Voir la traduction automatique
Ceci est une traduction automatique. Pour voir le texte original en anglais cliquez ici
#Livres blancs
{{{sourceTextContent.title}}}
Comment l'usinage CNC change l'industrie médicale
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
les moteurs numériques, les logiciels sophistiqués et les outils de coupe spécialisés permettent d'obtenir précision, répétabilité et évolutivité dans l'usinage à commande numérique.
{{{sourceTextContent.description}}}
Les produits, dispositifs et accessoires utilisés en médecine deviennent de plus en plus sophistiqués à mesure que de nouvelles technologies apparaissent pour améliorer la santé humaine et les résultats des patients. Ces produits sont présents partout, des services de chirurgie aux centres de réadaptation, des cliniques des petites villes à l'armoire à pharmacie familiale.
Quel que soit le type de produit, ils ont tous des caractéristiques communes.
. Ils doivent avant tout être sûrs à l'usage, et ce degré de sécurité inclut bien sûr les matières premières à partir desquelles ils sont fabriqués.
. Ils doivent être fiables, avec les tolérances étroites nécessaires à des performances prévisibles et répétables.
. Ils sont souvent hautement personnalisés, avec des conceptions uniques qui les rendent adaptés à des applications très spécifiques liées à l'anatomie humaine.
. Et il est important que les nouvelles idées de produits puissent être prototypées, testées, approuvées et mises sur le marché rapidement.
L'usinage CNC est une solution de fabrication idéale pour répondre à tous ces critères et plus encore.
L'état actuel de la technologie de l'usinage CNC
Les progrès de la technologie des machines-outils CNC sont motivés par les demandes du marché. Les conceptions sophistiquées pour les applications de la prochaine génération exigent des niveaux de précision et de répétabilité plus élevés. Cela a pour effet d'élargir l'enveloppe de ce qui est physiquement possible dans la conception des outils.
Les fabricants de machines sont toujours à la recherche de moyens d'optimiser les performances en contrôlant les vibrations, en augmentant la vitesse de la machine, en réduisant les coûts de maintenance et en fournissant des plates-formes d'usinage flexibles capables d'exécuter plusieurs tâches complexes en un seul réglage de machine.
Il existe trois solutions techniques avancées qui peuvent aider dans tous ces domaines.
Entraînements linéaires
Les machines CNC multi-axes se déplacent sur plusieurs axes indépendants. Pour ce faire, la plupart des machines utilisent un guide à crémaillère ou un système d'entraînement linéaire à vis et à billes. Ces deux types de systèmes sont sujets à la friction et à l'usure et présentent des limites en termes de précision et de vitesse.
Mais les systèmes d'entraînement linéaire fonctionnent un peu comme un train Maglev. Le courant électrique, en interaction avec de puissants aimants, fait léviter le chariot sur le rail de guidage tout en entraînant son déplacement. Cela signifie qu'il n'y a pas de friction, pas d'usure et pas de maintenance. Et les systèmes d'entraînement linéaire se déplacent beaucoup plus rapidement, avec des degrés d'exactitude et de précision beaucoup plus élevés.
Guides hydrostatiques
Une autre solution d'entraînement innovante, également calibrée pour réduire la friction, est le guide hydrostatique. Il s'agit de rails de guidage rectifiés avec précision et recouverts d'une fine pellicule d'huile. L'huile est pompée en continu dans et hors d'un chariot, qui maintient la pièce à usiner. Le flottement de l'huile atténue les vibrations et supprime la friction, ce qui permet d'obtenir d'excellents états de surface sur la pièce.
Contrôle de la température
L'accumulation de chaleur est toujours un problème lors de l'usinage à la limite de la performance. En effet, la dilatation naturelle de tous les matériaux lorsqu'ils chauffent rend les tolérances incontrôlables, à moins que cette chaleur ne soit contrôlée par un refroidissement central très sérieux. En outre, les fabricants intelligents ont compris comment calculer le taux de dilatation de tous les composants critiques de leur système, puis contrecarrer ces mouvements en conséquence.
Des machines-outils plus perfectionnées permettent de fabriquer des produits plus avancés, et cela ne fait certainement pas exception lorsqu'il s'agit de dispositifs médicaux.
Aucun autre processus de production de masse n'est aussi fiable, précis, évolutif, rentable et facilement personnalisable. Examinons de plus près comment l'usinage CNC peut être utilisé pour améliorer le développement des dispositifs médicaux dans certains domaines clés.
Prototypage rapide
Tout nouveau produit commence par un prototype. C'est aussi vrai pour la technologie médicale que pour toute autre industrie. L'utilisation de l'usinage CNC pour les prototypes médicaux présente plusieurs avantages.
Tout d'abord, c'est rapide. Une fois la conception approuvée, une pièce finie peut être programmée et usinée en une journée seulement. Cela permet aux ingénieurs produits de se mettre immédiatement au travail pour tester l'ajustement et le fonctionnement - des étapes cruciales dans le processus de prototypage.
Les prototypes physiques permettent d'identifier les éventuels défauts de conception ou les zones qui peuvent être améliorées. Si des modifications mineures doivent être apportées, il suffit de modifier le programme de la machine en conséquence.
Précision et répétabilité de l'usinage CNC
Une fois qu'une conception a été réglée, toute fraiseuse ou tout tour CNC fonctionnant correctement peut fabriquer des pièces en double, dans n'importe quel volume, avec une variation de tolérance minimale d'une pièce à l'autre, généralement de 5 microns ou moins. À une époque antérieure, l'obtention d'un tel degré de précision à partir d'une machine-outil manuelle aurait nécessité les compétences d'un maître machiniste dans des conditions contrôlées, et aurait été beaucoup plus lente et beaucoup plus coûteuse.
Aujourd'hui, les moteurs numériques, les logiciels sophistiqués et les outils de coupe spécialisés permettent d'atteindre facilement ce degré de perfection et sont totalement fiables. Les concepteurs de produits médicaux n'ont donc plus besoin de se demander si c'est possible Oui, c'est possible.
Mise à l'échelle
Certains processus de production de masse dépendent d'abord de la fabrication de moules ou de matrices dédiés, comme dans le cas du moulage par injection de plastique ou du moulage à la cire perdue. Ces moules sont beaucoup plus longs à fabriquer et nécessitent un investissement financier initial important. La seule façon de récupérer le coût de cet investissement, du point de vue du développeur, est de s'engager à fabriquer un grand nombre de produits finis au fil du temps.
Mais de nombreuses conceptions médicales sont hautement personnalisées et ne seront pas fabriquées en grandes quantités, de sorte que l'investissement dans l'outillage n'est pas une option viable.
L'usinage CNC ne nécessite pas d'outillage dur, de sorte qu'une seule pièce peut être produite de manière rentable, et les volumes augmentent lentement au fur et à mesure que la demande augmente.
Polyvalence
L'usinage CNC est également indifférent à la matière première travaillée, tant qu'elle est suffisamment rigide pour résister à la force des outils de coupe. Il peut y avoir quelques ajustements mineurs de la machine pour tenir compte des différents types de métal ou de plastique - vitesses et avances - mais cette polyvalence signifie essentiellement que les concepteurs, ainsi que les techniciens médicaux, ont une grande marge de manœuvre pour choisir le matériau qui convient le mieux à l'application prévue.
Certifications
Il existe de nombreuses certifications indépendantes qui peuvent s'appliquer à divers dispositifs médicaux, la plus importante étant la norme ISO 13485. Elle stipule qu'un fabricant a démontré qu'il dispose des protocoles de chaîne de contrôle nécessaires pour protéger toutes les matières premières qui passent par ses installations, ainsi que tous les produits finis ou semi-finis. Ces derniers doivent être maintenus propres et non contaminés, ainsi que séparés d'autres produits non conformes, et il doit être démontré que les matières premières ne contiennent pas de produits chimiques dangereux.
Il convient de noter que lorsqu'il s'agit de demander l'approbation ou l'autorisation de la FDA aux États-Unis pour un dispositif médical, ou la marque CE équivalente en Europe, c'est le propriétaire ou le licencié de la conception qui est chargé de faire la demande nécessaire - et non le fabricant. Le concepteur du produit doit démontrer que l'article en question a satisfait à toutes les exigences réglementaires à chaque étape de sa production, et travailler avec une entreprise certifiée ISO est un moyen d'y parvenir.
Applications
En raison de sa polyvalence, l'usinage CNC se prête à toutes sortes de fabrications personnalisées pour les produits médicaux.
Il peut s'agir, par exemple, d'outils, de pinces et d'étaux en acier inoxydable, d'implants chirurgicaux pour la réparation des os, de composants d'orthèses et de prothèses, de raccords à haute température pour les chambres de stérilisation, de pièces et de composants pour les équipements de test, etc. La liste est vraiment infinie. Cependant, l'usinage CNC n'est pas le mieux adapté aux grands volumes de pièces en plastique, qui doivent plutôt être moulées par injection.
L'avenir de l'usinage CNC
Plus de 160 hôpitaux aux États-Unis disposent déjà d'installations permanentes d'impression 3D sur place, afin de permettre la fabrication de formes complexes et hautement personnalisées à proximité du lieu de soins. Cela démontre qu'il existe un besoin établi et reconnu de fabriquer des objets physiques sur place pour répondre à des exigences particulières qui peuvent survenir à tout moment et sans le luxe d'une prévision.
Pour cette même raison, l'usinage CNC peut avoir sa place dans les hôpitaux, les cliniques et les centres de recherche médicale. Pour de nombreuses applications, l'usinage CNC est plus rapide que l'impression 3D, et les pièces qu'il peut produire sont beaucoup plus solides et précises.
Des centres d'usinage multi-axes petits, portables et largement autonomes pourraient facilement être placés, même dans des zones reculées, pour fournir des solutions de fabrication rapides, précises et peu coûteuses là où les autres possibilités sont limitées.