Проектирането на части за медицински екзоскелет означава балансиране на теглото, издръжливостта и медицинската безопасност. Инженерите са изправени пред реални предизвикателства. Трудно е да се измери от колко мускулна помощ се нуждае потребителят. Електромиографията работи само за големи мускулни групи. Многопосочните стави, като глезена, правят нещата по-сложни. Източниците на енергия, целевите теглови показатели и комфортът на потребителя също са от значение. И така, кои са ключовите структурни части? Кои материали и методи работят най-добре? Как да преминете от идеята към продукта? Това ръководство ви превежда през намирането на части за медицински екзоскелет, избора на материали, производството им и избора на партньори стъпка по стъпка. То е практическо ръководство за инженери, които изграждат медицински екзоскелети.
Основни компоненти на екзоскелета за медицински екзоскелетни части
Всеки екзоскелет се нуждае от няколко основни системи, за да работи. Рамката държи тежестта и силата. Ставите позволяват на частите да се движат. Интерфейсът човек-машина свързва устройството с човека, който го използва. Правилното използване на тези части на медицинския екзоскелет определя дали устройството помага или вреди на потребителя. Разбирането на тези части на медицинския екзоскелет е първата част от създаването на добър дизайн.
Рамки и шасита
Роля на носещата сила
Рамката предава сили от земята нагоре през краката и в тялото на потребителя. Материалите на рамката трябва да имат плътност под 3.0 g/cm³. Те трябва да имат якост на опън над 500 MPa. Те трябва да издържат на повече от един милион цикъла на натоварване, без да се счупят от умора. За безопасност, материалите се нуждаят от биосъвместимост съгласно ISO 10993. Те също така трябва да работят добре в среда от -20°C до 60°C. Производството трябва да е лесно за мащабиране както за прототипи, така и за големи производствени серии.
Типични дизайни на рамки
Повечето рамки използват кухи тръби или решетъчни форми, за да намалят теглото. Най-добрите материали включват алуминий 7075, титан и композити от въглеродни влакна. Въглеродните влакна често се използват в опори за крака, опори за гърди и части за задвижвани ръце. Един патент показва рамка от въглеродни влакна за пациенти с травми на гръбначния мозък. Тя използва сандвич структура с 3-осно фрезоване за регулируеми, леки части за медицински екзоскелет. Друг патент обхваща неметална рамка с модул на Юнг над 20 GPa. Тя може да се справи с автоклавна стерилизация за неврохирургична употреба.
Тези модулни дизайни поддържат рехабилитационни устройства, създадени за всеки пациент. Можете да регулирате частите, за да паснат перфектно на всеки потребител. Модулната рамка служи и като основа за персонализирана ортеза. Дизайнерите използват 3D печат за прототипи на рамки и персонализирани скоби, преди да преминат към производствени инструменти.
Съединителни елементи и задвижващи механизми
Ротационно и линейно задвижване
Шарнирите свързват частите на рамката и позволяват контролирано движение. Ротационните задвижващи механизми управляват въртенето в тазобедрената става, коляното и глезена. Линейните задвижващи механизми управляват праволинейно движение за регулиране на височината или други линейни задачи. Добрият ротационен задвижващ механизъм осигурява до 10 Nm въртящ момент при 100 об/мин. Правилният избор може да увеличи скоростта на работа с до 30%. Тези задвижващи механизми, двигатели и системи за предаване на мощност задвижват целия активен екзоскелет.
Мощност и задно задвижване
Обратната задвижваща способност показва колко лесно можете да преместите задвижващия механизъм назад, когато захранването е изключено. Високата обратна задвижваща способност е много важна за безопасността на пациента. При прекъсване на захранването, ставата трябва да се движи свободно, така че потребителят да не е заседнал на място. Статичният въртящ момент на обратното задвижване трябва да бъде между 0.4 и 2 Nm. Честотната лента на управление трябва да достигне 62 до 73 Hz. Медицинските рехабилитационни отделения се нуждаят от нулев въртящ момент на зацепване и нисък шум под 50 dB.
Много екипи отпечатват 3D корпуси на задвижващи механизми по време на ранното прототипиране. Това им позволява бързо да тестват сглобяването и точките на монтаж, преди да преминат към метални части.
Интерфейси човек-машина
Маншети и контактни точки
ЧМИ е мястото, където екзоскелетът докосва потребителя. Маншетите и контактните точки се нуждаят от подплънки, за да разпределят силите по раменете, гърба, бедрата и краката. Ергономичните форми предотвратяват образуването на точки на натиск по време на продължителна употреба. Тези медицински части на екзоскелета често се нуждаят от персонализиране за всеки човек. Можете да отпечатате 3D-принтирани персонализирани маншетни подплънки, които да отговарят на тялото на всеки човек. Този метод работи добре за медицинско оборудване, съобразено с пациента, където универсален размер не е подходящ за всички.
Интеграция на сензори (IMU, сензори за сила)
Сензорите откриват намерението на потребителя и казват на системата за управление как да реагира. IMU проследяват ъглите на ставите, скоростта и ускорението. Сензорите за сила измерват силите между устройството и потребителя. Сензорите за ъгъл проследяват позицията на ставите. Устройството за подпомагане на ходенето Honda използва IMU сензори, сензори за сила и сензори за ъгъл за помощ при походка в реално време. Специалните му алгоритми анализират моделите на ходене и коригират нивата на помощ в движение.
Интерфейсът съчетава ергономичност със системно инженерство в реално време. Потребителите виждат обратна връзка чрез head-up дисплеи или AR наслагвания, показващи ъгли на ставите и разпределение на силата. Хаптичната обратна връзка използва вибрационни модели за насочване. Звукът дава сигнали за промени в състоянието и опасности.
За персонализираните части за медицински екзоскелети, HMI трябва да се адаптира към тялото и моделите на движение на всеки потребител. Сензорните стойки, изработени с 3D печат, осигуряват прецизно прилягане всеки път. Създаването на прототипи с 3D печат помага да се провери разположението на сензорите преди производството. Всички тези функционални части на медицинския екзоскелет трябва да работят безпроблемно заедно. Изграждането на надеждни части за медицински екзоскелет изисква внимание към всеки детайл.
Материали за части за медицински екзоскелет
Изборът на правилния материал е един от най-важните решения, които ще направите. Той влияе върху теглото, здравината и крайната цена на всяка част от медицински екзоскелет. Изберете грешен и устройството ви ще се усеща тежко, ще се счупи преждевременно или ще не премине проверките за безопасност. Изберете правилния и ще получите здрави и леки екзоскелетни структури, които пациентите могат да носят по цял ден. Нека разгледаме основните групи: аерокосмически метали, високоефективни пластмаси и композити.
Аерокосмически метали
Алуминий 7075
Алуминият 7075-T6 е работна сила за екзоскелетни рамки. Неговата граница на провлачване достига 503 MPa. Това е достатъчно здраво за основните пътища на натоварване в екзоскелетните структури. Обработва се добре, но закаляването го прави трудно. Необходими са твърди настройки и остри инструменти, за да се поддържат допустимите отклонения. Анодирането и плазменото електролитно окисляване добавят устойчивост на износване и биосъвместимост. Тези покрития са важни за безопасността и контакта с кожата. Много екипи използват и 3D печат, за да прототипират алуминиеви скоби, преди да се ангажират с производствена машинна обработка.
Титан Ti-6Al-4V
Титанът е по-лек от стоманата и по-здрав от повечето видове алуминий, но е скъп и труден за машинна обработка. Той е биосъвместим, което го прави естествено подходящ за импланти и рехабилитационни екзоскелети. Неговият модул на еластичност може да бъде пригоден, за да съответства на човешката биомеханика. Това означава по-малко натоварване на ставите на потребителя. Уловката е, че машинната обработка на титан генерира сериозна топлина и причинява износване на инструментите. За медицински рехабилитационни устройства, произвеждани в малки количества, тази премия често си заслужава.
Ето един бърз сравнителен преглед на двата метала:
| Материал | Провлачване | с машина | Типична употреба |
| Алуминий 7075-Т6 | 503 MPa | Предизвикателство поради втвърдяване на работата | Основни пътища на натоварване в рамките |
| титан | Не е посочено (превъзходно съотношение здравина-тегло) | Трудна за машинна обработка; високо износване на инструмента | Биосъвместими рехабилитационни структури |
Пластмаси с висока производителност
PEEK от въглеродни влакна
Въглеродните влакна PEEK са звезда сред материалите за 3D печат, произведени главно за биомедицински приложения. Той предлага висока твърдост, химическа устойчивост и издържа на стерилизация в автоклав. За маншети, корпуси и стойки за сензори, той замества метала, без да добавя обем. Свойства на материала като якост на опън и устойчивост на умора се запазват при циклично натоварване. Това е от значение, когато пациентът прави хиляди стъпки на ден.
Найлон 12 (PA12)
Найлон 12 (PA12) е предпочитаният материал за многоструйно сливане (Multi-Jet Fusion) и селективно лазерно синтероване. Той е здрав, гъвкав и абсорбира добре ударите. Персонализирани маншетни облицовки, кабелни водачи и корпуси на конектори - всички те са от полза. Можете да отпечатате 3D печат на сложни геометрии, които биха били невъзможни за формоване. За специфични за пациента пасвания, PA12 е трудно да се надмине. Той също така улеснява избора на материал, когато се нуждаете от много идентични части за медицински екзоскелет бързо.
Композитни конструкции
Препарат за въглеродни влакна
Въглеродните влакнести препреги осигуряват най-високото съотношение на твърдост към тегло от всички варианти тук. Пластините, компресионното формоване и трансферното формоване със смола (RTM) превръщат препрега в здрави, тънкостенни тръби и плочи. Ортезите за крака и гръдните опори често използват този подход. Компромисът е цена и труд. Всеки слой трябва да се постави ръчно или машинно, след което да се втвърди в автоклав или преса. За части за медицински екзоскелети с малък обем, това усилие се отплаща с производителност.
Хибриди от стъклени влакна
Хибридите от стъклени влакна струват по-малко от чистите въглеродни влакна. Те предлагат добра здравина и по-добра устойчивост на удар. Смесването на стъклени и въглеродни слоеве ви позволява да настроите твърдостта и да спестите пари. Можете също така да принтирате 3D хибридни композитни инструменти за прототипи. Това ускорява итерацията, преди да изрежете стоманени форми. За некритични скоби и капаци, стъклените хибриди са интелигентен среден вариант.
Изборът на материали винаги се свежда до компромиси. Металите ви дават здравина и прецизност. Пластмасите ви дават лекота и свобода на дизайна. Композитите ви дават най-доброто съотношение между твърдост и тегло. Вашият избор зависи от натоварването, обема, бюджета и регулаторните нужди. А 3D печатът обединява всичко това, позволявайки ви да тествате всяка опция, преди да се ангажирате.
Процеси на производство на екзоскелети за части за медицински екзоскелети
Изборът на производствени процеси е важна стъпка за всеки проект за екзоскелет. Избраните от вас производствени процеси контролират колко здрава, лека и скъпа ще стане всяка част. Познаването на тези избори в началото на фазата на проектиране спестява големи преработки по-късно. Нека разгледаме основните категории.
CNC обработка и металообработка
5-осно фрезоване за рамки
5-осната CNC обработка е най-добрият метод за метални рамкови компоненти. Тя изрязва сложни форми от плътен блок с една настройка. Толерансите достигат от ±0.005 мм до ±0.02 мм за критични елементи като отвори за лагери и интерфейси за докинг на инструменти. Това ниво на прецизност е това, което прави частите на медицинските екзоскелети надеждни под натоварване. Машината се захваща от всякакъв ъгъл, така че получавате подрязвания и органични извивки без допълнителни настройки. Крепежите за тазобедрени стави и скобите за глезени печелят най-много от този метод.
Швейцарско струговане за малки части за медицински екзоскелети
Швейцарският струг обработва малки медицински екзоскелетни части, като щифтове и корпуси на сензори. Той поддържа строги допуски без никакъв проблем. Прътовата заготовка се върти, докато инструментът се движи по оста, за да реже елементи. Тази настройка работи добре за дълги, тънки части с строги допуски. Крепежни елементи, валове на задвижващите механизми и центриращи щифтове често се получават от този процес. Високата скорост на шпиндела и прецизната водеща втулка осигуряват чиста повърхностна обработка веднага след излитане от машината.
Адитивно производство и 3D печат
Адитивното производство и 3D печатът разкриват форми, които не могат да се получат с режещи инструменти. Изграждат се вътрешни канали, решетъчни запълвания и органични форми, които спестяват много тегло. Тези производствени процеси позволяват форми, които е невъзможно да се обработят от едно цяло парче. Адитивното производство и 3D печатът се развиват бързо и две основни технологии сега са водещи в областта. Повечето инженери сега третират адитивното производство и 3D печата като ключови инструменти за ранни проверки на годността и функцията.
Селективно лазерно топене (SLM)
SLM изгражда метални части за медицински екзоскелети слой по слой. Лазер сливат метален прах в твърда геометрия. Този процес работи чудесно за сложни скоби, чиято обработка би отнела твърде много време. Получавате висока якост с по-малко тегло, защото можете да подобрите вътрешната структура. Процесите на производство на екзоскелети тук изискват внимателен контрол на качеството на праха и мощността на лазера. С 3D печатате, пропускате необходимостта от персонализирани инструменти за всеки нов дизайн. Този подход към 3D печата значително съкращава времето за изработка на прототипи на части за медицински екзоскелети.
Многоструен синтез (MJF)
MJF отпечатва бързо найлонови части със стабилни механични свойства. Идеален е за маншети, стойки за сензори и кабелни водачи, които се нуждаят от здравина и гъвкавост. Производствените процеси за тези медицински екзоскелетни части използват специфични настройки за 3D печат, като дебелина на слоя и скорост на охлаждане, за да се постигне правилната здравина. Настройките на материала и процеса трябва да се проследяват за всяка конструкция, за да се осигурят повторяеми резултати във всички производствени серии. Добрият 3D контрол на печата поддържа качеството на частите от първата до последната единица.
Много екипи изграждат цялостни 3D-принтирани екзоскелети за тестване, преди да преминат към производство. Тези прототипи доказват пригодността и функцията на персонализирани части за медицински екзоскелет за всеки пациент. Комбинацията от адитивно производство с машинна обработка осигурява бърз път от проектирането до доставката. Тези 3D-принтирани екзоскелети са особено полезни в рехабилитационни устройства, където всеки потребител има различни форми на тялото. Процесите на адитивно производство ви позволяват да извършвате итерации, без да чакате скъпи инструменти. Други 3D методи за печат, като например струйно нанасяне на свързващи вещества и стереолитография, също имат своето място. Съчетаването на правилната 3D технология за печат с вашите цели за материали и геометрия е от решаващо значение.
Шприцване и композитно формоване
Шприцване за обемни медицински екзоскелетни части
Шприцването е най-евтиният вариант за бройка, когато имате нужда от хиляди еднакви пластмасови части за медицински екзоскелет. Цената на инструментите е висока първоначално, но цената за бройка пада бързо при голямо мащабиране. Капаци, дръжки и неструктурни скоби са подходящи тук. Изискванията за безопасност на медицинските изделия означават, че трябва да проследявате всяка партида материал и настройка на процеса. Този метод осигурява отлично покритие на повърхността и строг контрол на размерите.
Полагане, компресионно формоване, RTM
За високоякостни, леки конструкции, производствените процеси на композитно формоване са най-добрият избор. Полагането чрез формоване чрез компресия и трансферното формоване със смола превръщат препрега от въглеродни влакна в твърди опори за крака и гръбни скоби. Тези процеси запазват структурната цялост, като същевременно намаляват теглото. Ориентацията на всеки слой съответства на пътя на натоварване. Този баланс между издръжливост и по-ниска цена прави композитите интелигентен избор за производствени рамки.
Хибриден подход
Един екзоскелет използва няколко производствени процеса едновременно. Можете да отпечатате 3D персонализираните маншети, да обработите алуминиевата рамка и да шприцовате капаците. Повечето екипи разчитат на тези производствени процеси на екзоскелети, за да преминат от прототип към производство. За ранните прототипи 3D печатът е бърз и евтин. За производствени серии, машинната обработка и формоването осигуряват по-добра повторяемост в голям мащаб. Познаването на това как тези производствени процеси се съчетават спестява както време, така и бюджет. Все повече екипи сега изграждат 3D-отпечатани екзоскелети за специфични за пациента тестове като стандартна стъпка от разработката. Тези 3D-отпечатани екзоскелети позволяват на клиницистите да проверят прилягането, преди да обработят крайните метални части. Добрите практики за 3D печат, комбинирани с доказани методи за машинна обработка, създават най-ефективния път за разработка на сложни устройства.
Съображения за проектиране на части за медицински екзоскелет
Теглото, издръжливостта и цената са водещи при всеки дизайнерски избор. Ако тези три фактора са правилни, частите на вашия медицински екзоскелет ще работят добре в реални условия. Ако пропуснете един, рискувате да нараните потребителя или да създадете продукт, който никога не напуска лабораторията.
Стратегии за намаляване на теглото
Оптимизация на топологията
Топологичната оптимизация използва софтуер за отстраняване на материал от места с ниско напрежение. Резултатът е естествено изглеждаща форма, която запазва здравината там, където е необходима. Този метод работи добре с 3D печат, защото софтуерът често създава сложни форми. Обикновената машинна обработка не може лесно да изреже тези форми. С 3D печат изграждате детайла слой по слой без допълнителни инструменти. Това спестява както тегло, така и време.
Решетъчни структури
Решетъчни структури заменят плътния пълнеж с решетка от малки подпори. Те намаляват масата, като същевременно поддържат висока твърдост. Можете да регулирате плътността на решетката, за да съответства на локалните пътища на натоварване. 3D печатът се справя с тази форма по-добре от всеки друг метод. За маншети и корпуси, решетъчна сърцевина вътре в плътна обвивка осигурява здрави и леки екзоскелетни структури. Изборът на материал също е важен тук. Твърдият материал с добра якост на опън ви позволява да използвате по-тънка решетка.
Живот на умора и издръжливост
Избор на материали за цикли
Частите на медицинските екзоскелети са изправени пред хиляди цикли на натоварване всеки ден. Изборът на материали трябва да взема предвид умората, а не само пиковата якост. Материалите трябва да издържат на повтарящи се цикли на натоварване и да поддържат безопасно разпределение на натоварването. Това е ключово изискване за безопасност и издръжливост. Обърнете внимание на механичните свойства като граница на умора и устойчивост на пукнатини. Материал с висока статична якост може все още да се повреди преждевременно при многократно натоварване. Тествайте проби, преди да се ангажирате с пълен дизайн.
Повърхностни обработки (анодиране, дробеструйно обработване)
Повърхностните обработки добавят защитен слой или създават напрежение на натиск. Анодирането изгражда оксиден слой върху алуминия. То подобрява износоустойчивостта и биосъвместимостта. Дробеструйната обработка обработва повърхността с малки частици. Това създава напрежение на натиск, което забавя началото на пукнатини. И двете обработки удължават живота на материала, без да променят основния материал. Те също така помагат за спазване на стандартите за биосъвместимост, като ISO 10993 за контакт с кожата.
Цена и мащабируемост
Хибридни производствени подходи
Няма един-единствен процес, който да е подходящ за всяка част. Хибридният подход комбинира производствени процеси, за да балансира разходите и производителността. Можете да отпечатате 3D маншета по поръчка, да обработите алуминиевата рамка чрез машина и да шприцовате капаците. Всеки производствен процес се възползва от силните си страни. 3D печатът се справя с персонализирането. Машинната обработка осигурява прецизност. Формоването поддържа ниски разходи за единица при голям обем. Тази комбинация от производствени процеси съкращава времето за разработка и контролира бюджета.
Размер на партидата спрямо избор на процес
Размерът на партидата определя избора на процес повече от всеки друг фактор. За 10 до 100 бройки, 3D печатът и CNC обработката имат смисъл. Разходите за инструменти остават ниски и можете да извършвате бързи итери. За хиляди бройки, шприцването печели по отношение на цената за единица. Първоначалната цена на инструмента е висока, но спада бързо при голям мащаб. Композитното леене е по средата. То е подходящо за части за структурни медицински екзоскелети в умерени обеми. Съобразете производствените си процеси с размера на партидата и ще избегнете загубата на пари за грешен инструментариум.
ISO 13485:2016 определя изискванията за управление на качеството при проектирането и производството на медицински изделия. Той работи успоредно с ISO 14971 за управление на риска и IEC 80601-2-78 за медицински роботи. Самото сертифициране не замества одобрението за продукт или клиничните доказателства.
Избор на NOBLE за части за медицински екзоскелети
Вече сте разбрали частите, материалите и процесите за медицинския екзоскелет. Сега ви е нужен партньор, който наистина може да ги изработи. NOBLE работи с инженери по частите за медицински екзоскелет всеки ден, от първата скица до завършения монтаж.
Сертификати, които имат значение
ISO 9001:2015 (Общо качество)
ISO 9001:2015 обхваща общото управление на качеството. Той показва, че фабриката работи по писмени контроли на процеса и стъпки за инспекция. NOBLE притежава този сертификат, така че знаете, че всяка партида следва повтаряем път.
ISO 13485:2016 (Медицински изделия)
ISO 13485:2016 отива по-далеч. Той задава стандарта за проследимост и валидиране на медицински изделия. NOBLE също притежава този сертификат. Това е от значение, когато вашето устройство се нуждае от регистрация в FDA или одобрение CE-MDR за износ. Екипът е запознат и с Регламента за системата за качество на FDA, EU MDR 2017/745, правилата PMDA/MHLW на Япония и каналите TGA на Австралия. Те се занимават със сертифициране на материали, управление на риска съгласно ISO 14971 и поддръжка на мониторинг след пускане на пазара.
Основни възможности на NOBLE
Прецизна обработка на метали
Петосната CNC обработка обработва корпуси на шарнири, конектори на рамена, опори за двигатели, скоби за сензори и прецизни валове. Често срещани материали включват алуминиева сплав, титаниева сплав, неръждаема стомана и инженерна пластмаса PEEK. Петосната работа намалява повтарящите се грешки при затягане и поддържа сложните структури консистентни. Тук плътното прилягане на отвора на вала е от решаващо значение. Ако го направите грешно, ще добавите съпротивление на движение, механични грешки и загуба на точност на позициониране. Минималната дебелина на стената обикновено е 2–3 мм, с локални области до 1.5 мм след структурен преглед и преглед на натоварването.
Разширено пластмасово формоване и 3D печат
Бързото прототипиране на силикон се съчетава с CNC-обработени главни форми, шприцване, сглобяване и повърхностна обработка. Металният 3D печат изгражда леки интегрирани структури, персонализирани конектори и сложни вътрешни части за медицински екзоскелети. За маншети и корпуси, 3D печатът осигурява бързо прилягане, специфично за пациента. Екипите използват 3D печат, за да тестват формата, преди да режат стомана. Тази стъпка на 3D печат спестява седмици. 3D печатът на прототипи също така валидира стойките на сензорите. Производственият 3D печат след това мащабира доказания дизайн. Всеки 3D печат следва проследени настройки на процеса. Добрият 3D контрол на печата поддържа качеството стабилно. Ето как 3D печатът поддържа медицински екзоскелети от първия ден.
Поддръжка с пълен набор от услуги
DFM и сътрудничество в дизайна
NOBLE се включва в началото на цикъла ви на разработка с поддръжка „Проектиране за технологичност“. Те открояват тънки стени, строги допуски и характеристики, които противоречат на избрания процес. Управлението на сертифицирането на материалите обхваща протоколи от изпитвания, декларации за биосъвместимост и съответствие с RoHS/REACH.
Сглобяване и валидиране в чисти помещения
Машинната обработка в контролирана среда или валидираното почистване премахва частици, остатъци от охлаждаща течност и рискове от кръстосано замърсяване. Интегрираното измерване включва CMM, оптични компаратори и тестери за грапавост на повърхността. Всяка стъпка поддържа безопасността и пълната проследимост на партидата от прътовия материал до готовия монтаж.
Вече преминахте през целия процес. Започнахте с основните части на медицинския екзоскелет, след това разгледахте избора на материали и сравнихте методите на производство. За да успеете, ви е необходим партньор, който познава едновременно техническите нужди и медицинските правила. NOBLE обработва метал и пластмаса на едно място. Техните сертификати ISO 9001:2015 и ISO 13485:2016 показват, че спазват правилата за качество и проследяване на медицинските изделия. Те използват 3D печат на всяка стъпка, от началото до края. Пълното им обслужване обхваща всичко - от проектиране до сглобяване и тестване. Готови ли сте да продължите напред? Качете вашия CAD файл или поискайте DFM преглед още днес.
Често задавани въпроси за частите на медицински екзоскелет
Кой материал е най-подходящ за части от медицински екзоскелет?
Няма един-единствен материал, който да е печеливш всеки път. Алуминият 7075-T6 ви осигурява граница на провлачване от 503 MPa за основните пътища на натоварване. Титанът добавя биосъвместимост и по-добро съотношение якост-тегло. Въглеродните влакна PEEK и найлон 12 са чудесни за маншети и корпуси. Вашето натоварване, бюджет и обем определят избора.
Колко малки трябва да бъдат допустимите отклонения на корпусите на шарнирите?
Пет-осно CNC обработване поддържа точност от ±0.005 мм до ±0.02 мм при критични елементи, като отвори за лагери. Швейцарското струговане достига строги допуски при малки щифтове и валове. Хлабавото прилягане на вала към отвора добавя съпротивление на движението и нарушава точността на позициониране. Строгите допуски осигуряват гладкото функциониране на частите на медицинския екзоскелет под натоварване.
Кога трябва да избера 3D печат пред CNC обработка?
Изберете 3D печат за прототипи, персонализирани маншети и решетъчни форми, до които режещите инструменти не могат да достигнат. Изберете CNC, когато имате нужда от строги допуски за метални рамки. Много екипи използват и двете едновременно. 3D печатът се справя с персонализираното напасване, а машинната обработка осигурява прецизността. Този хибриден път спестява седмици.
Какво означава възможността за обратно движение за безопасността на пациента?
Обратната задвижваща сила измерва колко свободно се движи ставата, когато захранването е изключено. Статичният въртящ момент при обратно задвижване трябва да бъде между 0.4 и 2 Nm. При прекъсване на захранването потребителят не трябва да заседне. Високата обратна задвижваща сила предпазва частите на медицинския екзоскелет по време на неочаквани прекъсвания.
Какви сертификати трябва да притежава моят производствен партньор?
Потърсете ISO 9001:2015 за общо управление на качеството и ISO 13485:2016 за проследяване на медицински изделия. Вторият стандарт е от значение, когато вашето устройство се нуждае от регистрация в FDA или одобрение CE-MDR. Попитайте и за поддръжка за управление на риска по ISO 14971. Самото сертифициране не замества одобрението за продукт или клиничните доказателства.
Може ли 3D печатът да създаде напълно работещ прототип на екзоскелет?
Да. Много екипи изграждат цялостни 3D-принтирани екзоскелети за тестване на пригодността и функционалността преди производствените инструменти. 3D-принтирането ви позволява да извършвате бързи итерии, без да чакате стоманени форми. Клиницистите могат да проверят пригодността върху реални пациенти. След като дизайнът се докаже, се преминава към машинна обработка и формоване.
Как да отслабна, без да жертвам силата?
Оптимизацията на топологията премахва материал от зоните с ниско напрежение. Решетъчните структури заменят плътния пълнеж с малки подпори. И двете форми са по-подходящи за 3D печат, отколкото за машинна обработка. Твърдият материал с добра якост на опън ви позволява да използвате по-тънка решетка. Резултатът са здрави и леки екзоскелетни структури.
Какво най-много определя цената на частите за медицински екзоскелети?
Размерът на партидата определя избора на процес повече от всичко друго. За 10 до 100 бройки, 3D печатът и CNC обработката поддържат ниски разходи за инструменти. При хиляди бройки, шприцването печели по отношение на цената за единица. Обработката на титан може да повиши цената на детайлите с 40-60% в сравнение с алуминия.
