某些加工技術(shù)可能不適合處理薄金屬部件力细。如果選擇了不正確的加工方法系枪，脆弱部件可能會(huì)彎曲雀哨、斷裂、熔化私爷，甚至碎裂震束，幾個(gè)月的寶貴時(shí)間和金錢投資也將付諸東流。

為了解決此問(wèn)題咸婿，一些OEM廠商選擇光蝕刻化學(xué)機(jī)械加工技術(shù)姚转，即通過(guò)酸液和掩模在金屬板上進(jìn)行部件加工。這種工藝很適合處理脆弱部件棒嚼，并可節(jié)省許多生產(chǎn)時(shí)間和成本们敢。但由于該法并非萬(wàn)能，醫(yī)療器械制造商必須了解適合的應(yīng)用時(shí)機(jī)啃掠。同時(shí)慷训，因?yàn)镺EM廠商極少自行操作此法，他們還應(yīng)當(dāng)了解如何選擇合約蝕刻加工伙伴键梆，以滿足生產(chǎn)應(yīng)用的要求蝉橘。

操作步驟

首先，光蝕刻需要一塊經(jīng)過(guò)清潔處理并覆有感光膜涂層的金屬板保铐。為了蝕刻出所需的部件形狀哄谆，制造商先通過(guò)攝影技術(shù)將部件繪圖轉(zhuǎn)印及顯影于膠片上褥民，制作出稱為光工具（phototool）的掩膜。光工具包含非透光區(qū)（將被蝕刻的部分）以及透光區(qū)（免除蝕刻的部分）洗搂，通常有一對(duì)消返，分別貼在金屬板的兩面。

光工具放置好之后耘拇，將材料曝光撵颊，光線只照到光工具透光區(qū)下方的涂層，以便于顯影液對(duì)該區(qū)的硬化作用惫叛。 顯影之后倡勇，將酸性蝕刻劑噴至材料表面，或?qū)⒉牧辖谄渲姓踝亍Ｎg刻劑會(huì)將硬化保護(hù)層以外的材料溶解译隘，剩下來(lái)的部分就是所需的部件形狀。

合約光蝕刻加工商 IncisionTech公司（美國(guó)佛吉尼亞州洛心，Staunton）的醫(yī)療市場(chǎng)部經(jīng)理Chip Harvill說(shuō)道固耘，光蝕刻技術(shù)與沖壓加工的不同之處，在于它不會(huì)使部件邊緣產(chǎn)生毛刺词身。Harvill還強(qiáng)調(diào)厅目，這種工藝也不會(huì)產(chǎn)生激光切割所造成的廢渣。

另一家合約光蝕刻加工商Tech-Etch公司（美國(guó)麻州农灯，Plymouth）的總裁George Keeler說(shuō)道修诈，光蝕刻所形成的光滑表面是制造鈦質(zhì)顱骨板的最佳選擇。顱骨板實(shí)際上是一種擰于頭骨上方的網(wǎng)狀物品扯。組織通過(guò)網(wǎng)孔生長(zhǎng)投沃，將板塊固定于頭部。Keeler解釋道捻钢，顱骨板的表面必須非常光滑绞艘，因?yàn)榻饘俦砻嫒绻腥魏瓮黄穑紝⒋掏覆χ車L(zhǎng)的組織稻续。

光蝕刻的另一優(yōu)點(diǎn)是它不受部件材料硬度的影響。因此滔菠，IncisionTech公司用該技術(shù)加工預(yù)硬化400系列不銹鋼制成的針類和手術(shù)縫合設(shè)備逮碾。Harvill說(shuō),“蝕刻法與材料的軟硬程度無(wú)關(guān)，而沖壓法則與之密切相關(guān)批斯〈腔保”這就限制了沖壓技術(shù)對(duì)于預(yù)硬化材料的應(yīng)用效力。在多數(shù)情況下剩蟀，材料必須經(jīng)過(guò)熱處理才能沖壓催蝗，這便增加了機(jī)械加工的變異性切威。

Fotofab公司（美國(guó)芝加哥）總裁Jamie Howton說(shuō)道育特，光蝕刻能夠改變材料的形狀丙号，但不會(huì)改變材料的任何性質(zhì)。而激光切割則不同缰冤，它會(huì)在部件邊緣會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)寬度的熱影響區(qū)域犬缨。

沖壓也會(huì)影響材料的性質(zhì)。譬如棉浸，燒灼設(shè)備的刀刃邊緣比其他刀部要薄怀薛，沖壓雖然可用來(lái)加工不同厚度的部件，但需要高噸位的壓力擠壓金屬才能形成較薄區(qū)域迷郑。Howton解釋道枝恋，這會(huì)使金屬的這些區(qū)域變得更硬，出現(xiàn)一種所謂的加工硬化效應(yīng)嗡害。因此焚碌，經(jīng)此種方法加工的部件會(huì)在不同厚度的區(qū)域產(chǎn)生不同特質(zhì)。相比之下卑竹，光蝕刻可以在不影響材料本身硬度的條件下加工不同厚度的部件散氧。

工具比較

Howton說(shuō)道，沖壓工具價(jià)格昂貴呻蚪，成本約在10,000至100,000美元之間兆布。而光蝕刻工具通常只需250至300美元，這種“軟”工具可以在幾天內(nèi)生產(chǎn)出來(lái)础姚，而制造沖壓工具根據(jù)其復(fù)雜程度需要4至12周佛或。

光蝕刻可以通過(guò)減少工具的制造周期來(lái)大幅縮短部件的生產(chǎn)過(guò)程。Howton說(shuō)道填恬，F(xiàn)otofab公司的標(biāo)準(zhǔn)交貨時(shí)限為2周弧跑，但在一些情況下，公司還可以在5天擂送、3天悦荒，甚至當(dāng)天內(nèi)交貨。

Keeler說(shuō)道嘹吨，Tech-Etch公司的工程人員可以在一天內(nèi)將客戶的CAD圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)楣夤ぞ甙嵛叮@意味著當(dāng)他們決定修改設(shè)計(jì)時(shí)，也能及時(shí)方便地修改膠片蟀拷。而傳統(tǒng)模具一旦制成則難以修改碰纬。

此外，單個(gè)光工具能夠同時(shí)制備部件的數(shù)個(gè)不同版本，因此在原型制造過(guò)程中,“可以一次測(cè)試5種不同的形狀悦析，而無(wú)需用硬模具加工5個(gè)不同的物體,”Harvill說(shuō),“這使得加工周期通呈俳埃縮短了3至4周∏看鳎”

不論是原型還是產(chǎn)品部件酌泰，光蝕刻能夠簡(jiǎn)化諸如頭蓋骨重造網(wǎng)等復(fù)雜部件的加工過(guò)程媒佣。光蝕刻加工商VACCO Industries公司(美國(guó)加州触法，El Monte)的工程主管Rick Hoppe說(shuō),“重造網(wǎng)孔眼太多漂烂，用其他加工方法不劃算。如果有10,000個(gè)孔眼展稼，我們就能夠同時(shí)加工10,000個(gè)孔眼束多，采用激光或沖壓技術(shù)進(jìn)行加工的話，可想而知得多花上多長(zhǎng)時(shí)間俩堡？”

VACCO公司可以一次加工這些復(fù)雜網(wǎng)狀物的所有孔眼拳股，還有連接部件以及顱骨的螺釘埋頭孔。該公司的業(yè)務(wù)與產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理 Jeff Bjork說(shuō)道氏诽，如果采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)事匈，則需要進(jìn)行第二輪操作，才能制成這些埋頭孔壳凳。

除復(fù)雜部件以外址敢，光蝕刻還適用于脆弱部件的生產(chǎn)。沖壓技術(shù)會(huì)導(dǎo)致諸如呼吸流量控制器等部件發(fā)生變形浆左，甚至損壞挥闸。該部件由非常薄的不銹鋼制成,“如果采用沖壓技術(shù)，很可能使其破裂,”VACCO公司光蝕刻業(yè)務(wù)部門副總裁Mark Sharman說(shuō),“考慮到部件的厚度和精密程度伪节，只能采用光蝕刻技術(shù)光羞。”

光蝕刻的限制

光蝕刻優(yōu)點(diǎn)眾多纱兑，但也不無(wú)缺陷。Sharman說(shuō)道化借，一般而言潜慎，多數(shù)光蝕刻公司不愿意加工厚度大于0.1英寸的大量部件，因?yàn)檫@類工程極為耗時(shí)屏鳍。

此外勘纯，Keeler說(shuō)，部件上能夠被蝕刻的最小特征是材料厚度的函數(shù)钓瞭，他的經(jīng)驗(yàn)是：部件特征的最小尺寸是材料厚度的1–1?倍驳遵，因此淫奔，由20mil厚度材料制成的部件，其最小特征約為0.02英寸堤结⌒鼻妫“材料越厚，蝕刻微小特征越難肢阿∷薮常”

隨著材料厚度的增加，光蝕刻加工的公差也會(huì)隨之增大甸赏。Keeler指出危厕，在0.02英寸厚度的光蝕刻部件上獲得的最佳公差為其厚度的±15%，即±0.003英寸藏崇〉救樱“采用激光切割可以做得更好,” Keeler說(shuō),“你可以加工微小特征，同時(shí)限制公差短揉∩∠拢”

技術(shù)間的相互競(jìng)爭(zhēng)

在機(jī)械加工技術(shù)中，人們通常會(huì)先選擇激光切割和沖壓技術(shù)刚肠，然后才考慮光蝕刻技術(shù)辛蕊。Sharman指出，對(duì)于數(shù)量少的工作冒晰，激光切割比其他兩種方法更加快速劃算同衣。但是隨著加工數(shù)量的增加，激光切割也逐漸失去競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)翩剪。Hoppe解釋說(shuō),“采用激光切割乳怎，加工數(shù)量越大，激光設(shè)備的數(shù)量也越大前弯。數(shù)量增加蚪缀，設(shè)備的效率反而降低了∷〕觯”

光蝕刻則不同询枚，它能夠同時(shí)生產(chǎn)整塊板材的產(chǎn)品。Keeler說(shuō),“比如部件的尺寸為1×1英寸浙巫，而金屬板材的尺寸為12×12英寸金蜀，你就能在一輪操作中從該金屬板上獲得144個(gè)部件，且無(wú)須用激光束切割每個(gè)部件的外周的畴≡ǔ”因此部件成本將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于采用激光切割的成本。

但是，Howton說(shuō)禁妓，當(dāng)加工部件的數(shù)量以百萬(wàn)計(jì)時(shí)环壳，成本計(jì)算又發(fā)生了變化。對(duì)于極大數(shù)量的工作唧痴，昂貴的沖壓模具是性價(jià)比最高的選擇乞瑰。“將100,000美元的沖壓模具成本分?jǐn)偟矫磕?百萬(wàn)個(gè)部件中尚屬劃算,”他說(shuō),“在這種生產(chǎn)規(guī)模中噩五，光蝕刻也失去了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)排击。”

但是碳携，如果部件過(guò)于復(fù)雜患漆，光蝕刻也能在大規(guī)模加工中與沖壓技術(shù)一比高下。這是因?yàn)楣馕g刻部件的成本取決于部件在金屬板上占的空間绝绊，而非部件的復(fù)雜性溃柑。

另一方面，復(fù)雜性與沖壓部件的成本關(guān)系巨大收斑。設(shè)想一個(gè)部件具有大量孔眼，每一個(gè)穿孔都由一次沖壓操作來(lái)實(shí)現(xiàn)玲躯，設(shè)計(jì)中的孔眼越多据德，沖壓次數(shù)也越多，加工成本也就越高跷车。

而在光蝕刻加工中棘利，Howton說(shuō)道,“我們可以一次切出所有孔眼，不管部件有一個(gè)洞還是一萬(wàn)個(gè)洞朽缴，加工成本不變善玫。”

內(nèi)部加工還是外包加工密强？

并非所有的光蝕刻加工都由合約制造商完成茅郎。Hoppe表示，醫(yī)療OEM廠商可能出于特定產(chǎn)品的保密性而決定采取內(nèi)部加工的方式或渤。在一些情況下系冗，OEM廠商可以自行定制所需的光蝕刻工藝，采用單一材料和光工具薪鹦，大規(guī)模加工同一種產(chǎn)品掌敬。Sharman認(rèn)為，這時(shí)廠商可能會(huì)發(fā)現(xiàn)在公司內(nèi)部進(jìn)行專注單一的操作池磁，要比立約外包更有效率犀刀。

不過(guò)，在多數(shù)情況下，OEM廠商都將光蝕刻加工外包給其他公司饮茬。Keeler說(shuō)道哭逻，主要原因是大多數(shù)公司都不愿意與有害的化學(xué)品打交道，因?yàn)檫@涉及在嚴(yán)格的環(huán)境控制下進(jìn)行操作磷可。此外躬筐，他們認(rèn)識(shí)到由專家進(jìn)行光蝕刻加工和制作光工具的優(yōu)勢(shì)。

但是荸刁，OEM如何選擇正確的光蝕刻加工商呢帅忌？首先，他們必須找到能夠加工他們部件材料的公司态措。以下是一些合約制造商能夠蝕刻加工的材料：

? 鈦：這是如支架和起搏器等植入物的常用制作材料此幕。據(jù)United Western Enterprises公司（美國(guó)加州，Camarillo）營(yíng)運(yùn)部副總裁Mike Lynch表示桑抱，擅長(zhǎng)蝕刻該材料的公司為數(shù)不多签缸。

? 鉛：Bjork說(shuō)VACCO公司可加工此種材料，但許多加工商因其過(guò)于柔軟左腔，還有鉛污染的考慮唧垦，而不愿加工。

? Elgiloy合金：這是某一些植入物的制作材料液样。Tech-Etch公司采用一種特殊的蝕刻化學(xué)法加工該材料振亮。但出于環(huán)境因素的考慮，VACCO公司不采用強(qiáng)酸來(lái)溶解這種化學(xué)惰性金屬鞭莽。

? 鎢：Tech-Etch公司加工此種材料坊秸。Keeler說(shuō)道，鎢蝕刻加工需要特殊的蝕刻劑和設(shè)備澎怒，所以提供這種服務(wù)的同行屈指可數(shù)褒搔。

? 塑料：除金屬以外，一些公司還蝕刻塑料喷面。Hoppe說(shuō)道星瘾，VACCO公司采用光蝕刻技術(shù)將 Kapton聚亞胺材料制成魚鉤狀部件，用于白內(nèi)障手術(shù)中輔助晶狀體在患者眼球的定位乖酬。部件所用的加工工藝必須確保清潔死相，因?yàn)槟承C(jī)械加工操作可能將污粒帶入軟性Kapton材料中。Sharman 說(shuō)道先俐，在光蝕刻加工的最后階段會(huì)用堿液將部件上的余質(zhì)去除丘三，將污染幾率減至最小。

光蝕刻加工商處理的部件尺寸也有所不同坷字。Bjork說(shuō)道许辖，有些只加工一定尺寸范圍的部件疲些。VACCO公司能夠加工微小部件，也能加工升降機(jī)般大小的部件贮猛，還能蝕刻厚達(dá)1?8英寸的部件眷抠。他說(shuō),“一些加工商根本不會(huì)考慮加工如此厚的部件」腧冢”

另外漏踊，還有光蝕刻加工商工廠規(guī)模的問(wèn)題。如果急需某些部件昵人，小型加工商的速度可能更快娱畔。VACCO公司的Sharman說(shuō)，一些小型加工商能夠在2或3天內(nèi)生產(chǎn)出部件誊酌。他說(shuō),“我們因規(guī)模部凑、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量體系等因素?zé)o法做到這一點(diǎn)。光是檢查部件就需要2天多的時(shí)間碧浊，更別說(shuō)是生產(chǎn)和發(fā)貨了涂邀。”

二級(jí)操作

OEM廠商可能還希望蝕刻加工商能夠執(zhí)行一些二級(jí)操作箱锐，如通過(guò)一種稱為成型加工的工序?qū)⑵矫嫖g刻材料制成三維部件比勉。“一些加工商將成型加工外包瑞躺，從而增加了工程敷搪、成本和利潤(rùn)的分配者,”Keeler說(shuō),“我們則采取內(nèi)部加工的方式〈鄙冢”

成型加工是Tech-Etch公司多種二級(jí)操作中的一種，另有電鍍嫂便、熱處理和組裝捞镰。Keeler估計(jì)，二級(jí)操作占公司蝕刻部件的一半左右毙替。

在一些情況下岸售，需要通過(guò)二級(jí)操作來(lái)提高蝕刻部件的尺寸精度。Harvill說(shuō),“如果部件需要一個(gè)孔徑為±0.0001英寸的孔眼弯枢，采用光蝕刻加工則很難持續(xù)達(dá)到這一精度玖远。”

光蝕刻加工商通常采用二級(jí)機(jī)械加工來(lái)解決此類問(wèn)題涡瀑。Harvill說(shuō)道契惶，對(duì)于孔眼或是其他部件特征的加工，IncisionTech使用激光或傳統(tǒng)CNC機(jī)器來(lái)減小公差婉错，進(jìn)而提高蝕刻加工的尺寸精度驳蒙。

除上述因素以外熬魄，醫(yī)療OEM廠商還需要考慮合約光蝕刻加工商在制造醫(yī)療設(shè)備部件方面的經(jīng)驗(yàn)。Lynch認(rèn)為這一點(diǎn)非常重要组缎，因?yàn)獒t(yī)療設(shè)備公司必須遵循如美國(guó)FDA或其他監(jiān)管機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格要求滔壳，這使產(chǎn)品的更改過(guò)程變得更為復(fù)雜和冗長(zhǎng)。舉例來(lái)說(shuō)朴轰，即使醫(yī)療設(shè)備公司的供應(yīng)商發(fā)現(xiàn)一種更有效的加工方法武填，也不能立即改變他們的生產(chǎn)工藝。Lynch說(shuō),“醫(yī)療設(shè)備的加工是完全不同的領(lǐng)域唆阿，這點(diǎn)是必須了解的益涧。”