आर्थोपेडिक भागों प्रसंस्करण में कटर मिलिंग की नई रणनीति

आजकल, आर्थोपेडिक प्रतिस्थापन और पुनर्वास उपकरण की मांग बढ़ रही है। चिकित्सा घटकों में कृत्रिम जोड़ और कृत्रिम पैनल, छड़ और नाखून शामिल हैं जिनका उपयोग दुर्घटनाओं या बीमारियों से क्षतिग्रस्त शरीर के अंगों की मरम्मत या उन्हें मजबूत करने के लिए किया जाता है।

मानव जीवन प्रत्याशा के सामान्य विस्तार के साथ, अधिक से अधिक बुजुर्ग लोग हड्डी और ऑस्टियोपोरोसिस से पीड़ित होते हैं, जिससे आर्थोपेडिक प्रतिस्थापन उपकरणों की बढ़ती मांग होती है। वैश्विक वजन बढ़ने और मोटापे की प्रवृत्ति मानव हड्डियों और जोड़ों पर व्यास का दबाव है। धीरे-धीरे, अधिकांश लोगों की जीवनशैली बदल रही है, शारीरिक व्यायाम की कमी से लेकर खेलों में अधिक भागीदारी तक, मुद्रा विनिमय की मांग को और बढ़ा रही है। उभरती अर्थव्यवस्थाओं के विकास के साथ, अधिक से अधिक वैश्विक अनुसंधान संस्थानों का अनुमान है कि वैश्विक आर्थोपेडिक उपकरण बाजार का मूल्य 2024 तक 50 बिलियन यूरो ($53 बिलियन) तक बढ़ जाएगा।

1.प्रतियोगिता काटने के उपकरण के विकास को बढ़ावा देती है

अत्यधिक प्रतिस्पर्धी आर्थोपेडिक भागों के बाजार में, पांच प्रमुख आपूर्तिकर्ताओं की बाजार हिस्सेदारी में लगभग 85% का विस्तार हुआ है, और शेष 200 कंपनियां शेष हिस्से के लिए प्रतिस्पर्धा करती हैं। भाग प्रसंस्करण विधि। नई सामग्री के उपयोग के माध्यम से, प्रत्यारोपण मजबूत, हल्का हो जाता है और शरीर में 25 साल तक चल सकता है। इस तरह, आर्थोपेडिक उपकरण पूरे उपभोक्ता जीवन शैली बाजार का एक हिस्सा है, जो निजीकरण की ओर बढ़ रहा है; चिकित्सा उपकरण निर्माता इस बात पर विचार कर रहे हैं कि उपस्थिति और अन्य विकल्पों के लिए मरीजों की जरूरतों को पूरा करने के लिए अपने उत्पादों को कैसे अनुकूलित किया जाए। उत्पाद भेदभाव एक प्रमुख प्रतिस्पर्धात्मक लाभ बन गया है। इसलिए, मशीन उपकरण निर्माता जटिल आकार वाले भागों को जल्दी से संसाधित करने में सक्षम बनाने के लिए समाधान विकसित करना चाहते हैं, जबकि उपकरण निर्माता उपकरण प्रौद्योगिकी विकसित करने पर ध्यान केंद्रित करते हैं जो उच्च गति और आकार प्रदान कर सकते हैं। उन्नत विनिर्माण प्रौद्योगिकी समाधानों में प्रसंस्करण और उन्नत शीतलन प्रौद्योगिकी के लिए 3डी प्रिंटिंग तकनीक शामिल है।

2. विशिष्ट चिकित्सा भागों

आर्थोपेडिक उपकरणों में कूल्हे और घुटने के हिस्से, कृत्रिम कोहनी और फ्रैक्चर जोड़ों, चीरा पुनर्वास उपकरण, स्पाइनल प्लेट और विभिन्न पुनर्वास नाखून, छड़ और फास्टनर शामिल हैं। इन घटकों की प्रमुख आवश्यकताएं ताकत, विश्वसनीयता, हल्के वजन और जैव-अनुकूलता हैं।

3. मिलिंग कटर की मशीनिंग चुनौतियां

हड्डी और घुटने के प्रत्यारोपण के लिए, सबसे आम वर्कपीस सामग्री कोबाल्ट क्रोमियम मिश्र धातु है, लेकिन टाइटेनियम का उपयोग भी बढ़ रहा है। विशिष्ट कोबाल्ट क्रोमियम मिश्र धातुओं में cocr28mo6, आदि शामिल हैं, और Ti6Al4V टाइटेनियम मिश्र धातु सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री है।

दोनों सामग्री जैव-संगत और बहुत कठोर हैं, इसलिए वे आर्थोपेडिक भागों के निर्माण के लिए बहुत उपयुक्त हैं। हालांकि, ये समान विशेषताएं मिश्र धातु मशीनिंग की कठिनाई को भी बढ़ाती हैं। कोबाल्ट क्रोमियम मिश्र धातु में प्रतिरोध, लोच और खराब प्रदर्शन होता है। इस मिश्र धातु में कठोर अपघर्षक घटक हो सकते हैं, जिससे कटिंग और मिलिंग कटर गंभीर रूप से खराब हो जाएंगे और सख्त और निरंतर चिप्स का उत्पादन होगा। इसलिए, अच्छे चिप नियंत्रण प्रदर्शन के साथ अत्याधुनिक नाली प्रकार का उपयोग करना आवश्यक है।

टाइटेनियम मिश्र धातु हल्का और मजबूत है। प्रसंस्करण के दौरान यह सख्त और मुड़ जाएगा। केंद्रीय काटने के किनारे और चेहरे पर। चिप चैनल में उच्च तापमान, बड़ी कटिंग फोर्स और उच्च घर्षण से वर्धमान पहनने और मिलिंग कटर की विफलता हो जाएगी। सामग्री में लोच का एक न्यूनतम मापांक होता है, जो कुछ प्रत्यारोपण अनुप्रयोगों में फायदेमंद होता है, लेकिन मशीनिंग के दौरान सामग्री अत्याधुनिक से पलटाव करेगी, इसलिए काटने के उपकरण के तीखेपन पर पूरा ध्यान देना आवश्यक है।

4. शीतलक आवश्यकताएं

आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण को संसाधित करने के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री अक्सर अत्यधिक गति उत्पन्न करती है और शीतलक के उपयोग की आवश्यकता होती है। हालांकि, पारंपरिक शीतलक के उपयोग में आमतौर पर आंशिक प्रदूषण को रोकने के लिए बड़े प्रतिबंध होते हैं। प्रसंस्करण के बाद, पारंपरिक शीतलक को साफ करने की आवश्यकता होती है, जो एक समय लेने वाली और महंगी प्रक्रिया है। शीतलक स्वयं कर्मचारी स्वास्थ्य, सुरक्षा और संचालन नीतियों के संदर्भ में पर्यावरणीय समस्याओं का कारण बन सकता है। एक अन्य शीतलन तकनीक इस सुपरक्रिटिकल SCCO2 को सुखाने के लिए सुपरक्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड (SCCO2) का उपयोग करती है ताकि शुष्क मजबूत नाली को काटने वाले क्षेत्र में ले जाया जा सके।

जब CO2 को 31 C पर 74 बार (1070 psi) तक संपीड़ित किया जाता है, तो यह काटने वाले क्षेत्र में ले जाने पर सुपरक्रिटिकल हो जाएगा। हालांकि यह तरल नाइट्रोजन जैसे कम तापमान वाली सामग्री का उत्पादन नहीं करेगा, सुपरक्रिटिकल सीओ 2 का विस्तार होगा और शुष्क बर्फ का निर्माण होगा। इस अवस्था में, यह कंटेनर को गैस की तरह भर देगा, लेकिन घनत्व एक तरल के समान होता है। इसलिए, नया शीतलक समाधान उच्च शीतलन दक्षता लाता है और उच्च दबाव वाले पानी / तेल, सूक्ष्म स्नेहन (MQL), तरल CO2 और तरल नाइट्रोजन का उपयोग करके मौजूदा प्रणालियों का उपयोग करता है।

5.3 डी प्रिंटिंग पार्ट्स

एक और गैर-पारंपरिक विनिर्माण तकनीक जो आर्थोपेडिक उपकरणों के उत्पादन में अधिक से अधिक आम होती जा रही है, वह है 3 डी प्रिंटिंग, जो जटिल, लगभग शुद्ध गठित भागों का उत्पादन करने के लिए टाइटेनियम और कोबाल्ट क्रोमियम मिश्र धातु पाउडर का उपयोग करती है। चिकित्सा उद्योग में, चयनात्मक लेजर पिघलने (एसएलएम) तकनीक का उपयोग पाउडर को पिघलाने और परत दर परत भागों के निर्माण के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया चिकित्सा उपकरण निर्माताओं को रोगियों के लिए विशेष आकृति और आयामों के साथ भागों को अनुकूलित करने की अनुमति देती है। वहां से, एक समान सूक्ष्मदर्शी सतह का भी उत्पादन किया जा सकता है, जिससे भागों और शरीर में तेजी आ सकती है। फिनिश मशीनिंग के लिए, 3D प्रिंटिंग द्वारा उत्पादित भागों में उनके द्वारा उपयोग की जाने वाली धातु की अधिकांश मशीनिंग विशेषताओं को बरकरार रखा जाता है। हालांकि, प्रसंस्करण के दौरान उत्पन्न असमान तनाव को कम करने के लिए ऐसे भागों को पोस्टप्रोसेसिंग की आवश्यकता हो सकती है। इसके अलावा, भाग के निकट शुद्ध आकार और जटिल समोच्च के कारण, प्रक्रिया के बाद के चरण में भाग क्लैंपिंग एक चुनौती हो सकती है।

6. भागों का प्रतिस्थापन

कुल घुटने के आर्थ्रोप्लास्टी में आमतौर पर तीन मूल भाग होते हैं: एक समोच्च धातु (कोबाल्ट क्रोमियम मिश्र धातु या टाइटेनियम) भाग जिसे ऊरु भाग कहा जाता है, जो फीमर (जांघ की हड्डी) के अंत से जुड़ा होता है। यह हिस्सा निचले पैर के टिबिया के शीर्ष पर तय होता है और इसमें उभरी हुई किनारों के साथ संरेखित सतह का समर्थन करने के लिए एक छोटी धुरी या कील होती है। आखिरी में धातु के हिस्सों के बीच प्लास्टिक के असर वाले आवेषण होते हैं ताकि संयुक्त को स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित किया जा सके।

इसी तरह, हिप आर्थ्रोप्लास्टी में तीन मुख्य भाग होते हैं: शीर्ष पर एक ऊरु टोपी या ऊरु सिर के साथ एक धातु ऊरु तना और फीमर या कूल्हे के जोड़ के शीर्ष में डाला जाता है। किट। घुटने के जोड़ में नियो एलीनिया बेयरिंग इंसर्ट और लम्बर जॉइंट में प्लास्टिक कप को आमतौर पर UHMWPE (अल्ट्रा हाई मॉलिक्यूलर वेट पॉलीइथाइलीन) से प्रोसेस किया जाता है।

7. संयुक्त निर्माण विधि

आर्थोपेडिक भागों के लिए, प्लास्टिक भागों के अपेक्षित जीवन को कम करने के लिए प्लास्टिक के जोड़ की सतह खत्म उत्कृष्ट होनी चाहिए, और प्लास्टिक के हिस्सों को एक ही समय में 20 वर्षों के लिए संरेखित किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, जब घुटने को विस्थापित किया जाता है, तो प्लास्टिक के असर डालने वाले पहनने से बचाने के लिए ऊरु कृत्रिम अंग और टिबियल ब्रैकेट बिल्कुल चिकना होना चाहिए।

इसलिए, पर्याप्त रूप से ठीक फिनिश प्राप्त करने के लिए आर्थोपेडिक घटकों के निर्माण को आमतौर पर मिलिंग ऑपरेशन के बाद जमीन पर उतारने की आवश्यकता होती है। हालांकि, पीसने में बहुत समय लगता है और यह समग्र विनिर्माण दक्षता और उत्पादन को प्रभावित करेगा। इसके अलावा, पीसने की प्रक्रिया भी आधार भागों पर उच्च तापमान और तनाव पैदा करेगी, जिसके परिणामस्वरूप भागों की आयामी त्रुटियां और भागों की ताकत और प्रदर्शन को प्रभावित करेगा।

सामान्य तौर पर, उन्नत कटिंग मशीन और हाई-स्पीड मिलिंग रणनीतियाँ पीसने की प्रक्रिया में सुधार कर सकती हैं या कुछ मामलों में इसे बदल सकती हैं। मिलिंग का उद्देश्य एक गड़गड़ाहट मुक्त प्रोफ़ाइल और उत्कृष्ट सतह खत्म करना है, और विशिष्ट आवश्यक सतह गुणवत्ता, आकार और आयामी सटीकता प्राप्त करना है। चूंकि मिलिंग के दौरान परिभाषित सतह के आकार और संरचना को महसूस किया गया है, उपचार के बाद की प्रक्रिया (जैसे पॉलिशिंग (यदि कोई हो)) के समय को वैकल्पिक रूप से बदला जा सकता है। अंतिम मिलों को काटने के लिए, टिकाऊ और विश्वसनीय कटिंग एंड मिलों और उपकरण जीवन और अपेक्षाओं को अधिकतम करने के लिए भी यही सच है।

5-अक्ष मिलिंग मशीन पर कास्ट कोबाल्ट क्रोमियम मिश्र धातु से बने ऊरु भागों को संसाधित करने के लिए बॉल एंड मिल का उपयोग करने के लिए एक विशिष्ट अनुप्रयोग है। उच्च गति रूपरेखा रणनीति और उच्च प्रदर्शन अंत मिलिंग कटर पीसने की प्रक्रिया को खत्म करते हैं। नतीजतन, प्रत्येक भाग का मशीनिंग चक्र 11 मिनट का होता है, जो पिछली विधि की तुलना में 50% छोटा होता है। मिलिंग के बजाय हिंग वाली सतह को पीसकर अपशिष्ट भागों की पीढ़ी को समाप्त कर दिया जाता है। इंटीग्रल कार्बाइड एंड मिल उत्कृष्ट धातु हटाने की दर और चिकनी काटने के प्रभाव को सुनिश्चित करने के लिए विशेष सीमेंटेड कार्बाइड सामग्री और हार्ड पॉलिश टियाल्सिन कोटिंग से बना है, ताकि उत्कृष्ट सतह खत्म या कम से कम पॉलिशिंग समय प्राप्त हो सके।

8. कई मशीनिंग संचालन

आर्थोपेडिक भागों के जटिल समोच्च में आमतौर पर कई विशेष कटिंग एंड मिलों के उपयोग की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, कुछ प्रकार की हड्डी में सात मशीनिंग प्रक्रियाएं शामिल होती हैं: रफ मशीनिंग, बॉटम रफ मशीनिंग, बॉटम फिनिश मशीनिंग, चम्फरिंग और टी-ग्रूव रूट कटिंग। ये प्रक्रियाएं न्यूनतम मैनुअल हस्तक्षेप के साथ उत्कृष्ट सतह गुणवत्ता और विश्वसनीय उपकरण प्रदर्शन प्राप्त कर सकती हैं, ताकि सर्वोत्तम संरेखण, न्यूनतम लागत और उच्चतम गुणवत्ता सुनिश्चित हो सके।

अतीत में, विभिन्न कार्यों को पूरा करते समय, प्रत्येक आवश्यक समोच्च, आकार और सतह खत्म करने के लिए विशेष कटिंग और मिलिंग कटर की आवश्यकता होती थी। विशेष कटिंग मशीनों के लिए बहुत अधिक डिज़ाइन और विकास समय और लागत की आवश्यकता होती है, और उनके कम आकार के कारण, उनका क्रॉसलिंकिंग समय लंबा हो सकता है और उनकी उपलब्धता सीमित होती है।

नया दृष्टिकोण मानकीकृत कटिंग मशीनों का विकास और उपयोग करना है जो इन अनुप्रयोगों में कुशलता से उत्पादित की जा सकती हैं, और इन काटने की मशीनों को आर्थोपेडिक उद्योग में अन्य समान भागों के प्रसंस्करण के लिए पर्याप्त आकार बनाए रखना चाहिए।