいチタン脊椎インプラント製造用のマイクロ フライス カッターから、医療用の溝入れツールに至るまで、医療技術業界向けの新しいツール ソリューションと製造戦略を常に開発しています。人工心肺装置のアルミニウム製ポンプハウジング。

Horn は、医療ツール技術の分野でノウハウを継続的に拡大しています。 ここでの良い例は、旋回技術です。 高い金属除去率、高品質仕上げの長いねじ山、深いねじ山プロファイル、短い金属チップ、多条ねじ山、および低い工具負荷レベルは、ワーリングプロセスの主な利点です。 ただし、これらはさまざまな技術的な課題によって相殺されます。 重要な側面の 1 つは、インプラントの骨ネジに使用される材料です。 チタン、ステンレス鋼、その他の超合金を加工する場合、ワールプレートの刃先には非常に高い負荷がかかります。 ホーンは、高い切りくず除去率と短い加工時間で刃先の摩耗を防ぐために、常にその技術を改良しています。 マルクス・ホルン氏: 「デュッセルドルフで開催される Metav 2022 では、当社にとっても医療技術が中心的な役割を果たします。当社は旋回製品だけでなく、インプラント、医療機器、デバイスの製造のためのソリューションも展示します。」

シュトゥットガルト大学工作機械製造システム制御技術研究所（ISW）所長のオリバー・リーデル教授とアレクサンダー・フェルル教授は、「エンジニアとしての私たちの仕事は、人々に役立つ技術を開発することです。医療技術はその役割を担っています」と述べています。ここでは非常に特別な役割を果たしています。」 たとえば、バイオプリンティングは新しいタイプのテクノロジーです。 その目的は、罹患した患者の組織を置き換えるための生物学的組織構造を作製することです。 ISW では、個別化された軟骨インプラントを使用して膝の変形性関節症を治療するための 3D プリンティング アプリケーションの研究が進行中です。 研究者らは、積層造形を使用して、段階的な材料組成によって内部構造を定義できる複雑なコンポーネントを製造できるという事実を利用しています。

患者の膝の MRI スキャンから個人に合わせたインプラントの完成に至るまでの連続的なプロセス チェーンが、ISW (業界の有力な学術団体である WGP (ドイツ生産技術学術協会) の一部) で開発されています。 スキャン データは、欠陥セクションの代替ジオメトリを生成するために使用されます。 このジオメトリを使用して、印刷プロセスの空間的に湾曲したパスを計算できます。 その後、NC プログラムが 7 軸印刷システムで実行されます。 特別に開発されたプリントヘッドは、リアルタイム機能を備えたフィードフォワードを備えた CNC 制御システムと結合されています。 押し出しベースの印刷プロセスの非線形トラッキング動作を補正します。 この材料はメタクリレート修飾ゼラチン溶液で構成されており、UV LEDを使用して硬化されます。 バイオリアクターで増殖した細胞培養物は、移植前に軟骨同等物に溶解されます。 この生体材料は、シュトゥットガルトの界面プロセス工学・プラズマ技術研究所（IGVP）とフラウンホーファー界面工学・バイオテクノロジー研究所（IGB）で開発されている。 Metav 2022 では、医療と積層造形という将来の分野の両方に別々の分野が専念されます。

見本市の延期

Metav 2022 は Wire and Tube と共同開催

アバットメント、チタン粘着ベース、研究室用ねじ、インプラントねじは複雑な旋削部品であり、多数のバリエーションがあり、または大量に生産する必要があります。 これは、旋盤の頻繁な再調整を意味します。 ここで、シュリンクコレットとシュリンクフィットおよびプリセット装置で構成される工具管理システムは、さまざまな利点をもたらします。 この組み合わせにより、特に高い精度レベルが保証されるだけでなく、迅速かつ安全なツールのプリセットも保証されます。 「機械のセットアップ時にツールごとに約 8 分を節約できます」と、適切なソリューションの完全なパッケージを提供するアイゲンハウゼンに拠点を置くハイマー氏は主張します。 ヨーロッパの工具クランプ技術メーカーは、従来の ER コレットとは対照的に、迅速かつ簡単な工具交換を容易にし、半径方向の振れ精度を特徴とする焼きばめコレットを提供しています。 振動の低減に役立ち、その結果、表面品質と工具寿命が最適化されます。

ハイマーは、特に小さな工具を扱うことができる水平設計の収縮プロセス用の装置を備えています。 焼きばめデバイスは、7 インチのタッチ ディスプレイと直観的なソフトウェアを介して簡単に操作できます。また、i4.0 バージョンには、生産システムへのデジタル統合が装備されています。ハイマーは、工具のプリセットには別の製品をお勧めします。完全に自動の工具測定を提供し、次のようなサービスを提供します。絶対的なオペレータの独立性を備えており、実質的に事前の知識や経験がなくても使用できます。また、このデバイスにより、統合されたポストプロセッサを介して、または QR コードとスキャナを使用して、測定データを旋盤にデジタル送信することもできます。

トゥットリンゲンの Anton Betzler 社は、複雑な手術器具の製造において、5 軸マシニング センターでのクランプとセットアップに Schunk の柔軟な固定モジュラー システムが提供する効率を活用しています。 マイクロハサミやメスの部品は、まず機械で製造され、その後、熟練の職人技を用いて手作業で仕上げられます。 ここで、Betzler はゼロ点クランプ システムと Schunk シリーズの 2 つの手動クランプを組み合わせています。 これらのクランプは、適合するクランプ パレットとともに提供されます。 バイスの締め付け力を必要に応じて調整できるため、薄肉鍛造品の変形を防ぎます。 この中規模の家族経営の会社は、すべての機械にそれぞれ 2 つのゼロ点クランプ モジュールを装備しており、それによって各クランプの迅速な取り付けが保証されています。 セットアッププロセス中にクランプ全体 (パレットを含む) が変更されます。 これは、クランプジョーのみを交換するよりも簡単かつ迅速です。 これによりボトルネックが回避され、納期が短縮されます。 0.005 mm 未満の切り替え繰り返し精度により、高精度が保証されます。

ただし、さらに高い精度も可能です。高速ジョー交換システムを備えた新しく開発された小型部品クランプは、特別な工具を必要とせずに、迅速かつ完全に交換できます。 アクセスしやすいため、特に 5 面加工に適しています。 コンパクトな寸法にもかかわらず、最大 16 キロニュートンの高いクランプ力を提供します。 極めて平坦なゼロ点クランプシステムと組み合わせることで、小型工作機械の機械スペースを最大限に活用できます。 「当社のモジュラー システムは、ユーザーに最大限の柔軟性を提供し、セットアップ時間を最小限に抑えるのに役立ちます」と、Schunk のクランプ テクノロジー担当セールス マネージャーである Markus Michelberger 氏は述べています。 「Metav 2022 で当社の専門知識を実証できることを嬉しく思います。」

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