Hogyan lehetünk sikeresek orvosi eszközök gyártásában?

Az orvosi eszközök, implantátumok megmunkálásánál a precizitás és a kiemelkedő minőség kulcsfontosságú, a gyártáshoz nagy teljesítményű, megbízható gépekre van szükség. A költséghatékonyság fenntartásához a legfejlettebb vezérlésre és automatizálási megoldásokra van szükség.

A gyártástechnológia rohamos fejlődésének köszönhetően az orvosi célra gyártott alkatrészek megmunkálása is jelentős átalakuláson ment keresztül az elmúlt évtizedekben. Az utóbbi pár évben ugyan visszaesések tapasztalhatók a területen, mivel hatalmas nyomás nehezedik a vállalatokra az árak folyamatos csökkentése miatt. Az egészségügyben fellépő pénzhiány tovább növeli ezt a nyomást, amire a nagyvállalatoknak reagálniuk kell. Megoldásként egyre több OEM vállalat hagyott fel a házon belüli alkatrészgyártással, ehelyett más cégeket bíznak meg az egyes elemek elkészítésével. Ez viszont jó hír a bérgyártással foglalkozó cégeknek. Ebben a formában a nagyvállalatoknak nem kell a végleges termék fejlesztése mellett a gyártástechnológia korszerűsítésére, a gépek karbantartására költeni, így a termékek hamarabb piacra kerülhetnek.

FANUC_medical_robot

Ipari robotokkal csökkenthető a két megmunkálás közt eltelt idő.

Mivel az orvosi eszközök, implantátumok megmunkálásánál a precizitás és a kiemelkedő minőség kulcsfontosságú, nagy teljesítményű, megbízható gépekre van szükség. Ha ezek a csúcskategóriás eszközök rendelkezésre állnak, minden lehetőség adott a minőségi termékek minimális költségek mellett történő előállításához. Emellett nem árt, ha megfelelő szintű automatizálási megoldások, ha szükséges robotizált gyártócellák telepítését is megfontolják.

Nagy teljesítményű megmunkálás

Ahhoz, hogy az optimális hatékonyságot elérhessük, meg kell találni az egyensúlyt a sebesség (anyageltávolítási ráta), a pontosság és a felületi minőség között. Mivel általában egy munkadarab teljes megmunkálását egy gépen végzik el, a folyamatok sorrendje, ütemezése kiemelkedően fontos szerepet játszik. Tehát a teljes folyamatot optimalizálnunk kell az adott szerszámgép karakterisztikájának megfelelően. A modern vezérlők általában már rendelkeznek olyan intelligens funkciókkal, melyek az optimális szerszámpályák és paraméterek előállításáért felelősek így a ciklusidők és a költségek is csökkenthetők, a felületi minőség romlása nélkül. Az erőteljes 3D optimalizációs eszközök nyújtotta lehetőségek és a gépkezelők szakértelmének ötvözésével elvégezhető a szerszámgépek finomhangolása az adott alkatrész vagy alkatrészcsalád gyártásához, legyen szó akár egyszerűbb geometriákról, akár a komplex orvosi célú eszközökről.

FANUC_medical_robodrill

A FANUC termékek kiemelkedő pontossága lehetővé teszi a kritikus tűrésű orvosi célú alkatrészek gyártását is.

Az olyan feladatok esetében, mint egy orvosi eszköz, egészségügyi felhasználásra gyártott alkatrész megmunkálása, amikor különleges anyagokból komplex geometriák kialakítására van szükség, nem egyszerű feladat a költségek csökkentése. Azonban ha a fejlett vezérlési és programozási technológiáknak köszönhetően sikerül kiküszöbölni, vagy legalább minimálisra csökkenteni az olyan utólagos megmunkálások szükségességét, mint a csiszolás, sorjátlanítás, a feladat nem lehetetlen.

Az ilyen alkalmazásoknál elengedhetetlen a legmodernebb technológiák alkalmazása és a legfrissebb ipari trendek követése, hiszen a folyamatos fejlesztéseknek köszönhetően a legmodernebb vezérlők nanométeres pontossággal képesek végrehajtani a programokat. Mivel az orvosi felhasználásra szánt alkatrészek esetében ez alapkövetelmény, és a nagymértékű versengés miatt a legjobb megoldásokat kínáló vállalatoknak van a legtöbb esélye, ez az egyik alappillére az ilyen jellegű gyártási folyamatok sikerességének.

A legmodernebb Fanuc vezérlők néhány olyan intelligens funkciója, melyek segítségével az extrém tűrésű komplex alkatrészek megmunkálása könnyebbé válhat:

AI Countour Control – Az alkatrész programjában bizonyos számú blokkot előrehaladva ellenőrzi a folyamatokat, hogy kiküszöbölje azokat a gyorsításokat, lassításokat, melyek a sarkoknál, vagy éles szögeknél problémát okozhatnak.

Jerk Control funkció – Hatékonyan kiküszöbölhetők vele a káros rezgések, melyek a programban a hirtelen sebességváltást tartalmazó részeknél keletkezhetnek.

Smart Overlap funkció – Elősegíti a ciklusidő csökkentését, az adott blokk végrehajtása közbe a következő blokk megkezdésével. Gyorsbeállási és vágási blokkok átfedésével jelentősen növeli a produktivitást.

Nano Smoothing – Szakaszos közelítések alapján újra előállítja a 3D-s CAD modellt, így az 5-tengelyes CAD/CAM/CNC folyamatlánc leegyszerűsíthető az alkatrész geometriáinak a munkadarabnak megfelelő koordináta-rendszerben történő meghatározásával. Ily módon a CAM és utófeldolgozási folyamatok is leegyszerűsödnek, mivel a gépi, szerszámozási és beállítási adatok elérhetők lesznek közvetlenül a vezérlőn.

High-Speed Smooth TCP funkció – Lehetővé teszi, hogy a szerszám középpontjának vezérlésén keresztül érjük el a programot, a géptől függetlenül, így a megmunkálás során biztosítva van, hogy a szerszám középpontja végig az adott szerszámpályát követi. A legtöbb mai vezérlő lehetővé teszi a ciklikus ellenőrzési és korrigálási folyamatokat is, melyek segítenek fenntartani a pontosságot még a komplex geometriák esetében is. Ennek köszönhetően a 3D hibakompenzáció könnyebb és gyorsabb lehet.

Integrált megmunkálási technológiák

Az orvosi célú megmunkálásban az egy beállásban történő többtengelyes megmunkálás nagy segítséget jelent. Az 5- és 6-oldali megmunkálásra szánt gépek elmosták a határvonalat a marás és esztergálás között. Az elmúlt pár évben számos próbálkozással találkozhattunk, amik egy teljesen integrált fémforgácsoló, lézervágó, additív megmunkálást végző megoldás fejlesztésére irányultak. A modern vezérlők nagy teljesítményű, többtengelyes, több pályás nanométeres tartományban dolgozó technológiát kínálnak egy rugalmas rendszerben. Mindez ideális egy nagy sebességű, nagy pontosságú, orvosi célú alkatrészek gyártására alkalmas rendszerhez, mivel hibátlanul ötvözi a marás, esztergálás, lézeres megmunkálás és a felületkialakítás folyamatait egyetlen alkatrészprogramban. Ezzel csökkenthető a gyártáshoz szükséges gépek és gépkezelők száma is, ami pedig a ciklusidők és a gyártási költségek jelentős csökkenéséhez vezet.

Fanuc_medical_vision_system

Intelligens képfeldolgozó rendszerekkel gyorsabban azonosíthatók a munkadarabok.

Intelligens robotizált automatizálás

Ipari robotok használatával a gépek hatékonysága akár 20%-kal növelhető a hagyományos megoldásokhoz képest. Mindemellett a robotizált gyártócellák sokkal nagyobb rugalmasságot biztosítanak a kis szériás gyártás esetében. Általában, ha ipari automatizálásról beszélünk, a leggyakrabban egy általános be- és kirakodó robot jut eszünkbe. Azonban a mai intelligens robotok egy kifinomult vezérlővel kombinálva sokkal többre is képesek. Szervo vezérelt ajtókkal például könnyedén szinkronizálható a munkadarab ki- és berakodás, ami jelentősen gyorsítja a sorozatgyártást. Az intelligens képfeldolgozó rendszereknek köszönhetően pedig az egyes munkadarabok, alkatrészek azonosítása válik lehetővé, például vonalkódok alapján. Így biztosíthatjuk, hogy a megfelelő alkatrész program fusson le. A 2D-s és 3D-s képfeldolgozó rendszerek kihasználásával az alkatrészek mozgatása is könnyedén megoldható egy tárolóból, palettáról, vagy akár futószalagról is, hogy a megmunkáláson kívüli ciklusidők csökkenjenek. Az ilyen megoldások emellett lehetővé teszik a felügyelet nélküli munkát, valamint a rögzítéstechnikai eszközök szükségességét is csökkentik.

Az ilyen automatizálási rendszerek segítségével a munkadarab mozgatása, ki- és berakodása, azonosítása, majd a program befejeztével a következő folyamat kijelölése oldható meg. Továbbá, míg az adott munkadarab megmunkálás alatt áll, a robot használható mérések elvégzésére, az alkatrészek megtisztítására, anyageltávolításra, valamint összeszerelési feladatokra is.

Egy standard interfész, ami a robot és szerszámgép közti kommunikációt valósítja meg nagy mértékben leegyszerűsítheti és olcsóbbá teheti a robot integrálását. A legtöbb robot és vezérlő az Ethernet, I/O kapcsolat vagy FL NET segítségével összekapcsolható. Számos robotizált gyártócella esetében a robot programozása és figyelése a biztonsági zónán kívülről automatikusan elvégezhető a CNC vezérlőn keresztül. Ha a vezérlő panel a robotba van integrálva, egy hordozható vezérlőegység segítségével könnyedén elvégezhető minden feladat. Így hatékonyabban használható ki a rendelkezésre álló terület, mivel egy gépkezelő több gép vagy cella vezérlését is el tudja végezni.

FANUC_medical_integrated_aut

A FANUC integrál automatizálási megoldásai teljes műhely szintű kommunikációt tesznek lehetővé a gépek, robotok, valamint az üzleti hálózat között.

Előre kidolgozott integrált automatizálási megoldások

A mai, szigorúan szabályozott, komplex és erőteljes versengést magába foglaló orvosi eszköz gyártás világában elengedhetetlen egy jól megtervezett gyártórendszer a szükséges infrastruktúrával, hogy a munka folyamatok szervezettek, hatékonyak és jól dokumentáltak lehessenek. A modern elvárásoknak megfelelő orvosi célú eszközök gyártásához előre megtervezett integrált automatizálási rendszereket is találhatunk a piacon. A vezérlő és az ipari robotok gyártócellába történő integrálásával egy központi cellavezérlő segítségével költséghatékonyan gyárthatunk jobb minőségű alkatrészeket, intelligens gyártástechnológiával és összességében magasabb hatékonysággal. A megmunkáló rendszer egyszerűsített szerkezete csökkenti a kezdeti beállítási időt, valamint a rendszer tervezés költségeit. A folyamat során keletkező, gép állapotát leíró adatok könnyedén eljuttathatók a vállalati IT rendszerhez, így segítve a döntéshozást és a költségcsökkentést. Az Ethernet/IP például egy megfelelő kommunikációs csatorna, melyen keresztül a cella vezérlője a robothoz, CNC vezérlőhöz vagy egyéb eszközökhöz csatlakozhat. Az ilyen integrált automatizált rendszerek tökéletesen alkalmazhatók egy vagy több CNC gépből és a hozzá kapcsolódó munkadarab cserélő robotokból, hűtőfolyadék kezelő és forgácseltávolító rendszerekből, sorjátlanító és tisztító berendezésekből, méréstechnikai eszközökből és más hasonló berendezésből álló rendszerek esetében. Az Ethernet/IP kapcsolat a rendszertervezési és karbantartási feladatokban nyújt nagy segítséget.

A legfontosabb lépés, ami a kiváló minőségű orvosi eszközök alacsony költségekkel történő megmunkálásához szükséges, egy olyan vezérlő rendszer, ami megbízható, hatékony és innovatív. Pontosabban egy olyan CNC vezérlő rendszer, ami nanométeres felbontással képes dolgozni, így elősegítve a magas szintű precizitást és a kiváló felületi minőséget a gyártás során. A fejlett, innovatív vezérlési technológiák biztosítják a leggyorsabb ciklusidőket, amit a minőség csökkenése nélkül képesek elérni. Ezzel  alacsonyabb gyártási költségeket is képesek produkálni, a gyártási kapacitás növelése mellett.

Éppen ezért, ha sikeresek szeretnénk lenni az orvosi célú eszközök gyártásában, olyan vezérlőket kell választanunk, melyek támogatják a leghatékonyabb CAD/CAM/szerszámgép folyamatláncot 5-tengelyes megmunkálás esetén, még a komplex szerszámpályákat igénylő alkatrészek megmunkálása során is. Ha még magasabb szintű automatizálásra van szükség, a vezérlőnek rendelkeznie kell Ethernet kapcsolattal, így a műhelyi és üzleti hálózathoz is tud csatlakozni. Mindez a folyamat-ellenőrzési, és a robotizált gyártócellák vezérlési, ellenőrzési feladatainál jelent nagy előnyt. Továbbá ha a lehető legmagasabb MTBF (leállások között eltelt átlagos idő) értékkel rendelkező vezérlőt választjuk, ami élettartamra szóló karbantartási támogatással párosul, a legalacsonyabb működtetési költségeket kaphatjuk. A termék teljes élettartamára szóló terméktámogatás növeli a befektetés megtérülésének mértékét, ami minden gyártással foglalkozó vállalat számára kiemelt fontosságú cél lehet.

Forrás:Fanuc

További információ:

A Fanuc hivatalos honlapján.