随着制造业的进步，医疗行业变得更加高效和复杂。自动化和精密制造一直是开发新设备、技术、配件和手术器械的重要组成部分。 CNC加工等多种制造技术， 注塑成型、铸造和 3D 打印用于这些应用。
然而，数控加工是最流行的制造方法 医学原型制作 并实现规模化生产。 这是创建精确的功能性医疗原型、零件和产品的快速方法。 不同的多功能数控加工操作允许创建 复杂的形状、特征、轮廓和表面以及各种材料选择.
本文将讨论 医疗产品的材料选择、数控加工在医疗原型制造和大规模生产中的重要性及其应用。
什么是数控加工？
铝原型机加工
CNC 加工是包括医疗在内的各个行业生产复杂、高精度零件和产品的常用方法。 该过程涉及使用计算机控制的机器（例如数控铣床和车床）来制造符合严格公差和严格规格的零件和产品。
根据要求和设计规范，在医疗原型设计和生产中使用不同的数控加工操作。
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- 磨
- 谈到
- 钻探
- 拉床
- 穿线
- 扩孔
- 微加工等等，
医疗应用的材料选择
CNC 加工可加工多种材料，从金属和合金到陶瓷。 尽管如此，对医疗设备和装置还是有一些要求。 根据零件或产品的具体用途，材料必须具有生物相容性或被认可为医用级。
实验室设备和其他配件在材料选择方面具有更大的灵活性。 相比之下，手术器械和植入材料受到全球授权组织的严格监管。 例如，美国食品和药物管理局以及设备和放射健康中心（CDRH）监管美国的手术用品和植入物。
以下是用于医疗器械、设备和配件的原型设计和批量生产的 CNC 加工项目中使用的常见材料。
| 课程教材 | 描述 |
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不锈钢 | 由于其高强度、耐用性、耐腐蚀性和生物相容性，它是医疗应用中流行的材料。 例如，316L不锈钢用作骨科植入物的金属生物材料，例如人工关节、接骨板、螺钉和 指甲（Nahid SultanAl-MamunaK，2020）. |
| 钛 | 钛是一种高强度、低重量且具有生物相容性的材料。 它用于各种医疗器械和植入物，包括脊柱植入物、关节置换物和牙科植入物。 |
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钴铬合金 | 它是一种将钴和铬与其他金属（例如钼或钨）结合在一起的合金。 这种组合创造了一种高度耐磨和耐腐蚀的材料，使其成为必须承受人体恶劣环境的医疗设备的理想选择。 |
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PEEK | 它是一种高性能热塑性塑料，坚固、耐用且具有生物相容性。 它通常用于脊柱植入物、手术器械和矫形装置。 此外，PEEK 还具有射线可透过性，这意味着它不会干扰 X 射线和 MRI 扫描等医学成像设备。 |
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尼龙 | 与其他医用级聚合物相比，尼龙也是一种低成本热塑性塑料，使其成为医疗设备和植入物原型设计和大规模生产的热门选择。 它至关重要、具有生物相容性、重量轻且灵活。 |
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医疗级亚克力
| 由于其透明度、强度和生物相容性，它在医疗器械、手术器械和一些植入物的数控加工中很受欢迎。 主要优点之一是透明度使其成为需要目视观察身体内部的医疗设备的理想选择，例如内窥镜和导管。 |
其他几种材料，包括生物陶瓷、医用级聚碳酸酯、PTFE、FEP 等，都可以通过 CNC 原型加工进行加工，用于医疗应用设备、手术器械和植入物。
CNC 加工在医疗原型制作和批量生产中的重要性
以下是 CNC 加工对于医疗原型设计和批量生产至关重要的主要原因。
I. 精密加工
精度在医疗原型设计和大规模生产中至关重要，因为即使尺寸、形状或表面光洁度上的微小偏差也会对医疗设备和植入物的功能和安全产生严重影响。
CNC 加工提供精密原型加工能力，可以精确控制生产过程，确保生产的零件具有严格的尺寸精度和公差。 即使在微加工过程中，它也能保持 ±.005" 的公差。
这些机器使用计算机控制的工具和切割路径，可以在最少的人工干预下获得可重复、一致的结果。 这在医疗应用中尤其重要，因为零件必须满足严格的规格并充分发挥功能。
二。复杂的形状和几何形状
复杂的几何形状 医疗设备和植入物是标准的，因为它们可以在人体内实现更好的贴合、功能和性能。 CNC 加工非常适合生产复杂的几何形状，因为它可以精确控制切削刀具和路径。 它可以制造满足医疗领域独特且苛刻要求的医疗设备和植入物。
第三。交货时间短
生产速度（包括医疗设备和植入物）对于任何制造项目都至关重要。原型制作需要快速引导来测试、改进和验证设计概念。这有助于在开发过程的早期发现潜在问题，并在批量生产之前进行必要的更改，从而降低成本并改进最终产品。
CNC 加工非常适合快速生产零件，因为机器可以 24/7 运行，停机时间最少，并且可以以一致的精度和可重复性大批量生产零件。 通过减少各个方面之间的设置和转换所需的时间，计算机控制的工具和切割路径也有助于加快生产速度。
四。尺寸一致性和重复性。
可重复性是指一致地生产相同零件或组件的能力。 在医疗原型设计和大规模生产中，尺寸一致性和可重复性至关重要，因为它们确保生产运行的每个部分都符合精确的规格。
CNC 加工提供卓越的可重复性，因为计算机控制和自动化需要最少的人工干预。 这在医疗应用中尤其重要，因为零件必须满足严格的要求和规格。 可重复性确保了医疗器械和植入物的安全性和有效性。
V.材料兼容性
材料兼容性在医疗应用中至关重要，因为医疗设备和植入物必须由可在人体内安全使用且能够承受医疗程序要求的材料制成。
CNC 加工可以加工各种材料，包括金属、塑料和复合材料。 这种多功能性使得 CNC 加工非常适合医疗应用，因为设备的其他零件或组件可能需要不同的材料。
六。成本效益
在医疗大规模生产中，成本效益至关重要 快速原型 和大规模生产，因为它可以确保患者和医疗保健提供者能够负担得起医疗设备和植入物。
CNC 加工是一种经济高效的工艺，尤其是在原型制作中。 其他制造方法需要制造定制模具来制造零件和产品，如果您进行小规模生产，这可能会增加（每件产品）的高成本。 CNC 加工由于其高效、自动化和稳定的质量，在大规模生产中也很便宜。
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CNC 加工如何提供设计自由度和制造灵活性？
在机械加工或成型等传统制造工艺中，设计选择可能会受到制造工艺的能力以及考虑制造简易性的需要的限制。 尽管如此，数控加工可以将任何创新和复杂的设计转化为现实，而不受制造限制的限制。
这种增加的设计自由度允许新的功能、复杂的形状、内部几何形状和复杂的细节，从而提高医疗设备和植入物的功能和性能。 事实上，设计自由有可能通过创建更适合患者和医疗保健提供者独特需求的设备和植入物来彻底改变医疗设备行业。
不同的医疗设备和零件是用 CNC 制造的。
产品定制 是数控加工在医疗应用中最显着的优势之一。 它可用于生产根据患者个人需求定制的医疗设备、手术器械和植入物。 这种增加的灵活性使制造商能够适应患者和医疗保健提供者的独特需求，以获得更好的结果。
数控加工在医疗原型制作和批量生产中的应用。
不同 CNC 原型机的研发范围 （丘拉纳，2014）
CNC 加工在医疗行业中发挥着关键作用，提供生产高质量医疗设备和植入物以及新定制产品原型所需的精度、准确度和一致性。
以下是医疗原型制作和批量生产中的主要应用。
| 手术器械 | 手术刀、镊子、牵开器、持针器、剪刀、凿子、骨凿、钻头、套管针、Kerrison 冲头、咬骨钳和刮匙 |
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医疗器械和植入物 | 矫形板和螺钉、脊柱固定装置、髋关节置换物、颅骨固定装置、关节镜器械、心脏瓣膜、支架、药物输送装置、起搏器、心导管插入装置、神经刺激装置、内窥镜器械等等。 |
| 牙种植体 | 牙冠、牙桥、假牙、嵌体、高嵌体、贴面、基台、种植体支持的假牙和牙桥以及根管柱。 |
| 研究和开发 | CNC 加工用于新型医疗设备和植入物的研发，使制造商能够在批量生产之前快速制作原型并测试新设计。 |
总结
事实证明，数控加工是医疗原型设计和大规模生产的一个重要方面。 凭借精确的计算机控制操作和多种材料选择，数控加工为医疗行业提供高质量和功能性的医疗器械、设备和植入物。 医疗行业可以依靠数控加工来确保精度、安全性和可靠性，这对于生产救生医疗产品至关重要。
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常见问题
医疗应用 CNC 加工使用哪些材料？
- 常用材料 用于医疗应用 CNC 加工的材料包括不锈钢、钛、钴铬合金、PEEK、尼龙、医用级丙烯酸、生物陶瓷、医用级聚碳酸酯、PTFE、FEP 等。
为什么医疗原型设计和批量生产需要精度？
精度在医疗原型设计和大规模生产中至关重要，因为尺寸、形状或表面质量的微小偏差都会显着影响医疗设备和植入物的功能和安全性。
为什么数控加工在医疗原型和批量生产中流行？
CNC 加工在医疗原型和大规模生产中广泛使用，因为它可以快速创建精确的功能性医疗原型、零件和产品。 不同的多功能 CNC 加工操作还可以使用各种材料选择创建复杂的形状、特征、轮廓和表面。
案例
- 丘拉纳，J.（2014）。 医疗设备的设计、原型制作和制造：概述。 国际计算机集成制造杂志.
- 纳希德苏丹阿尔-马穆纳K，s。 D.（2020）。 增材制造的 316L 不锈钢在生理环境中的腐蚀行为和生物相容性：柠檬酸根离子的影响。 增材制造.
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