髖關(guān)節(jié)假體的自動化制造

 

　　為適應(yīng)廣泛多樣的產(chǎn)品類別，Aesculap的工具和原型制造設(shè)備都進(jìn)行了相應(yīng)設(shè)計，而格勞博的五軸聯(lián)動通用加工中心自2010年起就已被納入其中。Aesculap也因此成為了我們格勞博五軸聯(lián)動通用加工中心的忠實(shí)老用戶。
 

　　“在興趣盎然的初步討論之后，我們提出了一個模型，由格勞博的應(yīng)用工程師來完成構(gòu)建。”Aesculap AG的工具和原型制造負(fù)責(zé)人Hans Keller回憶道，“該模型是一個髖關(guān)節(jié)沖擊器。它是用于髖關(guān)節(jié)手術(shù)的一個相對較大的設(shè)備。這對我們當(dāng)時來說是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗募庸r間極長，超過了三個小時。”
 

　　問題很明確：盡管其材質(zhì)堅硬、難加工(沖擊器是由17-4PH鉻鎳不銹鋼制成)，但我們必須盡可能縮短其加工時間。得益于高轉(zhuǎn)速的格勞博五軸聯(lián)動通用加工中心，我們最終成功地將髖關(guān)節(jié)沖擊器的加工時間縮短了一半以上。格勞博的五軸聯(lián)動通用加工中心可以在無振動的條件下運(yùn)行，并能滿足大部分無人值守情況下的大批量、自動化加工要求。
 

 

格勞博五軸聯(lián)動通用加工中心系列
 

　　令人印象深刻的格勞博醫(yī)學(xué)工程

　　盡管原型制造取得了優(yōu)異的成果，但Aesculap對格勞博機(jī)床仍有所顧慮。原因很簡單：“我們的工具制造工程師只熟悉垂直加工。”Keller回憶道，“當(dāng)時他們并不了解臥式加工。從機(jī)床后端伸縮的主軸，不同的編程方式和夾緊方式，這些對他們來說是陌生的。”但在拜訪了明德海姆，并在格勞博的應(yīng)用技術(shù)中心成功進(jìn)行了試切之后，這些問題得到了最終解決。
 

　　負(fù)責(zé)工具制造的同事們很快便意識到，擁有強(qiáng)大主軸和穩(wěn)定機(jī)床設(shè)計的格勞博五軸聯(lián)動通用加工中心可實(shí)現(xiàn)極高的生產(chǎn)率。這是一種非常適合固塊材料的加工設(shè)計，適用于常見的醫(yī)療器械加工案例。因此，這對醫(yī)學(xué)工程行業(yè)來說是非常引人注目的。
 

　　他們還發(fā)現(xiàn)格勞博五軸聯(lián)動通用加工中心緊湊的主軸設(shè)計和特殊的軸布局可允許使用短刀具，從而降低了刀具成本。除此之外，A、B軸上的兩個扭矩驅(qū)動裝置實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新的五軸聯(lián)動，從而確保了理想的刀具使用條件，并能顯著提高其使用壽命。給Hans Keller留下深刻印象的不僅僅是格勞博的技術(shù)，在隨后參觀格勞博工廠時，他也很快意識到為什么格勞博是汽車工業(yè)最重要的合作伙伴之一。
 

　　工具制造 -Aesculap 應(yīng)用技術(shù)的驅(qū)動力
 

　　在Hans Keller的領(lǐng)導(dǎo)下，擁有約70名員工的工具制造部門成為了公司的“智囊團(tuán)”。如果Hans Keller對某種新的加工技術(shù)印象深刻，那么他首先會將其用于工具制造，并在獲得生產(chǎn)批準(zhǔn)之前進(jìn)行全面測試。“盡管有數(shù)千種不同的產(chǎn)品，但我們能夠確切地知道在生產(chǎn)應(yīng)用中所需要的是什么，而多年來，這些工藝已經(jīng)得到了充分驗(yàn)證。”
 

　　因此，在格勞博應(yīng)用技術(shù)中心成功進(jìn)行了髖關(guān)節(jié)沖擊器的試切后，Aesculap便采購了一臺格勞博五軸聯(lián)動通用加工中心第二代G350用于其工具制造。該機(jī)床配備了Heidenhain TNC640控制系統(tǒng)，擁有16000 rpm、220 Nm的空氣潤滑主軸，以及適用于HSK-A63的雙刀盤刀庫(配備117個刀位)。
 

格勞博五軸聯(lián)動通用加工中心第二代 G350
 

　　“對于自動化，我們決定使用LANG Robotrex系統(tǒng)，配備兩個自動化推車，每輛車擁有30個5軸夾具。該系統(tǒng)配備了一個機(jī)械夾緊裝置，工作臺無旋轉(zhuǎn)傳動裝置，不需要單獨(dú)的托盤。”Keller說到。這個自動化系統(tǒng)是由一個帶有虎鉗式夾爪的FANUC關(guān)節(jié)型機(jī)器人實(shí)現(xiàn)的。
 

　　然而，最初的問題是LANG自動化系統(tǒng)是與Heidenhain一起設(shè)計的，因此一次只能加工一種產(chǎn)品。根據(jù)要求，60個單元的每一個虎鉗必須能夠加工不同的產(chǎn)品。在格勞博、Heidenhain和LANG的合作下，最終對控制方式進(jìn)行了定制化調(diào)整。在Heidenhain控制系統(tǒng)中，每個虎鉗都通過Batch Process Manager分配了各自指令。由于每個虎鉗可以夾持不同產(chǎn)品，這使得Aesculap公司可以制造不同的工件。基本來說，該系統(tǒng)現(xiàn)在能夠像一個大型碼垛系統(tǒng)那樣工作了。
 

　　“吸引我的不僅僅是格勞博的生產(chǎn)體制，我也非常喜歡那種家庭一樣的氛圍。對于這樣一家大公司來說，員工與Grob先生之間的溝通方式令人印象深刻，而這也與我們Aesculap團(tuán)隊(duì)十分相似。”Hans Keller，工具和原型制造負(fù)責(zé)人表示。
 

　　髖關(guān)節(jié)假體的覆蓋物(用于植入股骨)目前正在G350上進(jìn)行制造，其所用材料為1.4301不銹鋼。該覆蓋物可由一塊扁平材料在一次裝夾中制成，在此之后，只需進(jìn)行少量的手動操作來拆除一處小連接即可。
 

　　根據(jù)覆蓋物的大小不同，加工時間從20到85分鐘不等。如果兩臺自動化推車在配備了最大容量的60個5軸夾具時，這意味著可連續(xù)生產(chǎn)20到85個小時，而無需機(jī)床維護(hù)。當(dāng)然，這還要取決于所加工產(chǎn)品的具體型號。總之，機(jī)床能夠在盡可能少的工時條件下，實(shí)現(xiàn)每周七天的運(yùn)行。
 

　　“我們有大約200種不同的髖關(guān)節(jié)假體，小型、大型和中型，”應(yīng)用工程師Thilo Hagen介紹說，“運(yùn)行時間因工件尺寸而異，最長的可達(dá)1小時25分鐘。”他補(bǔ)充道，“我們使用這臺機(jī)床已達(dá)四年，從未出過任何問題。通過格勞博的擴(kuò)展服務(wù)包，每年對機(jī)床進(jìn)行一次全面維護(hù)，這對我們來說至關(guān)重要，因?yàn)槊磕晡覀兊闹鬏S總運(yùn)行時長可達(dá)6000個小時。”
 

　　公司介紹
 

　　Aesculap AG的總部位于麥加，隸屬于B.Braun集團(tuán)。該集團(tuán)是世界范圍內(nèi)領(lǐng)先的醫(yī)療技術(shù)、醫(yī)藥產(chǎn)品和服務(wù)商之一，在全球64個國家擁有64000多名員工。
 

　　Aesculap以一家小型外科器械加工廠起步，成立于1867年，現(xiàn)成為了最知名的醫(yī)療產(chǎn)品制造商之一。為了保持并進(jìn)一步拓展這一市場地位，Aesculap對生產(chǎn)提出了非常高的要求，所生產(chǎn)的工具尺寸各不相同，范圍從長達(dá)2.5米、重達(dá)3噸的復(fù)合工具，到最小工具的微型生產(chǎn)，例如用于固定只有頭發(fā)寬度的(約為70μm)微型針頭。這些產(chǎn)品不僅尺寸差異巨大，而且產(chǎn)品范圍也非常廣泛。目前，該公司的產(chǎn)品組合中包括28000種不同產(chǎn)品。