Biuletyn Sharp E Czerwiec 2021

Wzrost globalnego rynku przyrządów ortopedycznych stanowi atrakcyjną strategię dywersyfikacji branży produkcji narzędzi CNC

 
Globalny wpływ COVID-19 jest niezwykle szeroki, a jego ciągle obserwowane efekty u ludzi mogą być nieoczekiwane. Z tego powodu, reakcja kryzysowa systemu opieki zdrowotnej w wielu krajach objęła również wstrzymanie wszystkich zabiegów, które nie były nagłe, w celu przekierowania zasobów w kierunku rosnącej liczby przypadków zachorowań na COVID. W miarę pojawiania się nowych wyzwań, związanych z pandemią, przed którymi stoją systemy opieki zdrowotnej, wiele instytucji poszukuje sposobów na zwiększenie liczby planowanych operacji, aby sprostać zaległościom, przy jednoczesnym ostrożnym planowaniu.

Szacuje się, że w Wielkiej Brytanii, prawie 10 milionów pacjentów oczekuje na zabiegi chirurgiczne, między innymi wymiany stawów, natomiast najnowsze badania z USA przewidują, że zaległości przekroczą milion przypadków, samych tylko zabiegów chirurgii ortopedycznej.[1]Zaległości te stale zwiększają się na skutek rosnącej liczby zabiegów chirurgii ortopedycznych spowodowanych starzeniem się populacji, a zapalenie kości i stawów stanowi jedną z najbardziej dokuczliwych chorób w krajach rozwiniętych.

Wyzwania makroekonomiczne związane z pandemią dotyczą całego świata. Branża szlifowania narzędzi, jak wiele innych tradycyjnych sektorów, cechuje się wysoką niepewnością. Obecnie, w jeszcze większym stopniu niż dotychczas, dywersyfikacja stanowi inteligentną strategię dla firm produkujących narzędzi i frezów. Dywersyfikacja powiązana z nowymi możliwościami to sprawdzona metoda ochrony i zapewnienia wzrostu biznesu. Globalny rynek przyrządów ortopedycznych został oszacowany na 53,44 miliardy dolarów w 2019 i sięgnie 68,51 miliardów dolarów w 2027, ze skumulowanym rocznym wskaźnikiem wzrostu 6,6% w okresie od 2020 do 2027[1], przy głównym udziale produktów związanych z rekonstrukcją stawów. Z tego powodu, sektor szlifowania medycznych implantów ortopedycznych stanowi atrakcyjną strategię dywersyfikacji dla branży narzędzi skrawających CNC. Chirurgia rekonstrukcyjna stawów jest w znacznym stopniu zdominowana przez zabiegi kolan, bioder i ramion, które obejmują użycie implantów ortopedycznych i powiązanych z tym instrumentów, które zwykle wymagają szlifowania w procesie produkcji.

Zastosowania związane ze szlifowaniem dla branży medycznej charakteryzują się wysokim poziomem złożoności i niestandardowych rozwiązań. Wzrost i postęp technologiczny w tym obszarze stanowią otwarte drzwi zapewniające możliwość wejścia na dochodowy rynek o silnym historycznym i prognozowanym wzroście. Inwestycje w odpowiednie obrabiarki w połączeniu z wiodącym oprogramowaniem CAD/CAM są kluczowe do zapewnienia konkurencyjności na tym rozwijającym się rynku.

Procedury szlifowania dla zastosowań ortopedycznych, takie jak implanty kolan i raszple do kości są zwykle opracowywane z użyciem pakietów CAD/CAM, takich jak Siemens PLM NX. Programy NC dla maszyn są tworzone z użyciem postprocesora NC dla określonej maszyny docelowej, a następnie są stosowane do wytwarzania części. Postprocesor stanowi element umożliwiający integrację oprogramowania CAD/CAM z maszyną. Tym samym należy zapewnić, że integracja zapewnia maksymalną elastyczność w procesie projektowania i produkcji. 
Spełnienie wymagań dotyczących geometrii i wykończenia powierzchni podczas szlifowania stopów gatunku wymaganego w zastosowaniach ortopedycznych dla implantów medycznych może stanowić poważne wyzwanie. Integracja oprogramowania CAD/CAM i maszyny powinna umożliwiać łatwe i elastyczne tworzenie programów obciągania ściernic, jak również zapewniać swobodę wyboru różnych geometrii ściernic do obróbki zgrubnej i końcowej. Konieczne jest wyraźne rozróżnienie pomiędzy rolą systemu CAD/CAM i maszyny, które pozwoli uniknąć wpływu na sprawność procesu w momencie, gdy zmiany procesu szlifowania wymagają ponownego utworzenia programu NC na podstawie modelu CAD.

Rozwój i wzrost rynku implantów ortopedycznych napędza innowację nowych produktów i procesów produkcyjnych. W miarę, jak rynek przechodzi w kierunku implantów dostosowanych do płci i indywidualnego pacjenta, producenci muszą zapewnić stosowanie najbardziej ekonomicznych i zrównoważonych procesów produkcyjnych. Rozwój oprogramowania w obszarach postprocesingu CAD/CAM zapewnił w ostatnich latach istotne usprawnienia produktywności i wprowadzenie nowych rozwiązań z zakresu szlifowania CNC. Doprowadziło to do ograniczenia czasów realizacji produkcji oraz zwiększenia rentowności produkcji implantów dostosowanych do indywidualnych pacjentów przy zapewnieniu marży zysku osiąganej w produkcji standardowych implantów.

Integracja pomiędzy 5-osiowymi szlifierkami narzędziowymi CNC i oprogramowaniem CAD/CAM zapewniła wydajne rozwiązanie dla wyzwań, przed którymi stoi rynek implantów ortopedycznych. Elastyczność, produktywność, automatyzacja i integracja z wiodącymi systemami CAD/CAM to kluczowe kwestie, które należy uwzględnić podczas analizy potencjalnych rozwiązań.

Rozwiązania mechaniczne w branży medycznej: Rozwiązanie ANCA w zakresie szlifowania implantów ortopedycznych

W oparciu o sprawdzone od 45 lat rozwiązaniom z zakresu szlifowania, ANCA opracowała rozwiązanie szlifowania części zaprojektowanych z użyciem systemów CAD w oprogramowaniu Siemens PLM NX CAD/CAM poprzez współpracę z globalnymi liderami w dziedzinie implantów ortopedycznych, jak również innych branży.

Na podstawie jednoznacznie określonego istotnego zakresu odpowiedzialności dla oprogramowania Siemens NX i ANCA ToolRoom opracowany został postprocesor, który zapewnia optymalną integrację pomiędzy tymi dwoma systemami.  Postprocesor generuje informacje o ścieżce szlifowania w sposób ogólny, tak że wszystkie zadania związane z procesami są przekazywane do oprogramowania. Logiczne rozdzielenie procesów generowania ścieżki szlifowania i wytwarzania daje szereg korzyści. Ścieżka szlifowania w systemie CAD/CAM jest generowana tylko raz, a następnie jest ona wykorzystywana na maszynach, w których mogą być stosowane ściernice o różnych średnicach, do obróbki zgrubnej, wykańczającej i wyiskrzania, z wykorzystaniem tych samych danych. Obciąganie ściernic jest precyzyjnie zintegrowane z systemem bez konieczności wracania do systemu CAD/CAM. Funkcja 3D-CRC (kompensacja promienia frezu) CNC ANCA umożliwia automatyczne obliczenie zmodyfikowanej ścieżki szlifowania, z dostosowaniem do nowej średnicy ściernicy w czasie rzeczywistym. Umożliwia to szlifowanie części z użyciem ściernic standardowych lub o zwiększonej ścieralności z wykorzystaniem tego samego kodu NC.

Podejście to eliminuje potrzebę ponownego tworzenia kodu NC w oprogramowaniu CAD/CAM w momencie, gdy parametry procesu wymagają zmiany, w znacznym stopniu optymalizując procesy produkcyjne. Regulacja i kompensacja ścieżki szlifowania i ściernicy są wykonywane bezpośrednio na maszynie. Ponowne tworzenie kodu NC jest wymagane wyłącznie wtedy, gdy konieczna jest zmiana geometrii części.

Oprogramowanie do projektowania narzędzi ANCA iGrind umożliwia tworzenie kodu NC dla dedykowanej operacji iGrind, umożliwiając zdefiniowanie wszystkich parametrów procesu. Umożliwia to łączenie operacji utworzonych w systemie CAD z innymi standardowymi operacjami szlifowania, zapewniając pełną elastyczność projektowania części specjalnych, jak również wykonywanie operacji frezowania i wiercenia na jednej maszynie, w jednej konfiguracji.

Pełna integracja geometrii utworzonej w systemie CAD z oprogramowaniem ANCA iGrind oznacza, że cała sekwencja szlifowania wraz z dodatkowymi operacjami może być symulowana w trybie 3D w oprogramowaniu ANCA CIM3D. Poza weryfikacją geometrii offline, możliwe jest wykrywanie potencjalnych kolizji i obliczanie szacunkowych czasów cyklu.

ANCA TXcell zapewnia funkcje szlifowania i frezowania wymagane w procesach wykańczania implantów stawów kolanowych. Poza podstawą z betonu polimerowego zapewniającą doskonałe tłumienie drgań, maszyna TXcell jest wyposażona we wrzeciono o mocy 37 kW (49 KM) i prędkości 10000 obr./min., jak również obciągacz z wrzeciennikiem pracujący z prędkością 3000 obr./min. z możliwością zamocowania na stałe drugiego obciągacza z trzpieniami HSK do szybkiej wymiany. Opcjonalna oś P zapewnia suport narzędzia z kontrolą CNC dzięki opcjonalnej podtrzymce, Arobotech lub konikowi o sile kontrolowanej w trybie CNC. TXcell jest dostępny również z opcjonalnym wymiennikiem pakietów do 24 ściernic. Dostępna jest również funkcja automatycznego profilowania.

Automatyzacja produkcji implantów ortopedycznych zwykle zyskuje na wykorzystaniu ładowarek automatycznych Fanuc. Poza funkcją automatycznego załadunku części, robot może wykonywać zadania dodatkowe, takie jak polerowanie w zakresie pracy ładowarki podczas realizowania procesów szlifowania przez maszynę.

Najlepsze rozwiązanie zapewnia elastyczność szlifowania szerokiego zakresu implantów ortopedycznych i standardowych narzędzi skrawających, zapewniając maksymalne wykorzystanie maszyny i uniwersalność. Na konkurencyjnym rynku, inwestycja w prawidłową obrabiarkę z wiodącym oprogramowaniem to istotny etap w kierunku sukcesu, w szczególności w tej dynamicznie rozwijającej się branży.

 
Publikacja za zgodą APMEN: https://www.equipment-news.com/

21 maja 2021