Оголошення результатів:

Ми систематично виклали революційну парадигму виробництва"інтегроване,-одноразове затискання"роботизованої хірургічної щелепи на основі японського п’ятиосьового токарно-фрезерного центру Mazak QTE-100MSYL联动. Ця технологія подолала геометричні обмеження традиційних три-машин, досягнувши-одноразового точного фрезерування та формування складних каналів потоку, просторово закручених вигнутих поверхонь, мікрозубців і високо-точних шарнірних отворів усередині губки щипців. Він підняв свободу проектування, точність виготовлення та ефективність на новий рівень, справді перетворивши цифрову тривимірну модель без втрат у фізичну сутність.

Дослідження та розробки Основні больові точки:

Щелепи роботизованих хірургічних щипців — це не прості плоскі пластини чи прямі стрижні. Їхня конструкція включає в себе складні ергономічні вигини, внутрішні кабельні/трубні канали, точні обертові структури з’єднань і мікроскопічні візерунки зубів для посилення сили захоплення. Традиційне виробництво базується на багато-комбінуванні процесів"точіння + багато{1}}фрезерування + електроерозійна обробка + ручне полірування."Ця модель має фатальні недоліки: багаторазове затискання спричиняє кумулятивні помилки, що ускладнює гарантування критичних допусків на розміри (таких як симетрія двох губок щипців, концентричність отворів петлі); обробка складних внутрішніх порожнин і каналів утруднена, що призводить до поганої якості поверхні; узгодженість обробки мікроскопічних візерунків зубів низька, і це залежить від кваліфікованих працівників. Це призводить до великих коливань консистенції продукту, низької ефективності виробництва та ускладнює створення більш складних і оптимізованих конструкцій. Ринку терміново потрібне універсальне виробниче рішення, яке може точно та бездоганно реалізувати складні конструкції з високою точністю.

Основні технологічні інновації:

Наша основна інновація полягає в-поглибленому застосуванні"п’яти{0}}осьова токарна та фрезерна комбінована обробка"технології.

• Комбіноване токарно-фрезерне та-одноразове затискання:Mazak QTE-100MSYL об’єднує дуже жорсткий токарний шпиндель і високопродуктивний фрезерний шпиндель. Після того, як стрижневий матеріал вставлено, верстат може автоматично завершити всі процеси, такі як токарна обробка зовнішнього кола, обробка торця, фрезерування складних контурів, свердління, нарізування різьбами тощо в тій самій системі координат. Це означає, що від одного стрижневого матеріалу до остаточно сформованого тіла щелепи, за винятком пізнішої обробки поверхні, немає потреби у вторинному затисканні, усуваючи похибку перетворення еталонного зразка в її джерелі.
• П’яти{0}}координована обробка просторових вигнутих поверхонь:Традиційні три{0}}верстати можуть виконувати лише лінійні рухи в напрямках X, Y і Z, що призводить до низької ефективності та низької точності під час обробки складних криволінійних поверхонь. Наш п’яти{2}}автомат додає дві обертові осі (вісь B-і вісь C-), що дозволяє орієнтувати інструмент під будь-яким кутом. Це дає змогу фрезі завжди контактувати з поверхнею заготовки під оптимальним кутом (вертикальним або дотичним), завершуючи високоякісну плавну обробку цих складних тривимірних-"зниження ваги"вигнуті поверхні або ергономічна підтримка пальців вигнуті поверхні на щелепі, які використовуються для зменшення площі контакту з тканиною та полегшення промивання за один раз.
• Мікроінструменти та обробка мікро{0}}функцій:Ми використовуємо ультра{0}}мікрофрези діаметром лише 0,2 мм. Завдяки п’яти{3}}координованій механічній обробці ми можемо точно вигравірувати анти-мікроскопічні візерунки зубів на сполучній поверхні щелепи. Ці зуби більше не є простими прямими лініями, а мають три{6}}вимірні вигнуті зуби, оптимізовані відповідно до механіки захоплення, що забезпечує достатнє тертя для запобігання ковзанню тканин і максимально мінімізує пошкодження тканин від стиснення. У той же час, внутрішні тонкі промивні канали також можуть бути безпосередньо оброблені з високою гладкістю.
• Онлайн вимірювання та інтелектуальна компенсація:Машина інтегрує високо{0}}точні зонди та може виконувати онлайн-вимірювання основних розмірів під час процесу обробки. На основі результатів вимірювань він може-в реальному часі компенсувати похибки, спричинені зносом інструменту та термічною деформацією, забезпечуючи стабільність розміру кожної деталі в серійному виробництві в межах допуску ±0,01 мм.

Механізм дії:

Основним механізмом його роботи є"детерміноване відображення від цифрової моделі до фізичної сутності".У п’яти{0}}системі числового керування 联动 три{1}}вимірна CAD-модель щелепи розраховується для формування безперервної та плавної траєкторії руху центральної точки інструменту в п’яти{2}}вимірному просторі (X, Y, Z, B, C). Точна сервосистема верстата забезпечує рух інструменту строго по цій траєкторії. Завдяки-одноразовому затисканню відносне співвідношення між заготовкою та системою координат верстата залишається незмінним. Таким чином, будь то зовнішній контур, внутрішня порожнина, система отворів або поверхня, точність відносного розташування між ними повністю визначається геометричною точністю верстата та точністю інтерполяції системи числового керування, досягаючи межі точності, яку може досягти механічне виробництво. Це дозволяє розробникам звільнитися від обмежень здійсненності процесу та зосередитися на функціональній оптимізації приладу. Точна та керована обробка мікроскопічних малюнків зубів безпосередньо оптимізує фрикційні характеристики межі -структури щелепи.

Перевірка ефективності:

Після перевірки за допомогою координатно-вимірювальної машини (CMM) ключові допуски на розміри (такі як точність контуру, симетрія та точність розташування отвору петлі парних затискачів) затискачів, виготовлених за допомогою цього процесу, показали покращення на порядок величини порівняно з традиційним процесом. При спостереженні під електронним мікроскопом чіткість, консистенція та чіткість мікроскопічних візерунків зубів набагато перевершують процеси травлення чи штампування. Функціональні випробування показали, що біполярні губки, виготовлені за цим процесом, мають надзвичайно високу точність вирівнювання електродів, рівномірні іскри під час електрокоагуляції та відсутність бічного витоку. Клінічні відгуки свідчать про те, що нові щелепи мають більше"твердий"і"послідовний"відчуття захоплення та може забезпечити більш надійний механічний зворотний зв’язок під час тонких операцій. З точки зору ефективності виробництва, один-цикл обробки однієї штуки скорочено більш ніж на 40%.

Стратегія досліджень і розвитку та філософія:

Наша філософія:«Найвища геометрична точність є фізичною основою видатного хірургічного інструменту».Ми вважаємо, що точність роботизованої хірургії зрештою має бути досягнута завдяки точним рухам ендоскопічних інструментів на рівні міліметрів-і мікро-ньютон-. Це вимагає, щоб самі інструменти мали найвищу можливу та постійну геометричну точність. Наша стратегія полягає в тому, щоб інвестувати в п’яти-осьову токарно-фрезерну композитну технологію, яка представляє найвищий рівень різання металу. З"наддержава"обладнання ми забезпечуємо"надточність"продуктів. Ми прагнемо максимально оцифрувати та автоматизувати виробничий процес, зосереджуючи людську творчість на проектуванні та програмуванні процесів і залишаючи повторюване точне виконання на машинах.

Перспективи на майбутнє:

Надалі ми будемо рухатися до"інтеграція адитивного та субтрактивного виробництва"«адаптивна обробка».Ми дослідимо використання металевого 3D-друку (SLM) для створення заготовок губок із внутрішніми конформними каналами охолодження або неправильними порожнинами, а потім використаємо п’яти{1}}осьовий прецизійний верстат для остаточного формування та обробки, поєднуючи переваги обох. У той же час ми розробимо інтелектуальну адаптивну систему керування, засновану на об’єднанні мульти-сенсорної інформації під час обробки (такої як вібрація, акустична емісія та сила різання), що дозволить верстату автоматично оптимізувати параметри різання та справлятися з мікро-нерівностями матеріалу, досягаючи справжньої«розумний виробничий підрозділ»,і безперервно лідирує на передовій технологій над-обробки медичних пристроїв.