Con il rapido progresso della tecnologia medica, i robot chirurgici sono diventati un aiuto fondamentale per migliorare l'accuratezza della diagnosi e del trattamento.Dall'impianto preciso di articolazioni artificiali in chirurgia ortopedica all'analisi di campioni a livello millimetrico in laboratorio, componenti di alta precisione sono essenziali.I componenti fondamentali come il braccio robotico e il sistema di trasmissione dei robot chirurgici richiedono spesso dimensioni estremamente piccole e un controllo rigoroso delle tolleranze (spesso fino a 0 °C)..01 mm), che impongono richieste estremamente elevate ai processi di lavorazione.
In qualità di fornitore di servizi specializzato nella prototipazione rapida CNC e nella personalizzazione di precisione, Elite Mold Tech ha recentemente completato un progetto di lavorazione per un cliente incentrato sui componenti principali dei robot chirurgici.Dalle microscopiche parti in acciaio inossidabile ai componenti chiave del sistema di trasmissione, abbiamo mantenuto rigorosi standard di precisione durante l'intero processo,affrontare le sfide fondamentali del cliente in termini di alti tassi di rottami e difficoltà nel soddisfare le tolleranzeSuccessivamente, condivideremo il nostro approccio alla lavorazione su misura di componenti di robot chirurgici attraverso uno studio di caso specifico.
I. Anteprima del progetto: la rigida richiesta di precisione nei componenti dei robot chirurgici
Le prestazioni di un robot chirurgico dipendono direttamente dalla precisione di lavorazione dei suoi componenti: anche una deviazione di 0,05 mm può causare un disallineamento del braccio robotico, compromettendo la sicurezza chirurgica.Il cliente (sviluppatore di dispositivi medici) aveva bisogno di due componenti principali per il suo robot di assistenza chirurgica:
1.1 Componenti strutturali in miniatura in acciaio inossidabile
- Applicazione: utilizzato alla fine del braccio robotico
- Dimensioni: solo 7 × 7 × 22 mm, con un taglio estremamente sottile di 0,1 mm ai bordi
- Precedenti punti dolorosi: A causa della deformazione e della rugosità superficiale inferiore agli standard, i tagli si deformano facilmente, con conseguente tasso di rottamazione fino al 30%
1.2 Componenti dell'albero del sistema di trasmissione
- Applicazione: utilizzato nelle articolazioni rotanti del braccio robotico
- Requisito di precisione: Discarica radiale e assiale controllata; discarica totale per un foro di diametro ≤ 0,02 mm
- Precedenti punti dolorosi: Il cliente non ha soddisfatto lo standard di scarico nei precedenti tentativi di lavorazione
1.3 Requisiti fondamentali del cliente
- Aumentare il tasso di qualificazione dei componenti a oltre il 99% mantenendo il controllo dei costi
- Fornire il primo lotto di campioni entro 15 giorni per supportare le successive prove complete della macchina
Elite Mold Tech ha sviluppato una soluzione mirataMacchine di precisione CNC- eprocessi di taglio del filoper rispondere a tali esigenze.
II. Attuazione della soluzione: miglioramento della precisione per due componenti fondamentali
Per i due tipi di componenti del cliente, abbiamo risolto le sfide di lavorazione attraverso tre misure chiave: ottimizzazione del processo, progettazione degli apparecchi e miglioramento dell'ispezione della qualità.
2.1 Parti micro in acciaio inossidabile: lavorazione di precisione di tagli sottili di 0,1 mm
La sfida più grande per questo pezzo in acciaio inossidabile da 7×7×22 mm risiede nei tagli sottili di 0,1 mm sui bordi:
- L'acciaio inossidabile ha un'elevata durezza (HRC 30-35), quindi lo sforzo irregolare durante l'usinatura a taglio sottile provoca facilmente deformazioni.
- Requisito di rugosità superficiale: Ra 0,8μm (equivalente a liscezza a livello di specchio).
- Numero precedente: Il processo di fresatura CNC unico del cliente ha portato ad alti tassi di rottami.
Abbiamo affrontato questi problemi attraverso una soluzione in tre fasi:
Fase 1: Combinazione dei processi ¥ Fresatura CNC + Wire EDM
- In primo luogo, utilizzare la fresatura CNC per lavorare la struttura principale della parte, lasciando una franchigia di lavorazione di 0,1 mm.
- Allora, usaEDM a filo a bassa velocitàper la lavorazione dei tagli sottili:
- Adottare un elettrodo di filo con un diametro di soli 0,12 mm per tagliare con precisione il bordo sottile di 0,1 mm.
- La lavorazione senza contatto evita la deformazione indotta da stress e raggiunge una rugosità superficiale di Ra 0,8 μm senza ulteriore lucidatura.
Fase 2: Ottimizzazione dei parametri Riduzione dello stress di lavorazione
- Fresatura CNC: regolare la velocità del mandrino da 8.000 rpm a 6.000 rpm; utilizzare la nebbia di olio di raffreddamento al posto del tradizionale fluido di taglio per ridurre al minimo la deformazione termica.
- Taglio del filo: regolare la velocità del filo a 8 m/s; fare una pausa di 2 secondi ogni 5 mm per rilasciare lo sforzo, riducendo ulteriormente il rischio di deformazione.
Passo 3: Fabbricazioni personalizzate Micro-fabbricazione e anti-drift
Le attrezzature tradizionali non possono fissare con precisione le piccole parti, quindi abbiamo progettato unfissaggio combinato di pinza a vuoto + blocco di pressione elastico:
- L'aspirazione a vuoto fissa il fondo della parte.
- I blocchi di pressione elastica premono delicatamente i bordi, mantenendo la pressione al di sotto di 5 N (previene lo spostamento e la deformazione della parte a causa di una pressione eccessiva).
Risultato: Il primo lotto di 30 micro parti in acciaio inossidabile ha superato tutti i test (tasso di rottamazione 0%), e il ciclo di lavorazione è stato ridotto dai 7 giorni attesi dai clienti a 5 giorni.
2.2 Componenti dell'albero del sistema di trasmissione: metodo di controllo della tolleranza totale di deflusso di 0,02 mm
I componenti dell'albero del sistema di trasmissione sono fondamentali per la "flessibilità di rotazione" del robot chirurgico.il braccio robotico può bloccarsi o deviareIl fabbisogno (rallentamento totale ≤ 0,02 mm per un foro di φ2,5 mm) equivale al 40% del diametro di un capello umano (≈ 0,05 mm).
Abbiamo fatto progressi in tre settori:
Fase 1: percorso di lavorazione ∆ Datum prima, stampaggio in una sola fase
Il nucleo del controllo totale del deflusso è la precisione della superficie del dato.
- Superficie di riferimento della macchina A su un tornio ad alta precisione, garantendo una piattezza ≤ 0,005 mm (controllata con un indicatore del quadrante, errore entro 0,003 mm).
- Il foro di localizzazione di φ2 mm deve essere lavorato sullo stesso tornio senza smontare la parte (evitando le deviazioni da chiusura secondaria).
- Utilizzare un giro continuo per il foro φ2,5 mm (senza fermi a metà processo) per evitare deviazioni di cilindricità; cilindricità finale raggiunta: 0,008 mm.
Fase 2: attrezzature e apparecchiature di fissaggio - controllo di precisione a 0,01 mm
- Selezione delle attrezzature: utilizzare un tornio di precisione con spindle runout ≤ 0,003 mm (molto superiore ai torni convenzionali ¥ 0,01 mm standard).
- Fabbricazione personalizzata: progettare un apparecchio di compensazione dell'eccentricità che utilizza un pulsante di regolazione a livello micron per controllare la tolleranza di spostamento entro 0,01 mm,garantire la coassialità tra la superficie di riferimento e le successive superfici di lavorazione.
Fase 3: Miglioramento dell'ispezione della qualità Sonde dedicate risolvono le sfide dell'ispezione
Le macchine di misurazione delle coordinate tradizionali (CMM) hanno sonde di diametro ≥ 0,5 mm, che non possono penetrare fori φ di 2,5 mm per misurare il flusso.RENISHAW "Star Micro Probe"(diametro della punta 0,1 mm) per inserirlo direttamente in piccoli fori e misurare con precisione la fuoriuscita radiale/assica.
Risultato: Il carico totale di tutti i fori φ2,5 mm su tutti i pezzi è stato ≤ 0,018 mm (molto superiore al fabbisogno del cliente di 0,02 mm).
III. Realizzazioni del progetto: realizzazione di doppi standard di precisione ed efficienza
Dopo 12 giorni di lavorazione e controllo qualità, abbiamo consegnato tutti e due i componenti principali, raggiungendo tre obiettivi chiave:
3.1 Obiettivi di precisione raggiunti
- Parti di acciaio inossidabile micro: percentuale di superamento del 100%
- Componenti dell'albero (runout totale): tasso di superamento del 99,5% (solo un componente richiede un rilavoro a causa di una collisione minore della sonda durante l'ispezione e soddisfa gli standard dopo il riprocessamento)
3.2 Miglioramento dell'efficienza
La consegna è stata completata.3 giorni in anticipo rispetto al tempo di consegna di 15 giorni del cliente, risparmiando tempo prezioso per il successivo assemblaggio e collaudo della macchina completa.
3.3 Ottimizzazione dei costi
- Il costo unitario di lavorazione per entrambi i componenti è stato ridotto del 18% rispetto al fornitore precedente del cliente.
- Il tasso di rottami è sceso dal 30% allo 0%, riducendo al minimo gli sprechi di materiale.
Feedback dopo la consegna: Il cliente ha completato i test a macchina completa del robot chirurgico con una precisione di posizionamento della punta del braccio pari a 0,1 mm, e le giunzioni rotanti hanno funzionato continuamente per 1000 cicli senza ritardo,soddisfa pienamente i requisiti della chirurgia medica.
IV. Perché scegliere Elite Mold Tech per la lavorazione di componenti medici?
La precisione e l'affidabilità sono fondamentali per i componenti dei dispositivi medici (ad esempio, robot chirurgici), e questi sono i punti di forza principali di Elite Mold Tech:
4.1 Forte capacità di processo
La gestione dei processi di base, tra cui l'elaborazione CNC di precisione, l'EDM del filo e l'elaborazione svizzera; elaborazione di una varietà di materiali di grado medico (acciaio inossidabile, lega di titanio,di materie plastiche mediche) con tolleranze di ±0.005 mm.
4.2 Ricca esperienza nel settore
Con oltre 5 anni di esperienza nel servizio ai clienti medici, siamo a conoscenza di:
- Norme di tolleranza GD&T per i componenti dei dispositivi medici
- Requisiti per il trattamento superficiale (ad es. passivazione, rivestimenti sterili)
- Mitigazione proattiva dei rischi di progettazione e produzione
4.3 Stretta garanzia della qualità
Equipaggiato con apparecchiature di ispezione di alta precisione (CMM di sonda RENISHAW, calibratori di diametro laser); effettuare ispezioni al 100% in ogni fase per garantire una deviazione zero nelle parti consegnate.
Se si sta sviluppando prodotti medici (ad esempio, robot chirurgici, apparecchiature diagnostiche) e si richiede la lavorazione su misura di componenti ad alta precisione, contattateci.Elite Mold Tech fornisce soluzioni end-to-end, dalla revisione del design alla produzione di massa, per accelerare l'implementazione delle innovazioni mediche.
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