CNC 加工は、精密なコンポーネントに対する需要が高いため、医療製造業界でますます人気のある技術となっています。これらのコンポーネントは、厳格な品質および安全基準を満たし、効率的に生産される必要があります。したがって、製品設計者や製造業者は、 医療用CNC加工 これらの要件を満たすソリューションとして。
医療業界は、次のような汎用性と互換性から大きな恩恵を受けています。 CNC加工。優れた精度と精度で医療部品を効果的に製造できるため、理想的な製造オプションとして機能します。 CNC 加工を利用することで、医療分野では患者の安全を確保し、エラーの発生を最小限に抑えることができます。
この記事では、医療業界における CNC 加工の役割、医療機器部品の加工に適した一般的な材料、材料選択の考慮事項、医療部品の CNC 加工を最適化するためのヒントについて概説します。
医療業界における CNC 加工の役割
ヘルスケア分野は、業界が要求する厳しい公差と性能基準を必要とする医療用プロトタイプやコンポーネントを製造するために CNC 加工に依存しています。 CNC 加工が医療分野で広く使用されている理由はいくつかあります。
1.数量制限なし
CAD ファイルを作成したら、それをコーディング プログラムにすぐに変換できます。これ コーディングプログラム ボタンを押すだけで多数の部品を製造できます。この機能は、特殊なデバイス、機器、補綴物、その他のコンポーネントの製造にカスタムの 1 回限りの製造が伴うことが多い医療業界で特に有利です。この点において、使い捨て部品やカスタム部品を簡単に製造できることは大きな利点です。
2. 急ぎの用途にも対応可能
CNC 加工を使用してデジタル CAD ファイルを完成品に変換するのに必要な時間は、医療コンポーネントの複雑さにもよりますが、わずか数時間です。
CNC 加工による迅速な製造は、特に物資の種類や数量を予測することが難しい緊急の医療状況において、非常に信頼性が高くなります。これらの時間に敏感な供給品は、限られた時間枠内で将来の患者を治療するために非常に重要になる可能性があります。
3. 厳しい公差
適切な CNC マシンを使用すると、多くの高度な医療機器に必要な非常に厳しい公差を簡単に達成できます。 CNC 加工により優れた品質を実現 表面仕上げ 後処理は最小限で済みます。
医療分野では、機器、デバイス、製品は、その意図された目的に適している必要があります。仕様の変更により重大な影響が生じる可能性があります。ただし、デジタル加工により、このリスクが大幅に軽減され、最小限に抑えられます。
4. 特殊な工具は不要
CNC 加工は、特殊な工具を必要とせずに精密な医療部品を製造するための費用対効果が高く効率的なアプローチとみなされています。他の製造方法とは異なり、このプロセスには高価な工具が実質的に必要ないため、時間とコストが大幅に節約されます。
専用の作成に時間のかかるプロセスとは対照的に、 金型ツーリング最大 4 週間かかる場合があります。 精密CNC加工 カスタム部品や少量生産を迅速に行うことができます。これは、限られた数量の部品を迅速かつ正確に生産する必要がある医療業界で特に有利です。 CNC 加工は、特殊なツールを必要とせずに、正確で高品質の結果を実現する理想的なソリューションとして機能します。
5. 柔軟なデジタルプログラミング
製品設計者、医療専門家、製造専門家間でデジタル プログラムを迅速かつ楽に転送できることは、CNC 加工の注目すべき利点です。このシームレスな交換により、地理的な場所に関係なく、特殊な高品質の CNC 機械加工医療機器を製造する効率が大幅に高まります。この利点は、時間に敏感な状況において特に価値があり、重要な医療コンポーネントの迅速な作成と提供を可能にします。
6. 材料の多様性
標準的な CNC マシンは、チタン、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウムなど、医療および外科用のツール、器具、およびデバイスに好まれる一般的な材料を処理できます。 生産グレードのプラスチック ピークのように。デジタル加工により、ポータブル CNC マシンの利用とデジタル CAD ファイルのシームレスな転送が可能になります。ポータブル CNC マシンは、能力が限られていますが、単純な医療コンポーネントの製造を容易にします。
医療機器部品の加工に利用できる一般的な材料
医療コンポーネントを設計する際には、次のような要素が考慮されます。 公差通常、展性、張力の要件が考慮されます。さらに、廃棄および滅菌の要件についても考慮されます。したがって、機能と品質の両方の要件を満たす CNC 加工用の材料を選択することが不可欠です。
医療機器の製造に使用される主な材料はステンレス鋼ですが、チタンやアルミニウムも人気が高まっています。特定の状況では、プラスチックポリマーや特定の複合材料も適切な選択肢となります。
次の表は、医療用 CNC 加工に使用できる一般的な材料の概要を示しています。
金属
医療機器産業では、機械加工に理想的な金属は、固有の耐食性、滅菌能力、洗浄の容易さを備えています。ステンレス鋼は、錆びない特性、機械加工性、磁気特性が最小限またはまったくないため、広く利用されています。特定のグレードのステンレス鋼には、硬度を向上させるために熱処理を施すこともできます。あるいは、チタンなどの素材は優れた性能を発揮します。 強度対重量比そのため、埋め込み型、ハンドヘルド型、ウェアラブル型の医療機器にとって有利になります。
| 材料 | プロパティ |
| ステンレス鋼304 | ステンレス鋼 304 は、耐食性と機械加工性の優れた組み合わせにより、さまざまな用途で一般的に使用される合金です。ただし、硬度を高めるための熱処理はできません。焼き入れが必要な場合は、18-8ステンレス鋼を選択することをお勧めします。 |
| ステンレス316/L | ステンレス鋼 316/L は、その優れた耐食性により、医療機器業界で広く好まれています。 |
| ステンレス鋼15-5 | 15-5ステンレス鋼は、ステンレス304と同等の耐食性を持ちながら、高耐食性、硬度の向上、加工性の向上を実現します。 |
| ステンレス鋼17-4 | ステンレス鋼 17-4 は、高い強度と熱処理性で知られる耐食性のステンレス合金です。医療機器用途でよく利用されています。 |
| グレード2チタン | チタン グレード 2 は、軽量、高強度、熱伝導率で知られる高純度の非合金素材です。 |
| チタングレード5 | Ti-6Al-4V は、優れた強度重量比で知られており、高いアルミニウム含有量により強度が向上しています。高い加工性、耐食性、溶接性などの優れた特性を備え、広く使用されているチタン合金です。 |
| アルミニウム | アルミニウムは軽量で耐久性があり、耐食性にも優れた素材です。機械的特性と耐食性を向上させるために、便利に陽極酸化することもできます。人体に直接接触するデバイスには最適なオプションではないかもしれませんが、整形外科用サポート、点滴スタンド、車椅子、その他同様の用途などのサポート機器には最適です。 |
| 銅 | この金属は優れた抗菌性と抗ウイルス性で知られており、モニターのスイッチやボタンなど頻繁に触れる表面に適しています。特定の歯科インプラントにも使用されることがあります。 |
プラスチックと複合材
医療機器で一般的に使用されるプラスチックは、低吸水性 (耐湿性) や優れた熱特性などの望ましい特性を備えています。これらの材料は通常、次のような方法で滅菌できます。 エチレンオキシド処理、オートクレーブ滅菌、またはガンマ線照射。医療業界では、表面摩擦の低減と耐熱性の向上も高く評価されています。プラスチックは、磁気や無線周波数干渉などの要因が診断結果に影響を与える可能性があるガイド、ハウジング、固定具などの用途で金属の代替品としてよく使用されます。
| 材料 | プロパティ |
| アクリル | 耐衝撃性と光学的透明性で知られています。保護シールド、コンタクトレンズ、整形外科用インプラント、顕微鏡とレーザー、歯科補綴物などの医療部品の加工によく使用されます。 |
| ナイロン | このエンジニアリンググレードの熱可塑性樹脂は汎用性が高く、その耐久性、靭性、強度により医療用途で一般的に使用されており、歯科用器具、インプラント、縫合糸、カテーテル、鉗子、クランプなどの部品の製造に適しています。 |
| PEEK | PEEK は優れた引張強度を備えており、極端な温度や応力環境下で金属部品に代わる軽量の代替品として使用できます。化学薬品、摩耗、湿気に対して耐性があります。 |
| デルリン(アセタール) | 耐湿性、耐摩耗性に優れ、低摩擦性に優れた樹脂です。 |
| PTFE（テフロン） | テフロンは、ほとんどのプラスチックと比較して、耐薬品性に優れ、極端な温度でも優れた性能を発揮します。耐溶剤性が高く、電気的に絶縁されています。 |
| ポリカーボネート（PC） | PC は、ABS のほぼ 2 倍の引張強度を備えた優れた機械的および構造的特性を備えています。自動車、航空宇宙、医療、および耐久性と安定性が必要なその他の用途で広く使用されており、特に完全に密度の高い固体充填部品に適しています。 |
| ポリプロピレン（PP） | PP は、優れた電気的特性、低い吸湿性、さまざまな温度で長期間にわたって軽荷重に耐える能力、および耐薬品性または耐食性を備えた部品に機械加工できる能力を備えたプラスチックです。 |
| 超高分子量PE | UHMWPE は、高い耐摩耗性、耐薬品性、耐食性、衝撃強度、低い表面摩擦、吸湿性を備えた汎用材料です。 |
| ガロライト G-10 | ガロライト G-10 は、エポキシグレードの工業用ラミネートおよびフェノール樹脂としても知られ、以下で構成される材料です。 エポキシ樹脂、グラスファイバー生地で強化されています。高強度と低吸湿性を備え、CNC 加工が可能で、磁性機能が実現できない場合に金属部品の代替として使用できます。 |
CNC 加工医療部品の材料を選択する際に考慮すべき要素
医療部品を加工する場合、医療用途の特定の要件とニーズを包括的に理解し、さまざまな要素を慎重に考慮することが不可欠です。以下に留意すべき重要な点をいくつか示します。
耐薬品性について
診断および検査機器、手術機器、医療機器などの多くの医療製品 人工呼吸器マスク 多くの場合、再利用、定期的な洗浄、滅菌が必要になります。したがって、これらのコンポーネントに使用される材料は、優れた耐薬品性を備えていなければなりません。
ステンレス鋼は耐薬品性に優れており、ほとんどの有機化合物、酸、塩基への曝露に耐えることができます。同様に、チタンとアルミニウムは特定の化学薬品に対して耐食性があります。この状況では、PC や PEEK などのプラスチック樹脂も役立ちます。
放射線耐性について
医療部品は、磁気共鳴画像法、X 線、化学療法などの放射線源からの放射線にさらされる可能性があり、放射線は製品の耐用年数に影響を与えます。したがって、特に外科手術、X 線装置、その他の診断ツールに使用される機器では、放射線にさらされても劣化しない機械加工材料を選択することが重要です。
チタンは密度が高いため、放射線の吸収が低くなります。さらに、PEEK、ABS、PU などの樹脂もこれらの用途に適しています。
生体適合性について
ペースメーカー、人工心臓、人工心臓弁、補聴器、人工関節など、長期間接触する医療機器には、強くて耐久性のある素材が不可欠です。生体適合性も重要な考慮事項です。
チタンとステンレス鋼は、毒性がなく、身体との生体適合性が高く、組織と安全に接触できるため、このような要件に適した 2 つの金属です。さらに、アクリル、PE、PU、PET などのプラスチック ポリマーも、これらの用途では一般的な材料です。
ドラッグデリバリーシステムについて
薬剤を投与する際には、エアロゾルや微粉末が材料の表面に付着しないようにすることが重要です。これは、投与量の精度とその後の治療結果に影響を与える可能性があるためです。したがって、缶、注射器、チューブ、バイアル、その他の薬物送達デバイスに適切な材料を選択する必要があります。
ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタンはすべて優れた静電気散逸特性を備えた金属であり、薬剤ディスペンサーに最適です。ポリプロピレン、ABS、PC、アクリルなどの帯電防止プラスチックポリマーも優れた選択肢です。
滅菌について
医療業界では、一般的な滅菌方法は化学蒸気滅菌、蒸気滅菌、放射線滅菌であり、医療材料を放射エネルギー、化学物質、高温などの劣化物質にさらします。したがって、これらの薬剤に耐性のある材料を選択することが不可欠です。
ステンレス鋼は、耐食性があり、繰り返しの滅菌サイクルや高温に耐えられるため、広く使用されています。チタンは、耐摩耗性と滅菌による腐食に対する耐性があるため、優れた選択肢です。さらに、PEEK、PC、PU、ABS などのプラスチックも利用できます。
補綴物について
補綴物を設計する際には、耐衝撃性、成形の容易さ、強度などの要素を考慮することが重要です。必要な耐久性のレベル、補綴物の位置、および重量によって、材料の選択が決まります。
チタンは、その軽さ、耐食性、強度、生体適合性のため、一般的に好まれています。ステンレス鋼とアルミニウムも貴重な金属であり、アルミニウムは軽量用途に特に適しています。 ABS+PC、PMMA、PEEK、ガラス繊維入りナイロン、高衝撃ポリスチレン (HIPS) などのプラスチック樹脂もこれらの用途に使用できます。
人工関節について
人工関節用のプラスチックは、個々の患者のニーズと置換される特定の関節によって決まります。半永久的または永久的な関節置換術に使用される材料は、耐摩耗性、強度、生体適合性がなければなりません。
チタン、ステンレス鋼、コバルトクロム合金は、強度が高く、生体適合性があり、耐食性と耐摩耗性があるため、人工関節に最も頻繁に使用される金属です。これらの用途に使用される最も一般的なプラスチック樹脂には、UHMW、EEK、PTFE などがあります。
医療用 CNC 加工プロジェクトを最適化する方法
多数の複雑な医療部品を製造する場合、CNC 加工は優れた選択肢です。ただし、このプロセスは複雑になる場合があります。医療用 CNC 加工で最適な結果を得るには、CNC 加工設計ガイドに従うことが不可欠です。
設計の最適化
部品の設計を変更して、CNC 加工をより簡単かつ効率的に実行できるようにする場合があります。 CNC 加工プロセス中の医療機器部品の設計を簡素化することで、効率の向上、コストの削減、および精度の向上を実現できます。これは通常、次の方法で行われます。
- 無関係な特徴を排除することで部品の形状を簡素化できる
- などの標準機能を活用することで、 フィレット、面取り、半径
- 材料の使用は最小限に抑える必要があります
- ツールに簡単にアクセスできるように設計する必要があります
簡単なメンテナンス
CNC 加工された医療コンポーネントを設計する場合、部品が適切かつ安全に動作する状態を維持できるように、メンテナンスの容易さを念頭に置くことが重要です。簡単にアクセスできるシンプルな設計により、メンテナンス作業がよりシンプルかつ効果的になります。
耐久性があり、簡単に掃除できる材料は、部品の寿命を延ばすのに役立ちます。さらに、潜在的な問題を迅速に特定し、タイムリーなメンテナンスと修理を確実に行うために、CNC 加工の医療機器に監視システムを組み込むことをお勧めします。
明るい色を使用する
色付けは、部品、特にサイズや形状が似ている部品の識別とトレーサビリティを向上させるのに役立つツールです。明るい色は、機能テストや部品の異なるバージョンを区別するのにも役立ちます。 試作品.
CNC 機械加工の医療部品の色を決定するときは、部品の特定の要件とその用途を考慮する必要があります。たとえば、一部の医療部品は滅菌が必要であり、特定の色は強力な化学薬品や高温の影響を受ける可能性があります。さらに、特定の色は部品の生体適合性を低下させる可能性があるため、色が部品の機能や生体適合性に悪影響を及ぼさないことを確認することが重要です。
見た目の美しさを高める
見た目の美しいデザインと鮮やかな色は、競争の激しい市場で製品を目立たせるのに役立ちます。これらの機能は顧客にポジティブな印象を与え、製品の使用や識別を容易にします。
また、設計がその意図された用途とコンポーネントの特定の要件に適合していることを確認することも重要です。色を選択するときは、ポートやボタンなどの部品の主要な機能を強調してください。パーツの物理的な外観を改善するには、適切な色とテクスチャを選択する必要があります。
携帯性の向上
携帯性と利便性を考慮して医療コンポーネントの設計を最適化することで、さまざまな臨床現場での持ち運びや使用が容易になります。これは、アルミニウムなどの軽量素材を選択し、人間工学に基づいたデザインを作成し、簡単に取り外しできるコンポーネントを設計することによって実現できます。その結果、成果が向上し、汎用性が高まり、コストが削減されます。
結論
CNC 加工は、さまざまな医療用途向けに優れた品質と高精度のコンポーネントを製造するための効果的なプロセスです。医療用途のニーズと厳しい要件を満たすには、設計の最適化、適切な材料、精密な製造プロセス、および詳細な検査を統合して、最適な結果を達成する必要があります。
医療用 CNC 加工の信頼できる CNC 加工エキスパート – 極めて高い精度
可能な限り最高の結果を実現するには、設備が整った経験豊富な人材をアウトソーシングすることが非常に重要です。 CNCマシンショップ。 Runsom Precision は次の専門家です。 CNC加工サービス 一回限りのプロトタイプや大量生産に関係なく、医療または歯科プロジェクトの価格設定と納期厳守を即座に提供します。当社の知識豊富なエンジニアと驚異的な製造能力は、お客様に満足のいく結果を保証します。
Runsom Precision は、常にお客様と協力して重要な医療アプリケーションを最適化する準備ができています。設計仕様を満たした高品質な医療機器部品をタイムリーにお届けします。 ファイルをオンラインにアップロードする 今日からプロジェクトを始めましょう!
興味があるかもしれないその他の記事:
