Medische apparaten en implantaatonderdelen

Precisiebewerkingstechnologie voor medische apparaten en implantaatonderdelen, met zijn precisiecontrole op micronniveau, het vermogen om complexe geometrieën te vormen en stabiele procesherhaalbaarheid, is een kernondersteunende technologie geworden voor de productie van medische apparatuur en implantaatcomponenten. Deze componenten houden rechtstreeks verband met de nauwkeurigheid van medische diagnoses, de veiligheid van chirurgische procedures en de compatibiliteit van implantaten op lange termijn met het menselijk lichaam. Hun productieproces moet tegelijkertijd voldoen aan mechanische prestaties, biocompatibiliteit en strenge industriële regelgevingseisen, waardoor het een belangrijk subgebied wordt in de hoogwaardige medische productiesector.

Technologie categorie

CNC-gefreesde medische hulpmiddelen en implantaatonderdelen omvatten twee hoofdcategorieën: "niet-implanteerbaar" en "implanteerbaar". De eerste is de functionele kern van medische hulpmiddelen, terwijl de laatste een ‘levensondersteunende component’ is die beschadigd menselijk weefsel vervangt. Op het gebied van diagnostische apparatuur bepaalt de precisie ervan de operationele stabiliteit van CT-roterende lagers en de magnetische velduniformiteit van MRI-gradiëntspoelen; op het gebied van implantaten heeft de geometrische precisie ervan rechtstreeks invloed op de levensduur van kunstmatige gewrichten en het osseo-integratie-effect van tandheelkundige implantaten. Uit gegevens blijkt dat implantaatcomponenten die zijn vervaardigd met behulp van CNC-precisiebewerkingen een klinisch complicatiespercentage hebben dat meer dan 60% lager is dan die vervaardigd met behulp van traditionele methoden, terwijl tegelijkertijd het lokalisatiepercentage van kerncomponenten voor hoogwaardige medische apparatuur wordt verhoogd tot 45%.

Belangrijke materiaaleigenschappen en bewerkingscompatibiliteit

Materiaalkeuze is de belangrijkste stap bij de CNC-bewerking van medische hulpmiddelen en implantaatonderdelen. Het moet tegelijkertijd aan drie belangrijke eisen voldoen: bioveiligheid, mechanische compatibiliteit en machinale haalbaarheid. De reguliere materialen en hun compatibiliteitskenmerken zijn als volgt:

1. Metaalmaterialen: kerndrager voor implantaten

- Titaniumlegering (Ti-6Al-4V en ELI-kwaliteit): Als het voorkeursmateriaal voor orthopedische en tandheelkundige implantaten beschikt het over een treksterkte van 860 MPa en een dichtheid van slechts 4,5 g/cm³, waardoor hoge sterkte wordt gecombineerd met lichtgewichtvoordelen. Bovendien vertoont het een uitstekende biocompatibiliteit en vormt het een stabiele binding met menselijk bot. Tijdens CNC-bewerkingen moeten diamantgecoate gereedschappen (slijtagesnelheid ≤5 μm/u) worden gebruikt, gekoppeld aan een spiltoerental van 8000-12000 tpm, om problemen met het vastkleven van het gereedschap te voorkomen die worden veroorzaakt door een slechte thermische geleidbaarheid van het materiaal, waardoor de nauwkeurigheid van de schroefdraad en het oppervlak wordt gegarandeerd.

- Kobalt-chroomlegering (CoCrMo): geschikt voor wrijvingsinterfacecomponenten van kunstmatige gewrichten, de slijtvastheid is drie keer die van een titaniumlegering en de corrosieweerstand voldoet aan de ISO 10993-normen. Vijfassige CNC-bewerkingsmachines kunnen, door middel van constante gereedschapscontacthoekbewerking, de oppervlakteruwheid regelen tot Ra≤0,4 μm, waardoor de vorming van slijtagedeeltjes tijdens gewrichtsbeweging wordt verminderd.

- 316L roestvrij staal: gebruikt voor schachtcomponenten van chirurgische instrumenten en connectoren voor dialyseapparatuur. Met een koolstofgehalte van ≤0,03% wordt na CNC-bewerking en passivatiebehandeling een stabiele oxidebeschermlaag gevormd, die meer dan 10 jaar lang weerstand biedt tegen corrosie van lichaamsvloeistoffen. Tijdens de bewerking wordt een magnetische spantang gebruikt voor niet-destructief klemmen, samen met koelvloeistof van medische kwaliteit om oppervlakteverontreiniging te voorkomen.

2. Polymeermaterialen: Bij voorkeur voor functionele componenten

- PEEK (Polyetheretherketon): Dankzij de radiolucente eigenschappen is het een ideaal materiaal voor apparaten voor spinale fusie, waarbij interferentie van metalen implantaten bij postoperatieve beeldvorming wordt vermeden. Bij CNC-bewerking wordt gebruik gemaakt van een vacuümadsorptiearmatuur (positioneringsnauwkeurigheid ≤ ± 2 μm) en micro-snijden (snedediepte ≤ 0,05 mm) controleert de thermische vervorming van het materiaal, waardoor de nauwkeurigheid van de tussenwervelpassing van het fusie-apparaat wordt gegarandeerd.

- PTFE (polytetrafluorethyleen): gebruikt voor spuitzuigers en slangafdichtingen. Tijdens CNC-draaien moet de voedingssnelheid worden verlaagd tot 0,01-0,03 mm/omw om een ​​oppervlaktenauwkeurigheid van Ra≤0,2 μm te bereiken, waardoor medicijnresten en duwweerstand worden verminderd.