صنعت پزشکی، به دقیق ترین صنعت با درصد خطای بسیار کم شناخته شده است. این قانون در هنگام تولید قطعات پزشکی نیز صدق می کند؛ این به این دلیل است که این صنعت شامل زندگی انسان می شود و اشتباهات کوچک می تواند منجر به مشکلات جدی سلامتی یا حتی مرگ شود. بنابراین، فرآیند ماشینکاری در تولید قطعات پزشکی باید به گونه‌ای باشد که بتواند قدرت تحمل بالا داشته باشد و در عین حال تمامی قطعات و تجهیزات را با اندازه‌گیری دقیق و دقت بالا به انجام برساند.
ماشینکاری CNC در صنعت پزشکی، کاربرد خود را بر روی ابزار مختلف پزشکی ارائه می دهد. از آنجایی که این فرآیند برای قطعات سفارشی یکباره مناسب است، کاربردهای زیادی در صنعت پزشکی دارد. تلورانس‌های سختی که توسط ماشینکاری CNC ایجاد می‌شود برای عملکرد بالای قطعات پزشکی ماشینکاری شده ضروری است.
الزامات ساخت قطعات پزشکی ماشینکاری شده CNC
قطعات پزشکی CNC به اجزای با دقت بالا در تجهیزات پزشکی اطلاق می‌شود که ابزارها، دستگاه‌ها، معرف‌های تشخیصی آزمایشگاهی، کالیبراتورها، مواد و سایر اقلام مشابه یا مرتبط را به طور مستقیم یا غیرمستقیم در بدن انسان پوشش می‌دهند.
الزامات اساسی برای ماشینکاری CNC پزشکی عبارتند از:
- ماشینکاری دقیق با تلورانس بالا(به اندازه 0.0001 اینچ برای برخی از قطعات محکم): بسیاری از این قطعات پزشکی به دلیل اندازه کوچک در نظر گرفته شده نیاز به تلرانس های بیشتری دارند و مقاومت بالایی از آنها انتظار می رود. این به ویژه در مورد آنهایی که برای قرار گرفتن در بدن انسان در نظر گرفته شده اند، صدق می کند. اندازه کوچک آنها به حداقل رساندن تهاجم و ایجاد زخم، کمک به بهبود سریعتر بیماران کمک می کند. از این رو، ماشین‌هایی که برای ماشینکاری ابزار پزشکی استفاده می‌شوند باید بتوانند تحمل‌های سختی را داشته باشند.
- ماشینکاری 4 محوره و 5 محوری برای هندسه های پیچیده: برخی از قطعات داخلی به شکل ها و هندسه های پیچیده نیاز دارند. از این رو، ماشین‌هایی با انعطاف‌پذیری برش اضافی می‌توانند این کار را انجام دهند. ماشین های فرز 4 محوره CNC و 5 محوره گزینه های مناسبی برای دستیابی به این قابلیت مانور برش فوق العاده هستند.
- ایجاد محیط استریل فوق العاده بالا، به ویژه برای یک تولید کننده ایمپلنت: ممکن است بسیاری از این مواد لازم باشد وارد بدن انسان شوند. از این رو، ماشین‌کاران باید سطح بالایی از استانداردهای استرلیزه را در طول تولید حفظ کنند.
- انتخاب گسترده ای از مواد شامل فولاد ضد زنگ و پلاستیک های درجه پزشکی مانند PEEK: ساخت قطعات پزشکی CNC شامل استفاده از انواع مختلفی از مواد خام از فلز تا پلاستیک است. دستگاه CNC باید بتواند این مواد مختلف را در طول تولید برش دهد.
- قابلیت تکمیل فرآیند با استاندارد بالا
مواد مورد استفاده ماشینکاری CNC در صنعت پزشکی
برای ساخت تجهیزات و قطعات پزشکی، با توجه به نیاز و نوع مصرف، از مواد متنوعی می توان استفاده نمود. از جمله پرکاربرد ترین این مواد عبارت است از:
- فلزات
تیتانیوم، فولاد ضد زنگ و اینکونل
قطعات پریمیوم می توانند قطعات پزشکی را از تیتانیوم، فولاد و اینکونل بسازند. تیتانیوم به دلیل مقاومت عالی به وزن به طور گسترده ای استفاده می شود. این آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی و دما، قوی، سبک و سازگار است. تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم ممکن است برای اهداف ارتوپدی و بدنه pacemaker استفاده شود.
فولاد ضد زنگ و اینکونل دارای استحکام و مقاومت بی نظیر در برابر خوردگی هستند. آنها همچنین قادر به مدیریت برنامه های با دمای بالا هستند. فولاد ضد زنگ به طور گسترده ای برای تجهیزات جراحی و به عنوان ایمپلنت برای ترمیم شکستگی های استخوان استفاده می شود.
- لاستیک و سیلیکون
لاستیک سیلیکونی درجه پزشکی، TPE
لاستیک سیلیکون مایع و TPE با زیست سازگار هستند. هر دو به طور گسترده در کاربردهایی که شامل ایمپلنت و تماس با پوست است استفاده می شود. LSR و TPE هر دو دارای مقاومت شیمیایی، حرارتی و الکتریکی عالی هستند. می توان آن ها را در اتوکلاوها و اشعه گاما استریل کرد که آنها را برای مقاصد با دمای بالا مناسب می کند.
- رزین های پلاستیکی PVC، POM، PEEK، PEI
PVC، PEI و PEEK رایج ترین ترموپلاستیک ها در تولید پزشکی هستند. PVC برای ساخت کیسه های خون و لوله های خون مناسب است. این مواد می توانند گرمای اتوکلاو را بدون از دست دادن سفتی تحمل کنند. POM، PEEK و PEI همگی برای استفاده به عنوان جایگزین مفصل مناسب هستند.
- نایلون و ABS
نایلون و ABS اغلب در ساخت دستگاه‌ها و لوازم پزشکی استفاده می‌شوند. این مواد مقرون به صرفه و قابل چاپ سه بعدی هستند.
انواع تجهیزات پزشکی ماشینکاری شده CNC
به دلیل عملکرد برتر ماشین آلات CNC و سازگاری آن با بسیاری از الزامات مورد نیاز در این صنعت ظریف، تولیدکنندگان از ماشینکاری پزشکی CNC در ساخت قطعات دقیق پزشکی استفاده می کنند، مانند:
- دستگاه های تشخیصی
- تجهیزات پوششی
- تجهیزات ونتیلاتور
- دستگاه های تست
- اجزای مصنوعی
- کارتریج
- تخت و چرخ دستی های پزشکی
- ایمپلنت
- محفظه ها
- پروتزهای دندانی
- تجهیزات حفاظت فردی (PPE)
- اجزای ارتوپدی
- مدل های تشریحی
- بافت های بیولوژیکی مهندسی شده
- استنت
- تجهیزات اولتراسونیک
- اجزای MRI
- دستگاه های جراحی
- اجزای دستگاه اشعه ایکس
- دستگاه های مانیتور الکترونیکی
- جداول و پانل ها
ماشینکاری CNC ایمپلنت های پزشکی
یکی از مهمترین کاربردهای ماشینکاری قطعات پزشکی، تولید ایمپلنت های بدن مانند ایمپلنت زانو و تعویض مفصل ران می باشد.
اغلب اوقات، پزشکان فقط به ایمپلنت در مقادیر کم نیاز دارند. این بدان معناست که استفاده از فرآیندی مانند قالب گیری تزریقی غیراقتصادی خواهد بود. زیرا تولید قالب هزینه های تولید را بی جهت افزایش می دهد. با این حال، با ماشینکاری پزشکی CNC، ماشین‌کاران می‌توانند از ابزارهای مورد استفاده مکرر استفاده کنند. به این ترتیب هزینه های تولید را تحت تاثیر قرار نمی دهند.
ایمپلنت های دندانی
این ایمپلنت ها از فلزات مختلفی ساخته می شوند، از فلزات (به عنوان مثال، تیتانیوم) تا پلاستیک (به عنوان مثال، PEEK). این امر ماشینکاری CNC را به یک فرآیند ماشینکاری عملی برای استفاده تبدیل می کند. این به دلیل سازگاری آن با مواد مختلف است. از این رو، برای چنین فرآیندهای تولیدی عالی است.
ایمپلنت های رایج بدن
- ایمپلنت هیپ
- ایمپلنت ستون فقرات
- ایمپلنت زانو
مواد متداول مورد استفاده برای ایمپلنت های ماشینی
- آلیاژهای تیتانیوم مانند Ti6Al4V
- آلیاژهای کبالت کروم مانند CoCr28Mo6
- فولادهای ضد زنگ (برای ایمپلنت های موقت)
- پلی اتر اتر-کتون (PEEK)
ماشینکاری CNC ابزار جراحی
به غیر از ایجاد ایمپلنت های بدن، ماشینکاری CNC می تواند ابزارهای جراحی را ایجاد کند که توسط متخصصان پزشکی در طول عملیات استفاده می شود. این اجزای فلزی ممکن است شامل قیچی جراحی، لوله های بیوپسی، دسته های تیغه، برش، اره، پنس، نگهدارنده ایمپلنت، گیره، اسپیسر، خم کننده صفحه و غیره باشد.
این ابزارها و ابزارهای جراحی با ماشین CNC باید با دقت و دقت ساخته شوند و مشمول الزامات ایمنی اضافی مانند سهولت استریل کردن هستند.
سازندگان دستگاه های پزشکی ممکن است ماشینکاری CNC را برای این ابزارهای جراحی ترجیح دهند، زیرا اطمینان برای ساخت دقیق این تجهیزات، بالاتر است. برخی از ابزارها باید در ابعاد کوچک تولید شوند. برخی از آنها حتی برای بیماران به صورت فردی و سفارشی ساخته می شوند. از این رو، ماشینکاری CNC روش اقتصادی مناسبی برای تولید این قطعات خواهد بود.
با ماشینکاری CNC، قطعات دقیق پزشکی نیز می توانند تحت درمان های کامل تکمیل سطح قرار گیرند تا از عدم وجود نقص سطح اطمینان حاصل شود.
ابزارهای جراحی رایج
- هندل ها
- کاتر
- اره
- فورسپس
- هولدرها
- گیره ها
- اسپیسرها
مواد متداول برای ابزار جراحی
- فولادهای ضد زنگ، به ویژه فولادهای جراحی (AISI 316L)
- آلیاژهای تیتانیوم
قطعات ماشینکاری شده برای تجهیزات پزشکی الکترونیکی
ابزار جراحی وسایل ساده ای هستند که اغلب از یک یا دو قسمت فلزی تشکیل شده اند. اما دستگاه‌های CNC می‌توانند قطعات بسیار پیچیده‌تری از تجهیزات، مانند مانیتورهای ضربان قلب، اسکنرهای MRI و دستگاه‌های اشعه ایکس را ایجاد کنند.
این قطعات گران قیمت ممکن است شامل صدها یا هزاران قطعه جداگانه باشد و بسیاری از این قطعات را می توان با ماشین های CNC ساخت.
قطعات تجهیزات ماشینکاری شده می تواند شامل اجزای کوچکی مانند سوئیچ ها، دکمه ها و اهرم ها و موارد بزرگتر مانند محفظه مانیتور باشد.
این قطعات باید استانداردهای بالایی داشته باشند تا احتمال خرابی دستگاه را از بین ببرند، به خصوص که تجهیزات پزشکی به طور منظم از اتاقی به اتاق دیگر در اطراف بیمارستان چرخانده می شوند.
با این حال، بر خلاف ایمپلنت ها و ابزارهای جراحی، این قطعات ممکن است نیازی به زیست سازگار یا ایمن نباشند زیرا ممکن است هرگز با بیمار تماس مستقیم نداشته باشند. به این ترتیب، می توان از طیف گسترده تری از مواد ماشینکاری CNC استفاده کرد.
تجهیزات پزشکی الکترونیکی که معمولاً با قطعات ماشینکاری شده نصب می شوند
- تجهیزات سونوگرافی
- اسکنرهای ام آر آی
- سی تی اسکنر
- تجهیزات تشخیصی
- مانیتورها
- چراغ های مخصوص اتاق عمل
ماشینکاری میکرو
همانطور که از نام آن پیداست، این شامل ساخت قطعات پزشکی بسیار کوچک است. این بیشتر در ساخت دستگاه های قابل کاشت و ایمپلنت، ابزارهای جراحی اکتشافی، فناوری های دارورسانی و غیره استفاده می شود. از این رو، برای ساختن آنها به تخصص بالایی نیاز دارند. به همین دلیل است که فرآیندی مانند ماشینکاری پزشکی CNC مناسب است. این به این دلیل است که سطوح دقت بالایی را در خود جای می دهد. اندازه ویژگی این اجزا ممکن است کمتر از 50 میکرون باشد.
در صنعت ماشینکاری ابزار پزشکی، ماشین‌کاران از ماشینکاری میکرو برای تولید استنت‌ها (stents)، کاتترها (catheters)، قطعات ضربان ساز (pacemaker components)، سیستم‌های تحویل دارو، دستگاه‌های بصری ، پیچ‌های مینیاتوری برای ایمپلنت‌ها و دستگاه‌ها، لوله‌های پلاستیکی نازک و غیره استفاده می‌کنند.
تجهیزات پزشکی متداول میکروماشین
- استنت ها
- کاتترها
- قطعات ضربان ساز
- سیستم های دارورسانی
- پیچ
- لوله ها
جمع بندی ماشینکاری CNC در صنعت پزشکی
صنعت تولید پزشکی در طول همه گیری بیماری کرونا، با یک جنگ در جبهه های متعدد روبرو شد. همانطور که تقاضا برای تجهیزات پزشکی مانند ماسک و ماسک تنفسی در بالاترین حد خود بود و این تقاضا حتی پس از بهبود این همه گیری، کاهش چندانی پیدا نکرد، چرا که دولات ها متوجه اهمیت در دسترس بودن همیشگی تجهیزات پزشکی قرار گرفتند و آمادگی پزشکی را از الویت های خویش قرار دادند.
ماشینکاری CNC، فرآیندی که طی آن ماشین‌کاران از کد برای اجرای خودکار ماشین‌هایی مانند فرز، روتر یا ماشین تراش استفاده می‌کنند، می‌تواند به تولیدکنندگان صنعت پزشکی کمک کند تا قطعات را سریعتر و کارآمدتر تولید کنند و به این ترتیب، بیمارستان ها، آسایشگاه ها و سایر کلینیک ها لوازم مورد نیاز خود را به موقع دریافت می کنند.
بدون دیدگاه