在生產(chǎn)用于癌癥患者放療的有特殊要求的醫(yī)療器械時(shí)遥加，這些設(shè)備的高質(zhì)量和快速周轉(zhuǎn)是最重要的袱蔓。幸運(yùn)地是，總部位于Florida的.decimal公司找到了兩者兼顧的方法观复。工廠采取完全數(shù)字化偏序、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化的方法開(kāi)展所有業(yè)務(wù)，確保能夠在中午12點(diǎn)前收到業(yè)務(wù)訂單胖替，并使用位于Kentucky州Florence的Mazak公司的多款機(jī)床加工醫(yī)療器械研儒，然后將其在當(dāng)天下午6點(diǎn)前全部運(yùn)出(圖1)。

圖1 .decimal公司使用各種Mazak機(jī)床可以快速運(yùn)送放射治療使用的精密醫(yī)療器械

.decimal公司主要生產(chǎn)控制放射治療光束寬度和深度的過(guò)濾板/光圈独令。這些醫(yī)療器械用于質(zhì)子(非常精確)端朵、光子(較模糊)或電子(質(zhì)量最輕)光束放射治療，具體應(yīng)用取決于腫瘤的類型和位置燃箭。不同的光束特性對(duì)過(guò)濾板的部件規(guī)格和幾何特性也有不同的要求冲呢。

公司CEO和總裁Richard Sweat說(shuō)，每個(gè)器械都是獨(dú)一無(wú)二的招狸。對(duì)于每天運(yùn)送出去的100～200個(gè)針對(duì)病人需求定制的器械敬拓，工廠在收到醫(yī)院和研究機(jī)構(gòu)的訂單前，不知道需要將這些部件加工成何種形狀(圖2)裙戏。

圖2. .decimal公司對(duì)于每天運(yùn)送出去的100～200個(gè)針對(duì)病人需求定制的器械乘凸，在收到醫(yī)院和研究機(jī)構(gòu)的訂單前，不知道需要將這些部件加工成何種形狀

在加工生產(chǎn)工作開(kāi)始之前累榜，醫(yī)生或機(jī)構(gòu)將CT掃描和MRI結(jié)果加載到專用軟件中营勤，構(gòu)建一個(gè)患者的3D虛擬模型，并標(biāo)注出腫瘤的位置癣辉。然后集蛛，他們使用公司的定制軟件，即(暫不可見(jiàn))cimal(p.d)幫助設(shè)計(jì)忌舔、可視化和預(yù)訂所需的醫(yī)療器械挟酗。軟件將必要的數(shù)字文件上傳，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將文件工廠同肆，請(qǐng)工廠準(zhǔn)備制造醫(yī)療器械虏斤。

文件到達(dá)工廠后，公司自行研發(fā)的制造自動(dòng)化軟件(暫不可見(jiàn))cimal(a.d)會(huì)控制所有工藝末尤，自動(dòng)開(kāi)始工作流程并生成刀具路徑(圖3)脊距。軟件還能控制與Mazak機(jī)床的通信工作露惑，并管理相關(guān)功能，確保有效利用機(jī)床和保證零件質(zhì)量种诫。軟件是連接器械/光圈規(guī)格和機(jī)床編程語(yǔ)言的關(guān)鍵钢老。

圖3 醫(yī)生和醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用工廠定制的(暫不可見(jiàn))cimal軟件設(shè)計(jì)和預(yù)訂為患者定制的醫(yī)療器械。軟件通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上傳數(shù)字文件烫饼，工廠的制造自動(dòng)化軟件(暫不可見(jiàn))cimal控制工廠工作流程猎塞。自動(dòng)化軟件還可以為Mazak機(jī)床生成刀具路徑

工廠部件生產(chǎn)流程的核心是Sweat先生所說(shuō)的“農(nóng)場(chǎng)”，這里共有26臺(tái)Mazak機(jī)床杠纵，均為Vertical Center Nexus(VCN)系列立式加工中心和Integrex 200S多任務(wù)機(jī)床荠耽。公司最近增加了兩臺(tái)五軸Vertical Center Universal(VCU)系列400A 5X 立式加工中心，可以高效加工一種新型質(zhì)子-放射-光束治療方法使用的光圈比藻。

全天的客戶訂單保存到公司服務(wù)器上铝量，軟件可以跟蹤每個(gè)定制化器械的制造、開(kāi)發(fā)票和運(yùn)輸银亲。軟件可以判斷哪些機(jī)床處于開(kāi)啟狀態(tài)慢叨，分配相應(yīng)的工作文件至該機(jī)床。軟件還能顯示實(shí)時(shí)工作狀態(tài)务蝠，追溯零件材料到鑄造工廠插爹，跟蹤到零件的加工人員，并確認(rèn)零件是在哪臺(tái)Mazak機(jī)床上加工的请梢，同時(shí)軟件還能顯示目前的機(jī)床狀態(tài)赠尾。技術(shù)總監(jiān)Kevin Erhart說(shuō)，這些步驟當(dāng)中很多都對(duì)保持食品藥品管理局規(guī)定的可追溯水平至關(guān)重要笋棵。

“我們的流程消除了變化因素次翩，因此非常穩(wěn)定《暝溃”Erhart解釋說(shuō)鹿吴，“這就是我們?nèi)渴褂肕azak機(jī)床的原因。這些機(jī)床不僅提供可靠簿睦、統(tǒng)一的性能干策，還能完成快速、精準(zhǔn)的機(jī)械加工工作派暴〔驶矗”

軟件向工廠發(fā)送切割路徑后，工作人員將原零件裝載到指定的Mazak機(jī)床上咏逛，每臺(tái)機(jī)床專門用于加工一種類型的材料懊潜，這樣的好處是便于回收。上一步完成后预隆，零件進(jìn)入清潔乔蜀、檢查及運(yùn)輸環(huán)節(jié)啸盲。

光圈/過(guò)濾板容差典型值為±0.010inch，然而工廠在實(shí)際加工中使用的容差要嚴(yán)格得多咱士，因?yàn)镸azak機(jī)床生產(chǎn)的零件都符合Six Sigma要求立由，Sweat先生說(shuō)。光圈/過(guò)濾板使用黃銅序厉、丙烯酸樹(shù)脂锐膜、青銅、鋁和蠟制造脂矫，其中黃銅和青銅過(guò)濾板多用在限制光束側(cè)面形狀和防止形狀超過(guò)腫瘤區(qū)域的光圈。光圈的樣子與腫瘤周圍的圖樣或輪廓相同霉晕，可通過(guò)零件完全加工出來(lái)庭再。

范圍和組織補(bǔ)償器等器械需要加工不同深度的囊/密閉腔。不同的深度用于控制輻射光束的強(qiáng)度或滲透深度牺堰，較深的部分會(huì)阻斷或限制光束拄轻，而較淺的部分可以讓更多光束通過(guò)，到達(dá)指定位置伟葫。

光束角度可變的發(fā)散矯正型光圈促使公司最近開(kāi)始嘗試使用五軸加工恨搓。這些器械應(yīng)用于相對(duì)較新的質(zhì)子輻射光束療法，與標(biāo)準(zhǔn)光圈類似酒旷，也需要加工出腔雳犹。然而，這些光圈腔的外形還包括了角度可變的壁渡表。這些角度讓質(zhì)子光束提供更好的光束分辨率娶讽，避免附近的健康組織受到過(guò)量的輻射。

最初赐罪，.decimal加工的新型光圈使用的是帶第二根轉(zhuǎn)軸和銑刀軸的Mazak Integrex型多任務(wù)機(jī)床涉等。然而，機(jī)床并不適用于此生產(chǎn)详础，Sweat要求是高性能和更合算的成本程挑，因此他隨后選擇了Mazak VCU 400A 5X五軸機(jī)床。

“全部工作就是匹配質(zhì)子光束發(fā)散角度普易，因?yàn)檩椛涞奈锢碜韪艉头稚⒆屵@些角度成為了關(guān)鍵設(shè)計(jì)特性臊耳。”Sweat解釋說(shuō)畜股，“我們的兩臺(tái)Mazak五軸VCU讓這些角度的加工比現(xiàn)有的螺栓旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)型機(jī)床更精確绢贵，同時(shí)比Integrex機(jī)床更省錢。我們的工藝要求高質(zhì)量坏瞄、高穩(wěn)定性桂对、高可靠性甩卓、經(jīng)濟(jì)性和一致性，VCU滿足了全部這些要求蕉斜∮馐粒”

VCU只加工質(zhì)子光束光圈零件。對(duì)于五軸加工宅此，機(jī)床的耳軸型旋轉(zhuǎn)/傾斜工作臺(tái)使用耐用的高速滾子齒輪凸輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)較高的扭轉(zhuǎn)剛度和定位準(zhǔn)確度机错。工作臺(tái)B軸傾斜+95°/-45°，C軸旋轉(zhuǎn)360°父腕，可以容納重達(dá)440磅的工件弱匪。

盡管VCU只是一個(gè)小型加工中心，但VCU為.decimal公司提供的X軸璧亮、Y軸和Z軸的行程分別為19.88 inch萧诫、15.74 inch和17.12inch(505 mm、400 mm和435mm)枝嘶。機(jī)床三根線性軸945ipm(24m/min)的移動(dòng)速度可以減少工廠內(nèi)的空切割次數(shù)帘饶。

工廠光圈零件的加工周期時(shí)間為10～20min，而補(bǔ)償器/過(guò)濾板器械的循環(huán)時(shí)間在30min到幾個(gè)小時(shí)不等膜暴，具體取決于部件尺寸和表面復(fù)雜程度疯煮。盡管工廠努力優(yōu)化周期時(shí)間，但當(dāng)機(jī)床的磨損程度超過(guò)縮短加工時(shí)間帶來(lái)的利益時(shí)道暑，收益反而會(huì)減少特掀。

“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，我們更希望以合理的速度加工部件人蕊，同時(shí)最大程度延長(zhǎng)我們的機(jī)床滾珠絲杠和軸的壽命拭奖。”Sweat先生說(shuō)摇蝗，“我們是工藝狂人萧状，控制工藝的關(guān)鍵是保證機(jī)床加工一致、可重復(fù)裆蛆。我們希望使用穩(wěn)定的機(jī)床進(jìn)行穩(wěn)定的生產(chǎn)捣兄，同時(shí)最大限度延長(zhǎng)刀具和機(jī)床的壽命√涫酰”

.decimal公司的業(yè)務(wù)在繼續(xù)增長(zhǎng)稍浆，工廠計(jì)劃增加產(chǎn)品的海外部署。Sweat先生說(shuō)猜嘱，使用自己開(kāi)發(fā)的軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字自動(dòng)化衅枫，使用自己的“農(nóng)場(chǎng)”可以加工互聯(lián)網(wǎng)上找到的所有機(jī)床零件。他預(yù)計(jì)未來(lái)將在很多合作地區(qū)建立全部使用Mazak機(jī)床的工廠朗伶，由Flarida的總公司向它們分發(fā)工作任務(wù)弦撩。所有這一切可以更快地為癌癥患者提供有效的醫(yī)療器械步咪。

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