Офіційне оголошення про досягнення

Спираючись на глибокий досвід у багатоосьовій точній обробці та мікроспеціалізованій обробці, ми успішно подолали виробничі труднощі для дистальних корпусів високої щільності з нерегулярними багатопросвітними просвітами та запустилиСерія MixCore. Без збільшення зовнішнього діаметра ця серія дозволяє комбінувати асиметричні просвіти, включаючи D-подібні, прямокутні та трапецієподібні профілі всередині корпусу, і стабільно обробляє ультратонкі перегородкові ребра товщиною лише 0,05 мм, що розділяють сусідні просвіти. Цей прорив дозволяє ендоскопам наступного покоління інтегрувати датчики зображення більшого розміру, більш функціональні канали (наприклад, виділені канали подачі води/подачі повітря/всмоктування/інструментальних каналів) і допоміжні датчики, що є лідером у тенденції дизайну модульних функцій і високої щільності інтеграції на дистальних кінцях ендоскопа.

Передумови досліджень і розробок і проблеми

Швидкий прогрес в ендоскопічній діагностиці та лікуванні викликав різке зростання функціональних вимог до дистальних наконечників: від простого спостереження до одночасного промивання, відсмоктування, біопсії, терапевтичних втручань (наприклад, лазер, радіочастота) і багатовимірного зондування (наприклад, тиск, ультразвук). Однак зовнішні діаметри ендоскопів обмежені природними просвітами людського тіла і не можуть бути нескінченно збільшені. Таким чином, інженери змушені розташовувати різні канали в обмеженій площі поперечного перерізу (наприклад, дистальний кінчик шлунково-кишкового ендоскопа діаметром 2,8 мм), подібно до планування мініатюрного міського плану. Звичайне кругове свердління є неефективним із низьким використанням простору та не може сформувати неправильні просвіти для розміщення нециліндричних компонентів. Крім того, обробка надтонких розділових ребер для розділених просвітів легко спричиняє згинання ребер, руйнування або недопустимість розмірів через недостатню жорсткість інструменту, зусилля різання або термічну деформацію -, що є загальновизнаною забороненою зоною у виробництві.

Основні технологічні інновації

1. Схема просвіту на основі оптимізації топології та дизайн реберМи залучаємо та надаємо послуги з інжинірингової оптимізації від етапу концептуального проектування клієнта. Використовуючи алгоритми оптимізації топології, ми автоматично генеруємо оптимально розподілену реберну мережу відповідно до обмежень заданих зовнішніх контурів і просторових вимог до компонентів. Націлюючись на максимальну загальну жорсткість і мінімальну концентрацію напруги, алгоритм виробляє біонічну геометрію ребер (наприклад, вигнуті ребра, стільникові ребра), а не прості прямі перегородки. Ця конструкція дозволяє навіть ребрам товщиною 0,05 мм досягати чудової стійкості до вигину та стиску, закладаючи дійсну основу конструкції для подальшої обробки.
2. Багатошарова скануюча мікроелектророзрядна обробка (μ-EDM)Для надтонких ребер, глибоких вузьких канавок і нерегулярних профілів ми в основному використовуємо мікроелектричну обробку. Ми розробили розрядну обробку з пошаровим скануванням за допомогою мікроелектродів діаметром 0,02–0,1 мм. Завдяки точному управлінню одноімпульсною енергією та розрядними проміжками досягається абляція матеріалу в мікронному масштабі з майже нульовим зусиллям обробки, уникаючи деформації тонких ребер від механічного різання, спричиненої екструзією. У поєднанні зі стратегією багатоелектродної координації та оперативної компенсації зносу електродів, структури просвіту з довільним складним 2D-перерізом і глибиною в кілька міліметрів обробляються з точністю ±3 мкм.
3. Надвисокошвидкісне мікрофрезерування з придушенням вібрації в режимі онлайнДля фрезерних регіонів ми використовуємо надвисокошвидкісні мотор-шпинделі зі швидкістю обертання до 160 000 RPM у поєднанні з динамічно збалансованими мікрокінцевими фрезами (мінімальний діаметр: 0,1 мм). Верстати оснащені системою активного контролю вібрації, яка в реальному часі за допомогою п’єзоелектричних приводів нейтралізує стукіт, що виникає під час різання. У той же час передові стратегії, такі як фрезерування з різанням і спіральна інтерполяція разом із мінімальною кількістю мастила (MQL), мінімізують сили різання та оптимізують розсіювання тепла під час обробки надтонких ребер, зберігаючи стабільність розмірів і перпендикулярність ребер.

Робочий механізм

Основна цінність корпусів серії MixCore полягає в томуперевизначення просторової конституції дистальних кінчиків ендоскопа. По суті, їх складні багатопросвітні структури діють як точно розраховані розподільники мікрорідин і трубопроводів. D-подібні або прямокутні просвіти щільно охоплюють сенсори зображення CMOS, звільняючи дорогоцінний простір із заокругленими кутами для розміщення пучків світловолокон. Оптимізований поперечний переріз рідини спеціальних зрошувальних і всмоктувальних каналів зменшує ризик засмічення та підвищує ефективність. Канали, зарезервовані для мініатюрних ультразвукових зондів або лазерних волокон, мають точні направляючі та ущільнювальні структури на входах. Ці функціональні вузли розділяють тонкі, але міцні ребра товщиною 0,05 мм -, як несучі стіни у висотних будинках. Виготовлені з високоміцної нержавіючої сталі або титанового сплаву та оптимізовані за допомогою біонічної топології, вони забезпечують рівномірну передачу напруги через мережу ребер і запобігають руйнуванню, спричиненому локальною концентрацією напруги. Таким чином, весь корпус стає мініатюрним функціональним носієм, що врівноважує надвисоке використання простору та структурну цілісність.

Перевірка продуктивності

Ми провели екстремальні випробування корпусів серії MixCore: під час випробування тиском внутрішні незалежні рідинні канали залишалися герметичними під тиском 0,5 МПа без перехресних перешкод між сусідніми просвітами. Навантажувальні випробування мікрозондом на ребрах діаметром 0,05 мм показали, що вони витримують бічні сили, що перевищують 5 Н, без пластичної деформації або руйнування, що значно перевищує фактичні робочі навантаження. Після складання в ендоскопи функціональні канали, інтегровані всередину (оптичні волокна, дроти, інструменти), не показали пошкоджень або погіршення продуктивності, спричинених деформацією корпусу після десятків тисяч циклів втомного згинання, що імітує кишкову перистальтику. Застосування клієнта показує, що один виробник використав цю технологію для інтеграції камери високої чіткості, двох волоконних каналів освітлення, одного лазерного каналу, одного іригаційного каналу та 1,2-мм канал робочого інструменту в дистальний наконечник уретероскопа діаметром 3,5 мм, досягаючи безпрецедентної функціональної інтеграції. Цей продукт отримав схвалення FDA і успішно виведений на ринок.

Стратегія та філософія R&D

Ми дотримуємося стратегіїфункціонально-орієнтоване інтегроване проектування та виробництво. Для надскладних компонентів, таких як дистальні корпуси, проектування та виробництво мають бути глибоко інтегровані з самого початку. Наші інженери виступають як дизайнерами, так і спеціалістами з процесів. Те, що ми надаємо клієнтам, — це не просто послуги з обробки, а комплексні рішення від функціональних контрольних списків до технологічних конструкцій. Ми створили обширну базу даних «функцій-процесів-можливостей», що дозволяє швидко узгоджувати будь-яку нову концепцію дизайну з перевіреними виробничими процесами або ініціювати розробку нових процесів. Наша філософія така:Жодна геометрична форма не є невиготовлюваною; лише методи виробництва залишаються нерозкритими. Ми розглядаємо кожне замовлення високої складності як можливість для технологічного прогресу, прагнемо розширити межі точного виробництва та усунути бар’єри для мініатюризації та інтеграції медичних пристроїв.

Перспективи на майбутнє

Майбутня інтеграція на дистальних наконечниках ендоскопа розвиватиметься в напрямкускладання мікросистем і гетерогенний синтез. Ми досліджуємо гібридне формування, поєднуючи мікроформування з металевими корпусами, щоб розробити технології вторинного формування для точних пластикових вкладишів або функціональних компонентів, створюючи дистальні структури з гібридних матеріалів. Тим часом ми вивчаємо безпосереднє формування вбудованих функціональних елементів, таких як мікрорідинні клапани та прорізи для кріплення оптичного фільтра всередині корпусів під час обробки. Заглядаючи далі, ми зосереджуємось на інтеграції мікроелектромеханічних систем (MEMS) із корпусами. У майбутньому часткові оптичні або сенсорні функції можуть бути безпосередньо виготовлені на кремнієвих або скляних підкладках корпусів, що в кінцевому підсумку досягне кінцевої мети мініатюризаціїчіп-як-дистальний кінчик, що відкриває нові горизонти для неінвазивної або ультра-малоінвазивної діагностики та лікування.