Micromachining ממלא תפקיד מכריע ב תעשייה רפואית, המכסה תחומים שונים כגון עיבוד מיקרו-משטח, עיבוד מיקרו-מכונות בתפזורת ומיקרו-עיבוד לייזר, ומספקת פתרונות עיבוד ברמת דיוק גבוהה ויעילות גבוהה לשימושים שונים. מאמר זה יעמיק בסיווג, חומרים ורכיבים ויישומים מיקרו-מכניים טיפוסיים של מיקרו-עיבוד במכשירים רפואיים.
מה זה Micromachining?
Micromachining מתייחס לתהליך של חיתוך פני השטח של חומר עבודה ברמת המיקרון או הננומטר באמצעות כלים מיקרו מכניים עם קצוות חיתוך מוגדרים גיאומטרית. טכנולוגיה זו מופעלת לרוב בתחומים הדורשים דיוק גבוה במיוחד, כגון ייצור רכיבים אופטיים, מיקרו-מכשירים ומכשור רפואי ועוד.
סוגים שונים של מיקרו-עיבוד
- מיקרו-עיבוד פני השטח
מיקרו-עיבוד פני השטח מתייחס לעיבוד וטיפול בקנה מידה מיקרו של משטח העבודה כדי לשפר את איכותו וביצועיו. זה כרוך בדרך כלל בכמה שיטות נפוצות:
| מיקרו כרסום | משתמש בכלים קטנים כדי להשיג חיתוך ברמת מיקרו או ננו על משטח העבודה כדי להשיג איכות משטח עדינה ועיבוד דיוק גבוה. |
| מיקרו-צחצוח | משתמש במיקרו בדיקות או מברשות לטחינה מיקרוסקופית או ליטוש של משטח העבודה כדי להסיר פגמים משטח ולשפר את החלקות |
| מיקרו-ריסוס | ממנף חרירים קטנים כדי לרסס נוזל או גז על החלק החיצוני של חלק העבודה כדי להשיג ציפוי ריסוס ברמת מיקרון להגנה או שינוי פני השטח. |
| מיקרו-טחינה | יש למרוח חלקיקים שוחקים בגודל מיקרון כדי להשיג שחיקה מיקרוסקופית על חזית היצירה כדי למנוע חספוס של פני השטח ולשפר את השטיחות. |
| מיקרו-קידוח | עיבוד מיקרו-חורים או חריצים על משטח העבודה באמצעות מקדחות מיקרו או כלי עיבוד מיקרו-חורים עבור יישומים בקנה מידה מיקרו כגון העברת נוזלים וחיישנים. |
- Micromachining בתפזורת
לטכנולוגיית מיקרו-עיבוד בתפזורת יש סיכויי יישום רחבים בתעשייה הרפואית. באמצעות אמצעי עיבוד מדויקים, הוא מספק דיוק וגמישות חסרי תקדים לייצור מכשירים רפואיים, במיוחד מפגין פוטנציאל עצום בניתוחים זעיר פולשניים ובמחקר ביו-רפואי.
הגדרה ועקרונות:
עיבוד מיקרו בכמות גדולה היא טכנולוגיה המשמשת לייצור מבנים תלת מימדיים בקנה מידה מיקרו. זה כרוך גם בעיבוד החלקים הכוללים של החומר ליצירת צורות ופונקציות ספציפיות. בעיקרון, הליבה שלו היא הסרה סלקטיבית של חלקי חומר מסוימים כדי ליצור מבנים תלת מימדיים מורכבים.
טכנולוגיות מפתח:
הוא כולל שתי טכנולוגיות מפתח: תחריט רטוב ותחריט יבש.
| תחריט רטוב | תהליך תגובה כימית כולל תחריטים, תגובות כימיות, תוצרי תגובה ושלבים אחרים. |
| תחריט יבש | מספק אנרגיית תגובה לחומר שיש לחרוט באמצעות האצת יונים באנרגיה גבוהה, כאשר הצורה הנפוצה ביותר היא תחריט יונים תגובתיים (RIE). |
- מיקרו-עיבוד לייזר
בתחום ייצור המכשור הרפואי נעשה שימוש במיקרו-עיבוד לייזר לייצור מכשירים מיקרו-רפואיים כגון אנדוסקופים, סטנטים לבביים ושבלול מלאכותי.
מיקרו-עיבוד בלייזר כולל בדרך כלל מספר טכניקות נפוצות:
| חיתוך בלייזר | משתמש בקרני לייזר באנרגיה גבוהה לחיתוך חומרים, השגת חיתוך ועיבוד של מבנים מיקרו בדיוק גבוה. |
| קידוח בלייזר | משתמש בקרני לייזר לעיבוד חורים בחומרים, מימוש עיבוד של פתחים קטנים ומצבי חורים ברמת דיוק גבוהה. |
| אבלציה לייזר | מחיל אנרגיית לייזר כדי לאדות או להמיס את משטח החומר עבור דפוסי מיקרו ו טיפול שטח. |
| ריתוך בלייזר | ממנף קרני לייזר לריתוך מדויק של חומרים, השגת חיבורי ריתוך בעלי חוזק גבוה. |
היתרונות והאילוצים של Micromachining בתעשייה הרפואית
יתרונות
- דיוק: משיג דיוק גבוה בעיבוד חלקי עבודה, מכיוון שהוא יכול לחתוך ולעשות עיבוד בטווח המיקרון או הננומטר.
- איכות: מקבל איכות משטח מעולה, וכתוצאה מכך משטחים חלקים ואחידים יותר.
- מורכבות: מייצרת חלקים מורכבים ומורכבים בעלי צורות גיאומטריות שקשה להשיג בשיטות עיבוד מסורתיות.
- יישום: מגביר מגוון רחב של תחומים במיקרו-אלקטרוניקה, מדע ביו-רפואי וייצור של מכשירים רפואיים כדי לעמוד בדרישות מותאמות אישית ספציפיות.
אילוצים
- עלות: דורש עלות גבוהה כולל השקעות בציוד, כלים וטכנולוגיה.
- תהליך: דורש ציוד מתוחכם ותהליכים מורכבים, המחייב מיומנות טכנית גבוהה מהמפעילים.
- תחזוקה: תחזוקה של כלים בעלי דיוק גבוה היא חיונית, הדורשת תחזוקה שוטפת וכיול כדי לעמוד בתקני דיוק.
- יעילות: יעילות הייצור נמוכה יחסית בשל האופי המדויק של עיבוד מיקרו על חלקי עבודה, וכתוצאה מכך מהירויות עיבוד איטיות.
חלקי מיקרו-עיבוד אופייניים בתעשיות רפואיות
להלן כמה מרכיבים אופייניים:
רכיבי מתג אופטי:
רכיבים אלו משמשים לשליטה והעברת אותות אופטיים, הנמצאים בדרך כלל במכשירי הדמיה רפואיים ובחיישנים אופטיים.
רכיבי סיבים אופטיים:
בשימוש נרחב עבור מכשירים רפואיים להעברת אותות אופטיים, כגון אנדוסקופים והתקני סריקה אופטיים משולבים.
חרירי קול:
מועסק במכשירי אולטרסאונד רפואיים להפקה ובקרה של אותות אולטרסאונד.
גלגלי שיניים מיניאטוריים:
מיקרו גלגלי שיניים משמשים כמכשירים רפואיים למערכות שידור ומכשירים מדויקים, כגון קוצבי לב.
פירים מיניאטוריים:
מיקרו פירים בדרך כלל מתפקדים כדי לתמוך ולשדר מיקרו-רכיבים, כגון רכיבי מפתח במאווררים ו רובוטים כירורגיים.
אביזרים מיניאטוריים:
מקיף מגוון רחב של רכיבים, כולל מחברים, חיישנים וחלקים קטנים אך חיוניים אחרים.
אביזרים למיקרוסקופ אלקטרוני:
משמש להרכבה ותחזוקה של מיקרוסקופים אלקטרונים, כגון מיקרוסקופים של בדיקת אלקטרונים ומיקרוסקופים אלקטרונים סורקים.
מספריים כירורגיים של מיקרון:
רתום עבור ניתוח זעיר פולשני וחיתוך רקמות מדויק ככלי מיקרוכירורגי.
מדריכי מסור לניתוחי עצם:
בשימוש ב אוֹרְתוֹפֵּדִי ניתוחים להנחיית מסורים לחיתוך עצם מדויק.
רכיבים מיקרו-מכניים אלו ממלאים תפקידים חיוניים במכשירים רפואיים, התומכים בפיתוח ויישום של יישומים רפואיים שונים.
חומרים למיקרו-עיבוד בתעשייה הרפואית
בדרך כלל זה כרוך בדברים הבאים חומרים:
מַתֶכֶת:
בשל החוזק והמוליכות התרמית הגבוהה שלהן, מתכות דורשות נוזלי קירור במהלך עיבוד שבבי ובחירת מהירויות חיתוך וקצב הזנה מתאימות.
אַל מַתֶכֶת:
לא-מתכות יש קשיות וחוזק נמוכים יותר בהשוואה למתכות, אך עשויות להיות בעלות תכונות כימיות או פיזיקליות ייחודיות. בחירת כלים נכונה ופרמטרים המבוססים על מאפייני החומר הם חיוניים כדי למנוע סדקים או שברים.
קֵרָמִיקָה:
לקרמיקה יש קשיות גבוהה אך היא פריכה, ויש צורך בחיתוך עדין כדי לצמצם את הנזק, המצריך שימוש בכלים קרמיים מיוחדים.
פלסטיק:
עם קשיות נמוכה וגמישות טובה, שליטה בטמפרטורה ולחות במהלך העיבוד חיונית למניעת דפורמציה.
לסיכום, אופטימיזציה של פרמטרים המותאמת למאפייני החומר השונים חיונית להבטחת איכות העיבוד.
Runsom Precision - השותף המהימן שלך למיקרו-עיבוד
עם למעלה מ-10 שנות ניסיון בייצור CNC, Runsom דיוק הפכה ליצרנית אמינה לייצור רכיבים מיקרו-מכניים עבור מכשירים כירורגיים, כלים ואבות טיפוס של מכשור רפואי. המכונאים המיומנים שלנו מצטיינים בעיצובי חלקי עיבוד בהתאמה אישית כדי לעמוד בסטנדרטים הגבוהים ביותר של התעשייה הרפואית. האם אתה מוכן להתחיל את פרויקט עיבוד CNC הבא שלך איתנו? אנחנו מחכים לך בקוצר רוח בקשה לציטוט.
מאמרים נוספים שאולי תיהנו מהם:
רכיבים מעובדים לאלקטרוניקה רפואית
מדריך מקיף לכלי שיניים
