การขึ้นรูปชิ้นส่วนด้วยเครื่อง CNC สำหรับโครงสร้างภายนอก (Exoskeleton) ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนสำหรับระบบหุ่นยนต์สวมใส่ได้ กระบวนการนี้ให้ความแม่นยำและความสม่ำเสมอที่ระบบเสริมสมรรถภาพของมนุษย์เหล่านี้ต้องการ โครงสร้างภายนอกทางการแพทย์ช่วยในการฟื้นฟูและเพิ่มความคล่องตัว ในขณะที่รุ่นสำหรับอุตสาหกรรมช่วยลดการบาดเจ็บ การมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงเป็นสิ่งสำคัญ กระบวนการนี้จัดการกับความต้องการพิเศษของระบบเหล่านี้ได้อย่างไร คำตอบอยู่ที่การเลือกวัสดุและกลยุทธ์การออกแบบที่สร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพกับต้นทุน รูปทรงที่ซับซ้อนช่วยลดน้ำหนักในขณะที่ยังคงความแข็งแรงของโครงสร้าง และความคลาดเคลื่อนที่แคบช่วยให้การเคลื่อนไหวราบรื่น
การขึ้นรูปโครงสร้างภายนอกด้วยเครื่อง CNC คืออะไร?
คำจำกัดความและขั้นตอนการทำงานหลัก
การผลิตแบบลดวัสดุสำหรับหุ่นยนต์สวมใส่ได้
การขึ้นรูปโครงสร้างภายนอกด้วยเครื่อง CNC นั้นใช้วิธีการตัดวัสดุออกจากบล็อกแข็งเพื่อสร้างรูปทรงสุดท้าย วิธีการตัดออกนี้ช่วยให้วิศวกรควบคุมทุกมิติและพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ วิธีนี้เหมาะสำหรับระบบหุ่นยนต์สวมใส่ได้ เพราะความพอดีส่งผลต่อความสะดวกสบายและการทำงาน กระบวนการเริ่มต้นด้วยบล็อกโลหะหรือพลาสติก เครื่องจักรจะกำจัดทุกอย่างที่ไม่ตรงกับแบบจำลอง 3 มิติ สิ่งที่เหลืออยู่คือชิ้นส่วนที่แม่นยำพร้อมสำหรับการประกอบ วิศวกรเลือกวิธีการตัดออกเพราะบล็อกแข็งไม่มีข้อบกพร่องภายในหรือเส้นชั้น โครงสร้างของวัสดุยังคงเหมือนเดิมตลอดทั้งชิ้นส่วน
การตัด การเจาะ และการเจียรแบบอัตโนมัติ
เครื่องจักร CNC ทำงานตามโปรแกรมดิจิทัลเพื่อตัด เจาะ และเจียรโดยอัตโนมัติ เครื่องจักรจะอ่านเส้นทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือและเคลื่อนเครื่องมือตัดไปตามเส้นทางนั้น ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ เกิดขึ้นด้วยตนเองในระหว่างรอบการทำงาน ระบบอัตโนมัตินี้ช่วยให้ชิ้นงานมีความสม่ำเสมอจากชิ้นหนึ่งไปยังอีกชิ้นหนึ่ง ผู้ปฏิบัติงานเพียงแค่ใส่ชิ้นงานและเริ่มโปรแกรม เครื่องจักรจะทำงานที่เหลือโดยไม่ต้องมีการป้อนข้อมูลจากมนุษย์ ชิ้นงานแต่ละชิ้นจึงตรงกับแบบที่ออกแบบไว้ โปรแกรมจะควบคุมความเร็วรอบของแกนหมุน อัตราการป้อน และความลึกของการตัดสำหรับทุกขั้นตอน เครื่องมือที่แตกต่างกันจะใช้สำหรับงานหยาบ งานละเอียด และงานที่ต้องการรายละเอียด
โครงการของวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ HEI Junia เป็นตัวอย่างที่เป็นรูปธรรม ทีมงานของพวกเขาได้สร้างโครงกระดูกภายนอกสำหรับการเคลื่อนไหวที่ทำจากอะลูมิเนียมโดยใช้กระบวนการผลิตแบบ CNC กระบวนการอัตโนมัตินี้ช่วยให้พวกเขาสร้างชิ้นส่วนที่เชื่อถือได้และมีขนาดที่แม่นยำ โครงการนี้แสดงให้เห็นว่าวิธีการตัดเฉือนสามารถสร้างโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบาเพื่อเสริมศักยภาพของมนุษย์ได้อย่างไร
การขึ้นรูปด้วยเครื่อง CNC สำหรับโครงสร้างภายนอกของหุ่นยนต์
การกัดหยาบ 3 แกน และการกัดละเอียด 5 แกน
ผู้ผลิตแบ่งงานออกเป็นสองขั้นตอน ขั้นแรกคือการกัดหยาบแบบ 3 แกน ขั้นตอนนี้จะกำจัดวัสดุส่วนใหญ่ได้อย่างรวดเร็ว เครื่องมือขนาดใหญ่จะตัดเป็นชั้นหนาเพื่อให้ได้รูปทรงใกล้เคียงกับรูปทรงสุดท้ายอย่างรวดเร็ว ความยาวของเครื่องมือที่สั้นกว่าจะทำให้การตั้งค่ามีความแข็งแรงมากขึ้นในภายหลัง จากนั้นการกัดละเอียดแบบ 5 แกนจะปรับแต่งพื้นผิวทุกส่วนให้ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ
แท่นวางชิ้นงาน 5 แกนมีข้อดีที่ชัดเจน เครื่องมือสามารถเข้าถึงได้จากทุกมุม ชิ้นส่วนจะถูกยึดไว้ในตำแหน่งเดียว ซึ่งช่วยป้องกันข้อผิดพลาดจากการเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนระหว่างการตั้งค่า การทำงานทั่วไปของแท่นวางชิ้นงาน 5 แกนจะรักษาค่าความคลาดเคลื่อนไว้ที่ประมาณ ±0.01 มม. สำหรับชิ้นส่วนข้อต่อ โครงสร้างที่ซับซ้อนอาจต้องการช่วงความคลาดเคลื่อนตั้งแต่ ±0.005 มม. ถึง ±0.05 มม. ตัวเลขที่แม่นยำเหล่านี้ช่วยให้การประกอบชิ้นส่วนดำเนินไปอย่างราบรื่นในระหว่างการใช้งาน
ความสามารถในการวิเคราะห์รูปทรงทางกายวิภาคด้วย 5 แกน
การตัดเฉือนพร้อมกัน 5 แกน สร้างรูปทรงที่ตรงกับกายวิภาคของมนุษย์ เครื่องมือเคลื่อนที่ไปตามแกนทั้งห้าพร้อมกัน ทำให้ได้โครงสร้างกระดูกโค้ง ช่องภายในกลวง และตัวเรือนกลไกที่ไม่สมมาตร ชิ้นส่วนเหล่านี้เป็นไปไม่ได้หากใช้การตั้งค่าที่เรียบง่ายกว่า เครื่องจักรสามารถเข้าถึงส่วนที่เว้าและรูปทรงที่ซับซ้อนได้ในการทำงานเพียงครั้งเดียว เครื่องมือเอียงและหมุนเพื่อเข้าถึงพื้นผิวที่ซ่อนอยู่โดยไม่ชนกับชิ้นงาน ความสามารถนี้ทำให้การตัดเฉือน 5 แกนเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับหุ่นยนต์สวมใส่ได้
ประเภทและการกำหนดค่าของเครื่องจักร
เครื่องแมชชีนนิ่งเซนเตอร์แนวตั้งและแนวนอน
ศูนย์แนวตั้งเหมาะสำหรับชิ้นงานขนาดเล็ก โหลดและใช้งานง่าย ศูนย์แนวนอนเหมาะสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่ แรงโน้มถ่วงช่วยกำจัดเศษวัสดุออกจากช่องลึก ทั้งสองประเภทมีประโยชน์แตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับขนาดและรูปทรงของชิ้นส่วน
| ประเภทเครื่อง | บทบาทในการผลิตชิ้นส่วนโครงกระดูกภายนอกที่มีรูปทรงทางกายวิภาค | รายละเอียดสนับสนุน |
| การตัดเฉือนแบบ 5 แกน | โครงสร้างหลักสำหรับรูปทรงทางกายวิภาค | ช่วยให้สามารถเข้าถึงเครื่องมือได้จากทุกมุม ลดขั้นตอนการตั้งค่าหลายครั้ง และยึดชิ้นงานให้แน่นเพื่อล็อคความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต |
| เครื่อง3แกน | ไม่แนะนำสำหรับรูปทรงทางกายวิภาค | การตั้งค่าหลายแบบทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการเรียงซ้อน ซึ่งอาจทำให้รูเจาะที่สำคัญอยู่นอกช่วงความคลาดเคลื่อน และไม่สามารถเข้าถึงส่วนที่เว้าเข้าไปได้ |
| เครื่องกลึง / เครื่องจักรแบบสวิส | รอง สำหรับส่วนประกอบของแอคชูเอเตอร์ | การกลึงละเอียดแบบสวิสเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก ยาว และบาง เช่น เพลาแอคชูเอเตอร์ หมุดหมุน และเม็ดมีดเกลียว |
| เครื่องกลึงความแม่นยำสูงพร้อมระบบเครื่องมือแบบหมุนได้ | สำหรับส่วนประกอบขับฮาร์มอนิก | ช่วยให้สามารถกัดผิวเรียบ เจาะรูขวาง และตัดเกลียวได้ในขั้นตอนเดียวกัน |
ระบบหลายแกนและเครื่องกลึงแบบสวิส
ศูนย์กลาง 5 แกนเป็นเครื่องมือหลักสำหรับงานด้านกายวิภาคศาสตร์ เนื่องจากชิ้นส่วนจะไม่เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งการตั้งค่าอื่น ทำให้การจัดแนวของชิ้นส่วนคงที่ เครื่องจักร 3 แกนแบบมาตรฐานจึงไม่เหมาะสม การตั้งค่าหลายครั้งทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการเรียงซ้อน ซึ่งอาจทำให้รูเจาะที่สำคัญอยู่นอกช่วงความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ ระบบ 5 แกนช่วยขจัดความเสี่ยงนี้ได้อย่างสมบูรณ์ เครื่องจักรจะยึดชิ้นส่วนไว้บนโต๊ะหมุนที่เอียงได้ ทำให้เครื่องมือสามารถเข้าถึงทั้งห้าด้านของชิ้นส่วนได้ในการตั้งค่าครั้งเดียว ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์จับยึดพิเศษสำหรับมุมที่ซับซ้อน
เครื่องกลึงแบบสวิสใช้สำหรับชิ้นงานหมุนขนาดเล็ก เช่น ตัวเรือนมอเตอร์ รางลูกปืน และหมุดยึด ซึ่งต้องการความแม่นยำสูง เครื่องกลึงแบบสวิสจะรองรับชิ้นงานให้ชิดกับเครื่องมือตัด เพื่อป้องกันการโก่งงอระหว่างการตัด
เครื่องกลึงแบบมีกลไกการทำงานแบบหมุนได้ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่น สามารถกัดผิวเรียบ เจาะรูขวาง และตัดเกลียวได้ในขั้นตอนเดียว ช่วยลดเวลาในการทำงานและเพิ่มความแม่นยำ วิธีการผลิตแบบ 5 แกนสามารถจัดการกับรูปทรงหุ่นยนต์ที่ซับซ้อนได้ในขั้นตอนเดียว การผสมผสานเครื่องจักรประเภทต่างๆ เหล่านี้ทำให้ผู้ผลิตมีเครื่องมือที่ครบครันสำหรับการผลิตหุ่นยนต์สวมใส่ได้
วัสดุสำหรับการผลิตโครงสร้างภายนอกด้วยเครื่อง CNC
โลหะผสมไทเทเนียม
ชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 และชั้นประถมศึกษาปีที่ 23
ไทเทเนียมเป็นวัสดุที่ยอดเยี่ยมสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างภายนอกที่รับน้ำหนัก เกรด 5 เป็นชนิดที่ใช้มากที่สุด มีความแข็งแรงและทนทานต่อสนิมได้ดี เกรด 23 นั้นอ่อนกว่าและปลอดภัยต่อร่างกายมากกว่า มีโอกาสน้อยที่จะก่อให้เกิดอาการแพ้เมื่อสัมผัสกับผิวหนัง ทั้งสองชนิดยังคงความแข็งแรงแม้ใช้งานมาหลายครั้งแล้วก็ตาม
ข้อต่อและโครงสร้างรับน้ำหนัก
โลหะผสมเหล่านี้ใช้งานได้ดีเยี่ยมในข้อต่อและโครงสร้าง มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ดีเยี่ยม ดังนั้นชิ้นส่วนจึงแข็งแรงแต่ไม่หนัก ไทเทเนียมยังทนต่อความเสียหายจากเหงื่อและความชื้น ทำให้ปลอดภัยต่อการสวมใส่ ข้อเสียคือราคาสูงและตัดยากกว่าอะลูมิเนียม เครื่องมือสึกหรอเร็วขึ้น และการตัดต้องทำช้าลง
โลหะผสมอลูมิเนียม
6061 และ 7075 สำหรับเฟรม
อะลูมิเนียมเป็นวัสดุที่ได้รับความไว้วางใจสำหรับโครงสร้างภายนอกของอุปกรณ์ช่วยการเคลื่อนไหว โครงการของโรงเรียนวิศวกรรมศาสตร์ HEI Junia ใช้โลหะอะลูมิเนียมสำหรับโครงสร้างภายนอกที่ช่วยในการเคลื่อนไหว เกรด 6061 ตัดและเชื่อมได้ง่าย เกรด 7075 แข็งแรงกว่าแต่ขึ้นรูปยากกว่า ทั้งสองเกรดมีน้ำหนักเบา ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอุปกรณ์สวมใส่
การชุบอะโนไดซ์และการชุบผิว
การชุบอะโนไดซ์เป็นการสร้างชั้นป้องกันบนอะลูมิเนียม ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอและช่วยให้สามารถเพิ่มสีสันได้ นอกจากนี้ยังช่วยป้องกันสนิมอีกด้วย พื้นผิวที่เรียบเนียนมีความสำคัญต่อความสะดวกสบายและความสะอาด การเพิ่มขั้นตอนพิเศษ เช่น การพ่นทรายหรือการขัดเงา จะช่วยให้พื้นผิวรู้สึกดียิ่งขึ้น
คาร์บอนไฟเบอร์และพลาสติกวิศวกรรม
ความท้าทายในการขึ้นรูปวัสดุ CFRP
วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงและแข็งมาก น้ำหนักเบา คุณสมบัติเหล่านี้เหมาะสำหรับอุปกรณ์พยุงแขนขาและโครงสร้างต่างๆ แต่ CFRP นั้นยากต่อการขึ้นรูป เส้นใยจะแตกเป็นชิ้นเล็กๆ และทำให้เครื่องมือทื่อเร็ว ฝุ่นจากการตัดต้องได้รับการจัดการอย่างระมัดระวัง และอาจเกิดการแยกชั้นได้ขณะเจาะ
อินเทอร์เฟซ PEEK, Delrin และ Nylon
พลาสติกวิศวกรรมมีหน้าที่แตกต่างกันไป PEEK เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ร้อนหรือปลอดเชื้อ Delrin รักษารูปทรงได้ดีและตัดง่าย ไนลอนช่วยดูดซับแรงกระแทกและการสั่นสะเทือน วัสดุเหล่านี้มักใช้ระหว่างชิ้นส่วนโลหะและตัวเครื่อง ช่วยลดน้ำหนักและเพิ่มความสบาย การเลือกวัสดุที่เหมาะสมส่งผลต่อต้นทุน ความง่ายในการตัด และการตกแต่งที่จำเป็น แต่ละประเภทมีข้อดีข้อเสียของตัวเอง
ชิ้นส่วนสำคัญของโครงสร้างภายนอกที่ผลิตด้วยเครื่องจักร CNC สำหรับโครงสร้างภายนอก
การผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างภายนอกด้วยเครื่อง CNC นั้นใช้ในการผลิตชิ้นส่วนหลักของหุ่นยนต์ที่ทำให้ระบบสวมใส่ได้ ข้อต่อ ตัวยึด ตัวเรือน และชิ้นส่วนโครงสร้างทั้งหมดล้วนมาจากกระบวนการนี้ แต่ละชิ้นต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่แม่นยำ โครงการ Indego แสดงให้เห็นถึงสิ่งนี้ได้เป็นอย่างดี วิศวกรใช้เครื่องจักร CNC และการพิมพ์ 3 มิติของ Protolabs ในระหว่างการพัฒนา พวกเขาใช้บริการ CNC ในการผลิตชิ้นส่วนยึดที่ใช้สำหรับการเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิค ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างโครงสร้างภายนอกของหุ่นยนต์ ความแม่นยำเดียวกันนี้ถูกนำมาใช้ในทุกส่วนของชิ้นงานที่เสร็จสมบูรณ์
ข้อต่อและกลไกการเชื่อมต่อ
ชุดบานพับและข้อต่อหมุน
ชุดบานพับและข้อต่อหมุนเป็นแกนหลักที่เคลื่อนไหวได้ของโครงสร้างภายนอกใดๆ ชิ้นส่วนเหล่านี้รับมือกับการเคลื่อนไหวและน้ำหนักอย่างต่อเนื่อง ข้อต่อสะโพกที่มีส่วนต่อประสานแบบลูกบอลและเบ้าต้องรองรับการงอ การเหยียด การกางออก และการหุบเข้า นอกจากนี้ยังรับน้ำหนักตัวด้วย ดังนั้นจึงต้องการความเสถียรของโครงสร้างสูงและมีการขยับน้อยมาก การใช้เครื่องจักร CNC ร่วมกับการสร้างแบบจำลอง CAD ช่วยให้วิศวกรสามารถออกแบบและตัดเบ้าให้พอดีที่สุด ส่วนประกอบลูกบอลสามารถผลิตได้ด้วยความคลาดเคลื่อนที่แคบมากถึงไม่กี่ไมโครเมตร เบ้าจะถูกกลึงให้ตรงกับความคลาดเคลื่อนเหล่านี้ การพอดีที่แน่นหนาช่วยลดการขยับในข้อต่อ ส่งผลให้การเคลื่อนไหวราบรื่น และตามมาด้วยประสิทธิภาพทางชีวกลศาสตร์ที่เชื่อถือได้
ข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนสำหรับการเคลื่อนไหวที่ราบรื่น
การควบคุมค่าความคลาดเคลื่อนเป็นสิ่งที่แยกแยะข้อต่อที่ดีออกจากข้อต่อที่ยอดเยี่ยม ตารางด้านล่างแสดงให้เห็นถึงสิ่งที่ส่วนประกอบต่างๆ ต้องการ
| ตัวแทน | ข้อกำหนดที่แม่นยำ | รายละเอียดการผลิต |
| ตัวลดฮาร์โมนิก | ความรีของพื้นผิวลูกเบี้ยว ≤0.005 มม. | ควบคุมการเสียรูปของข้อต่อแบบยืดหยุ่นผนังบางพิเศษ (ความหนาผนัง 0.2–0.8 มม.) ด้วยการเจียรละเอียด |
| ตัวลด RV | ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่ง ≤±0.01 มม. | ความคลาดเคลื่อนของรูปทรงฟันไซคลอยด์ที่ซับซ้อนและรูยึดหมุดมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับฐานหุ่นยนต์รับน้ำหนักมาก |
| แบริ่งลูกกลิ้งแบบไขว้ | ความกลม ≤0.003 มม.; ความหยาบผิว Ra ≤0.2 μm | รักษาความแม่นยำของรางนำไฟฟ้าได้แม้ในโครงสร้างผนังบาง |
| ที่อยู่อาศัยร่วมกัน | ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งรูหลายรู ≤0.02 มม. | สมดุลระหว่างน้ำหนักเบาและการออกแบบด้วยอลูมิเนียม 6061/7075 ที่แข็งแรงทนทาน |
| การควบคุมกระบวนการ | CPK > 1.33 สำหรับการผลิตปริมาณมาก | อุปกรณ์จับยึดเฉพาะทางสำหรับการควบคุมการเสียรูปของผนังบาง การวัดภายในเครื่องจักรและการชดเชยการสึกหรอ การควบคุมกระบวนการทางสถิติ (SPC) และการประมวลผลหลังการผลิต เช่น การชุบอะโนไดซ์และการเจียรละเอียด |
การขึ้นรูปด้วยเครื่อง CNC ที่มีความแม่นยำสูงยังช่วยสร้างตัวเรือนที่แม่นยำและเส้นทางที่ซับซ้อนสำหรับเซ็นเซอร์และสายไฟควบคุม ทำให้เซ็นเซอร์วัดแรงดันกระจายตัวได้อย่างสม่ำเสมอ เช่น เซ็นเซอร์ใต้ฝ่าเท้า การเคลื่อนไหวเล็กน้อยจะถูกตรวจจับได้ และการตอบสนองก็จะดีขึ้น การขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรหลายแกนที่มีความแม่นยำสูงสร้างชั้นป้องกันจากโลหะผสมอะลูมิเนียมและโพลีเมอร์ ชั้นเหล่านี้ถูกขึ้นรูปให้พอดีกับรูปทรงเรขาคณิตของข้อต่อเฉพาะ พวกมันปกป้องเซ็นเซอร์และหน่วยควบคุมที่ไวต่อความชื้นและความเสียหายจากสิ่งแวดล้อม สำหรับข้อต่อแบบลูกบอลและหมุดที่รับน้ำหนัก วิธีการตกแต่งผิว เช่น การเคลือบด้วยไอระเหยทางกายภาพ (Physical Vapor Deposition), การเคลือบด้วยไอระเหยทางเคมี (Chemical Vapor Deposition), การขัดเงา และการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรที่มีความแม่นยำสูง ช่วยลดการสึกหรอและแรงเสียดทาน การขัดเงาแบบกระจกเงาด้วยการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรที่มีความแม่นยำสูงและกระบวนการขัดถูช่วยลดข้อบกพร่องของพื้นผิว ซึ่งช่วยให้การเคลื่อนไหวของข้อต่อราบรื่นตลอดเวลา
โครงสร้างเฟรมและข้อต่อ
การเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยีเพื่อการลดน้ำหนัก
น้ำหนักเป็นสิ่งสำคัญในระบบสวมใส่ได้ ทุกกรัมส่งผลต่อความรู้สึกสบายของผู้ใช้และความเหนื่อยล้า การปรับแต่งโครงสร้างจะกำจัดวัสดุที่ไม่จำเป็นออกไป ผลลัพธ์ที่ได้คือโครงสร้างที่ยังคงความแข็งแรงแต่มีมวลลดลง การปรับแต่งนี้ทำงานร่วมกับการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักร วิศวกรจะจำลองเส้นทางการรับแรงก่อน จากนั้นจึงตัดส่วนที่ไม่รับแรงออกไป รูปทรงสุดท้ายมักดูเป็นธรรมชาติ โดยจะรับแรงตามแนวเส้นแรงแทนที่จะเป็นรูปทรงเรขาคณิตแบบง่ายๆ
ผนังบางและรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน
ชิ้นส่วนผนังบางและรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนผลักดันขีดจำกัดของการตัดเฉือน คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยลดน้ำหนักโดยไม่ลดทอนความแข็งแรง แต่ก็ทำให้เกิดการงอตัวระหว่างการตัด อุปกรณ์จับยึดแบบพิเศษช่วยยึดผนังบางให้อยู่กับที่ การวัดภายในเครื่องช่วยตรวจจับความเบี่ยงเบนได้ทันที การชดเชยการสึกหรอช่วยให้เครื่องมือคมและแม่นยำ โครงสร้าง CNC แบบชิ้นเดียวช่วยขจัดข้อต่อและตัวยึด ซึ่งช่วยลดน้ำหนักลงอีกและเพิ่มความแข็งแรงโดยรวม โครงสร้างเฟรมที่สวมใส่ได้ได้รับประโยชน์จากแนวทางนี้ การออกแบบให้ความรู้สึกเบาบนร่างกาย และยังใช้งานได้นานขึ้นภายใต้แรงกดซ้ำๆ
ตัวยึด ตัวเรือน และตัวเชื่อมต่อ
อินเทอร์เฟซที่ออกแบบมาให้พอดีกับกายวิภาคของมนุษย์
ตัวยึดและข้อต่อต้องพอดีกับร่างกายมนุษย์ ผู้ใช้แต่ละคนมีรูปร่างที่แตกต่างกัน อินเทอร์เฟซที่ออกแบบมาเฉพาะบุคคลช่วยแก้ปัญหานี้ได้ การตัดด้วยเครื่อง CNC จะตัดตัวยึดแต่ละชิ้นให้เข้ากับผู้สวมใส่ ซึ่งช่วยปรับปรุงหลักสรีรศาสตร์และลดจุดกดทับ ตัวเรือนข้อต่อแบบปรับได้ก็ใช้หลักการเดียวกัน โดยจะห่อหุ้มข้อต่อและปกป้องกลไกภายใน ตัวเรือนข้อต่อสะโพก/เข่าต้องการรูปทรงที่แม่นยำ การสวมใส่ที่ไม่พอดีจะทำให้รู้สึกไม่สบายและจำกัดการเคลื่อนไหว การสวมใส่ที่พอดีจะให้ความรู้สึกเป็นธรรมชาติ ผู้ใช้จะลืมไปเลยว่ามีอุปกรณ์อยู่
เม็ดมีดเกลียวและคุณสมบัติการยึด
เกลียวและส่วนประกอบยึดต่างๆ ช่วยให้ทุกอย่างอยู่รวมกัน รายละเอียดเล็กๆ เหล่านี้เป็นตัวกำหนดว่าอุปกรณ์จะแน่นหรือหลวม การตัดด้วยเครื่อง CNC จะตัดเกลียวด้วยระยะห่างและความลึกที่แม่นยำ นอกจากนี้ยังเจาะรูขวางและกัดพื้นผิวเรียบในขั้นตอนเดียวกัน ทำให้ทุกส่วนประกอบอยู่ในแนวเดียวกัน ตัวยึดแอคชูเอเตอร์ต้องการการดูแลในระดับนี้ เกลียวที่ไม่ตรงแนวอาจเสียหายได้ภายใต้แรงกด เกลียวที่ตัดอย่างดีจะใช้งานได้หลายพันรอบ แอคชูเอเตอร์จะยึดแน่น ระบบทั้งหมดจึงมีความน่าเชื่อถือ
ข้อดีของการผลิตโครงสร้างภายนอกด้วยเครื่อง CNC
การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ที่มีความแม่นยำสูงและสามารถทำซ้ำได้
บรรลุถึงความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวด
ค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดจะเป็นตัวกำหนดว่าอุปกรณ์สวมใส่จะเคลื่อนไหวได้อย่างราบรื่นหรือติดขัด การใช้เครื่องจักร CNC ที่มีความแม่นยำสูงนั้นให้ค่าความคลาดเคลื่อนที่วิธีการอื่นทำไม่ได้ การเจียรให้ได้ความคลาดเคลื่อนทั่วไปที่ ±0.005 มม. และดีที่สุดที่ ±0.001 มม. การกัด CNC ให้ค่าความคลาดเคลื่อนทั่วไปที่ ±0.025 มม. และดีที่สุดที่ ±0.005 มม. การตัดด้วยลวด EDM ให้ค่าความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำยิ่งกว่าที่ ±0.0001 นิ้ว (0.0025 มม.) หรือดีกว่านั้น ตัวเลขเหล่านี้มีความสำคัญต่อข้อต่อและฐานยึดของตัวกระตุ้น รูที่หลวมจะทำให้การจัดแนวเสีย รูที่แม่นยำจะช่วยให้ทุกอย่างทำงานได้อย่างถูกต้อง
ความสม่ำเสมอตลอดรอบการผลิต
ความสม่ำเสมอคือสิ่งที่แยกงานอดิเรกออกจากผลิตภัณฑ์จริง ทุกชิ้นต้องเหมือนกับชิ้นแรก การทำงานอัตโนมัติด้วยเครื่อง CNC ช่วยให้บรรลุเป้าหมายนี้ เครื่องจักรทำงานตามโปรแกรมเดียวกันทุกรอบ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงจากมนุษย์ ความสม่ำเสมอนี้ช่วยให้การผลิตโครงสร้างภายนอกด้วยเครื่อง CNC สามารถขยายขนาดจากต้นแบบชิ้นเดียวไปสู่การผลิตเต็มรูปแบบ ผู้ซื้อจะได้รับรูปทรงและขนาดที่เหมือนกันทุกประการในทุกชุดการผลิต
รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและอิสระในการออกแบบ
ทรงผมอันเดอร์คัต ทรงผมคอนทัวร์ และทรงผมธรรมชาติ
การตัดเฉือนแบบ 5 แกนพร้อมกันเต็มรูปแบบ (Full 5-axis simultaneous machining) เคลื่อนที่ทั้งห้าแกนพร้อมกัน ทำให้สามารถสร้างชิ้นงานที่มีส่วนเว้าและพื้นผิวโค้งได้ วิศวกรชาวอิตาลีได้ร่วมงานกับ Lewei Precision ในการสร้างโครงกระดูกภายนอกแบบพาสซีฟสำหรับทั้งร่างกายโดยใช้วิธีนี้ เครื่องมือจะเข้าถึงชิ้นงานจากหลายมุมในการตั้งค่าเพียงครั้งเดียว ข้อผิดพลาดสะสมจากการปรับตำแหน่งจึงหายไป ทำให้สามารถสร้างรูปทรงอินทรีย์ที่สอดคล้องกับกายวิภาคของมนุษย์ได้
การสร้างต้นแบบและการวนซ้ำอย่างรวดเร็ว
เครื่องจักร CNC และการพิมพ์ 3 มิติ มักทำงานร่วมกัน โครงการ Indego ใช้ทั้งสองอย่างในระหว่างการพัฒนา วิศวกรใช้เครื่องจักร CNC สำหรับการสร้างอุปกรณ์จับยึดและชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง ส่วนการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing) จัดการกับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและการปรับแต่ง การผสมผสานนี้ช่วยเร่งกระบวนการพัฒนา นักออกแบบทดสอบชิ้นส่วนโลหะจริงตั้งแต่เนิ่นๆ พวกเขาตรวจพบปัญหาได้ก่อนที่จะต้องผลิตเครื่องมือจริง
ความหลากหลายของวัสดุและการตกแต่งพื้นผิว
โลหะ พลาสติก และวัสดุผสม
เครื่อง CNC สามารถขึ้นรูปวัสดุได้หลากหลายชนิด อลูมิเนียม สแตนเลส ไทเทเนียม ทองเหลือง ทองแดง และเหล็กกล้าชุบแข็ง ล้วนสามารถขึ้นรูปได้ดี แต่ละชนิดมีน้ำหนักและความแข็งแรงแตกต่างกัน ตารางด้านล่างแสดงให้เห็นว่าเครื่อง CNC มีประสิทธิภาพเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing) อย่างไร
| Category | CNC Machining | การผลิตแบบเติม |
| ความแข็งแรงทางกล | ชิ้นส่วนที่แข็งแรงและหนาแน่น ผลิตจากวัสดุเนื้อแข็ง | การยึดติดแบบหลายชั้นทำให้เกิดจุดอ่อน |
| ค่าความคลาดเคลื่อน | แน่นและสม่ำเสมอมาก | ปานกลาง; แตกต่างกันไปตามเทคโนโลยี |
| พื้นผิว | เรียบเนียน พร้อมสำหรับการประกอบ | ภาพค่อนข้างหยาบ อาจต้องปรับแต่งเพิ่มเติมหลังการถ่ายทำ |
| scalability | ปรับขนาดได้อย่างราบรื่นจนถึงระดับการผลิตเต็มรูปแบบ | เหมาะที่สุดสำหรับการวิ่งปริมาณน้อย |
| ตัวเลือกวัสดุ | มีให้เลือกหลากหลาย รวมถึงไทเทเนียม | มีข้อจำกัดในโลหะบางชนิด |
| ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง | หนาแน่นเต็มที่ ไม่มีโครงสร้างค้ำยัน | อาจต้องผ่านกระบวนการให้ความร้อน |
| ขนาดส่วนหนึ่ง | ไม่จำกัดด้วยขนาดของห้องสร้างชิ้นงาน | ข้อจำกัดของขนาดห้องสร้างชิ้นงาน |
| ทนความร้อน | มีความเสถียรที่อุณหภูมิสูง | ความเสี่ยงต่อการเสียรูปเนื่องจากความร้อน |
ผิวสำเร็จแบบกลึงเทียบกับผิวสำเร็จแบบขัดเงา
ความเรียบของพื้นผิวมีผลต่อความสบายและสุขอนามัย พื้นผิวที่ผ่านการกลึงแบบไม่ขัดเงาเหมาะสำหรับชิ้นส่วนยึดภายในและตัวเรือน ส่วนพื้นผิวที่ขัดเงาเหมาะสำหรับจุดที่สัมผัสกับผิวหนัง การกลึงด้วยเครื่อง EDM แบบกระจกเงาให้ความละเอียด ±0.00005 นิ้ว (0.0013 มม.) หรือดีกว่านั้น ความเรียบระดับนี้ช่วยลดแรงเสียดทานและการสึกหรอ นอกจากนี้ยังทำให้ทำความสะอาดได้ง่ายขึ้นสำหรับการใช้งานทางการแพทย์
ข้อควรพิจารณาในการออกแบบสำหรับการขึ้นรูปโครงสร้างภายนอกด้วยเครื่อง CNC
การสร้างสมดุลระหว่างความแม่นยำและต้นทุน
ค่าความคลาดเคลื่อนส่งผลต่อความพอดีและความรู้สึกของอุปกรณ์สวมใส่ ข้อต่อที่หลวมจะโยกเยกและทำให้รู้สึกไม่สบาย ข้อต่อที่แน่นจะเคลื่อนไหวได้อย่างราบรื่นและรู้สึกเป็นธรรมชาติ แต่ค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบลงจะมีต้นทุนสูงขึ้น เพราะเครื่องจักรทำงานช้าลง เครื่องมือสึกหรอเร็วขึ้น และการตรวจสอบใช้เวลานานขึ้น วิศวกรต้องหาจุดที่เหมาะสมที่สุด ส่วนประกอบที่สำคัญ เช่น รูข้อต่อ จำเป็นต้องมีข้อกำหนดที่เข้มงวดที่สุด ส่วนประกอบที่ไม่สำคัญสามารถหลวมกว่าได้ ความสมดุลนี้จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์มีความปลอดภัยโดยไม่เกินงบประมาณ
แนวปฏิบัติที่ดีที่สุดของ GD&T
GD&T บอกช่างเครื่องว่าอะไรคือสิ่งที่สำคัญจริงๆ มันกำหนดจุดอ้างอิง การควบคุมคุณลักษณะ และความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ GD&T ที่ดีเริ่มต้นด้วยการกำหนดจุดอ้างอิงที่ชัดเจนโดยการเลือกพื้นผิวที่เสถียร ใช้ค่าความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งสำหรับรูปแบบรู และการควบคุมรูปทรงสำหรับพื้นผิวโค้ง หลีกเลี่ยงการกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนสูงเกินไปสำหรับคุณลักษณะที่ไม่ส่งผลต่อการทำงาน วิธีนี้จะทำให้การตรวจสอบง่ายขึ้นและลดของเสีย เป้าหมายคือการสื่อสารเจตนาในการออกแบบโดยไม่เพิ่มต้นทุนที่ไม่จำเป็น
ค่านิยมของ Ra เพื่อความสะดวกสบายและสุขอนามัย
พื้นผิวของอุปกรณ์มีผลต่อความรู้สึกที่อุปกรณ์สัมผัสกับผิวหนัง พื้นผิวที่หยาบจะระคายเคืองผิวและดักจับแบคทีเรีย ในขณะที่พื้นผิวเรียบจะให้ความรู้สึกดีกว่าและทำความสะอาดง่ายกว่า ค่า Ra คือค่าที่วัดความหยาบเฉลี่ยของพื้นผิว ค่า Ra ที่ต่ำกว่าหมายถึงพื้นผิวที่เรียบกว่า ตารางด้านล่างแสดงข้อกำหนดทั่วไป
| การใช้งาน | รา เรนจ์ | หมายเหตุ : |
| จุดสัมผัสผิวหนัง | ราต่ำ | สัมผัสเรียบลื่น ทำความสะอาดง่าย |
| วงเล็บภายใน | ราปานกลาง | ใช้งานได้ปกติ ไม่เคยถูกดัดแปลง |
| อินเทอร์เฟซร่วม | ราต่ำ | ช่วยลดการเสียดสีและการสึกหรอ |
การประมวลผลหลังการถ่ายภาพเพื่อใช้ในทางการแพทย์และอุตสาหกรรม
โครงสร้างภายนอกทางการแพทย์ต้องการการดูแลเป็นพิเศษ การขัดเงาช่วยลบรอยเครื่องมือและสร้างพื้นผิวที่ถูกสุขอนามัย การชุบอะโนไดซ์จะเพิ่มชั้นป้องกันบนอะลูมิเนียม การพ่นทรายจะให้ลักษณะพื้นผิวด้านที่สม่ำเสมอ สำหรับหน่วยงานอุตสาหกรรม อาจข้ามขั้นตอนการตกแต่งและเน้นที่ความทนทานต่อการสึกหรอแทน การประมวลผลหลังการผลิตที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับสถานที่ที่จะนำอุปกรณ์ไปใช้
เวลาในการติดตั้งและการเปลี่ยนเครื่องมือ
ทุกขั้นตอนการตั้งค่าเพิ่มต้นทุน เพราะเครื่องจักรต้องหยุดทำงาน ผู้ปฏิบัติงานต้องจัดตำแหน่งชิ้นส่วนใหม่ และความแม่นยำอาจคลาดเคลื่อนได้ การใช้เครื่องจักร 5 แกนช่วยลดขั้นตอนการตั้งค่า เนื่องจากชิ้นส่วนจะถูกยึดไว้กับที่ การเปลี่ยนเครื่องมือที่น้อยลงยังช่วยประหยัดเวลา ชิ้นส่วนที่ออกแบบมาอย่างดีต้องการขั้นตอนการทำงานน้อยลง ช่วยลดแรงงานและชั่วโมงการทำงานของเครื่องจักร การออกแบบเพื่อการผลิตหมายถึงการคิดถึงเรื่องนี้ตั้งแต่เนิ่นๆ
ผลกระทบของการเลือกวัสดุต่อต้นทุน
การเลือกวัสดุส่งผลต่อต้นทุนในสองด้าน ราคาวัตถุดิบแตกต่างกันอย่างมาก ไทเทเนียมมีราคาสูงกว่าอะลูมิเนียม ความสามารถในการขึ้นรูปก็มีความสำคัญเช่นกัน วัสดุแข็งทำให้เครื่องมือสึกหรอเร็วและตัดได้ช้ากว่า แบบจำลองการประมาณต้นทุนสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างภายนอกของมือใช้ประเภทวัสดุเป็นข้อมูลป้อนเข้า โดยจะรวมต้นทุนวัสดุ แรงงาน การบำรุงรักษาเครื่องจักร ค่าเสื่อมราคา และเวลาในการผลิต การเลือกวัสดุที่เหมาะสมจะสร้างสมดุลระหว่างความแข็งแรง น้ำหนัก และงบประมาณ เป้าหมายคือความทนทานโดยไม่ใช้จ่ายเกินงบ
เลือกใช้ NOBLE สำหรับงานกลึง CNC โครงสร้างภายนอก (Exoskeleton)
บริการครบวงจร ตั้งแต่การออกแบบจนถึงการประกอบ
NOBLE ทำงานกับโลหะและพลาสติก แต่เราไม่ได้แค่ตัดชิ้นส่วนเท่านั้น เราดูแลตั้งแต่การออกแบบ การสร้างต้นแบบ การผลิต และการประกอบ ทีมงานเดียวจัดการทุกอย่างตั้งแต่ต้นจนจบ ซึ่งช่วยประหยัดเวลาและลดข้อผิดพลาด การสื่อสารชัดเจนตั้งแต่ภาพร่างแรกจนถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
ระบบสวมใส่ได้นั้นต้องการชิ้นส่วนยึด ตัวยึดมอเตอร์ และตัวเรือนอิเล็กทรอนิกส์ที่ประกอบเข้าด้วยกันได้อย่างลงตัว NOBLE ผลิตชิ้นส่วนทั้งหมดนี้ในโรงงานของเราเอง เราควบคุมความคลาดเคลื่อนอย่างเข้มงวดตลอดทั้งระบบ อุปกรณ์ที่เสร็จสมบูรณ์จึงเคลื่อนไหวได้อย่างราบรื่น ทุกส่วนประกอบตรงกับแบบดั้งเดิม การประกอบจึงสำเร็จได้ในครั้งแรก
ISO 9001:2015 และ ISO 13485:2016
การรับรองมาตรฐานมีความสำคัญสำหรับชิ้นส่วนที่สวมใส่บนร่างกาย NOBLE ได้รับมาตรฐาน ISO 9001:2015 สำหรับการจัดการคุณภาพทั่วไป และ ISO 13485:2016 สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ มาตรฐานนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับระบบหุ่นยนต์สวมใส่ได้ ครอบคลุมการควบคุมการออกแบบ การผลิต และการตรวจสอบขั้นสุดท้าย
ISO 13485 ไม่ใช่ข้อกำหนดทางกฎหมายสำหรับซัพพลายเออร์ทุกราย แต่เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมระดับโลกที่ผู้ผลิตหุ่นยนต์ทางการแพทย์คาดหวัง มาตรฐานนี้แสดงให้เห็นว่าพันธมิตรดำเนินระบบคุณภาพด้วยกระบวนการผลิตที่ควบคุมได้ ตรวจสอบย้อนกลับได้ และผ่านการรับรอง
แต่ละภูมิภาคมีกฎระเบียบที่แตกต่างกัน ตารางด้านล่างแสดงสิ่งที่พันธมิตรต้องการสำหรับงานด้านการแพทย์
| การรับรอง / มาตรฐาน | ภูมิภาค | มาตรฐานที่จำเป็น |
| ISO.13485 | เหตุการณ์ที่ | ระบบบริหารคุณภาพที่ได้รับการรับรอง พารามิเตอร์ที่ผ่านการตรวจสอบ และบันทึกประวัติอุปกรณ์ |
| อย. 21 CFR ตอนที่ 820 | ประเทศสหรัฐอเมริกา | การตรวจสอบย้อนกลับการออกแบบ, การตรวจสอบความถูกต้องของกระบวนการ (IQ/OQ/PQ), การตรวจสอบย้อนกลับล็อต |
| สหภาพยุโรป MDR 2017/745 | ยุโรป | เอกสารทางเทคนิค ใบรับรองวัสดุ การจัดการความเสี่ยง (ISO 14971) |
| พีเอ็มดีเอ / เอ็มเอชแอลวี | ญี่ปุ่น | การจดทะเบียนผู้ผลิต ใบรับรองที่สอดคล้องกับมาตรฐาน JIS |
| TGA | ออสเตรเลีย | หลักการสำคัญ สรุปความเข้ากันได้ทางชีวภาพ |
NOBLE ตรงตามมาตรฐานเหล่านี้ ชิ้นส่วนของคุณจึงผ่านการตรวจสอบได้เร็วขึ้น
อุตสาหกรรมที่เราให้บริการ
การใช้งานทางการแพทย์
โครงสร้างภายนอกทางการแพทย์ช่วยให้ผู้ป่วยฟื้นฟูการเคลื่อนไหวหลังจากได้รับบาดเจ็บหรือเจ็บป่วย อุปกรณ์เหล่านี้ต้องการข้อต่อที่แม่นยำและจุดสัมผัสที่สะดวกสบาย NOBLE ผลิตชิ้นส่วนที่ตอบโจทย์ทั้งสองข้อนี้ พื้นผิวเรียบช่วยป้องกันการระคายเคืองผิวหนังเมื่อสวมใส่เป็นเวลานาน ความคลาดเคลื่อนที่แคบช่วยให้การเคลื่อนไหวของข้อต่อคงที่และเป็นธรรมชาติ ผลลัพธ์ที่ได้คืออุปกรณ์ที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ซึ่งช่วยสนับสนุนการฟื้นตัว
โครงสร้างภายนอกที่ใช้ในทางการแพทย์ก็ต้องเผชิญกับความต้องการเช่นเดียวกัน คือต้องผ่านกระบวนการฆ่าเชื้อและการใช้งานซ้ำ เราจึงไว้วางใจพันธมิตรที่ได้รับการรับรองและมีกระบวนการที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว เพื่อให้มั่นใจว่าแต่ละหน่วยเป็นไปตามข้อกำหนด
การใช้งานด้านอุตสาหกรรมและการทหาร
โครงสร้างภายนอกสำหรับงานอุตสาหกรรมช่วยลดความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บในโรงงาน คนงานสวมใส่เพื่อยกของหนักโดยไม่เหนื่อยล้า รุ่นที่ใช้ในกองทัพช่วยให้ทหารขนอุปกรณ์ไปในระยะทางไกลได้ ทั้งสองแบบต้องการชิ้นส่วนที่แข็งแรง น้ำหนักเบา และทนทานต่อการใช้งานหนัก NOBLE ใช้อลูมิเนียมและไทเทเนียมสำหรับงานเหล่านี้ รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนจากการปรับปรุงการออกแบบไม่ใช่ปัญหา ผลลัพธ์ที่ได้คือโครงสร้างที่แข็งแรงแต่ไม่ทำให้ผู้ใช้งานรู้สึกหนัก
แนวทางการทำงานแบบครบวงจรของเรา
การสนับสนุนการออกแบบและการสร้างต้นแบบ
การออกแบบที่ดีช่วยลดต้นทุนในภายหลัง NOBLE ช่วยให้วิศวกรเลือกวัสดุและคุณสมบัติสำหรับการตัด เราพิจารณาความคลาดเคลื่อน ความต้องการในการตกแต่ง และปัจจัยที่ส่งผลต่อต้นทุนตั้งแต่เนิ่นๆ การสร้างต้นแบบจึงทำได้อย่างรวดเร็ว คุณจะได้รับชิ้นส่วนจริงเพื่อทดสอบความพอดีและการทำงานก่อนการผลิตเต็มรูปแบบ ซึ่งจะช่วยตรวจจับปัญหาได้ในขณะที่การแก้ไขทำได้ง่ายและรวดเร็ว
การผลิต การประกอบ และการประกันคุณภาพ
หลังจากได้รับการอนุมัติแบบแล้ว เราจะเริ่มกระบวนการผลิต เครื่องจักรของเราทำงานตามโปรแกรมเดียวกันทุกรอบ ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นจะตรงกับชิ้นแรก เราตรวจสอบทุกชิ้นก่อนประกอบ จากนั้นเราประกอบทุกอย่างเข้าด้วยกันและตรวจสอบหน่วยสุดท้าย บันทึกคุณภาพจะอยู่กับทุกคำสั่งซื้อ ซึ่งทำให้คุณสามารถตรวจสอบย้อนกลับได้อย่างครบถ้วนตั้งแต่สต็อกวัตถุดิบจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
การผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างภายนอกด้วยเครื่อง CNC นั้นให้ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ ทนทาน และน้ำหนักเบา ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับโครงสร้างภายนอกทางการแพทย์และอุตสาหกรรม การเลือกวัสดุ การตัดสินใจด้านการออกแบบ และการเลือกกระบวนการ ล้วนส่งผลต่อประสิทธิภาพและต้นทุน ไม่มีวิธีการใดเทียบได้กับความแม่นยำ ความสม่ำเสมอ และอิสระในการออกแบบของการทำงานด้วยเครื่อง CNC นั่นคือเหตุผลที่การเลือกพันธมิตรที่เข้าใจทั้งความต้องการด้านการผลิตด้วยเครื่อง CNC และการใช้งานหุ่นยนต์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในอนาคต การผลิตแบบไฮบริด การเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางการตัดเฉือนด้วย AI และวัสดุขั้นสูงจะช่วยลดน้ำหนักและเพิ่มคุณภาพพื้นผิว คุณพร้อมที่จะสร้างโครงสร้างภายนอกชิ้นต่อไปของคุณแล้วหรือยัง? ติดต่อ NOBLE เพื่อพูดคุยเกี่ยวกับความต้องการด้านการผลิตด้วยเครื่อง CNC ของคุณได้แล้ววันนี้
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการขึ้นรูปโครงสร้างภายนอกด้วยเครื่อง CNC
การผลิตโครงสร้างภายนอกด้วยเครื่อง CNC นั้นใช้สำหรับอะไร?
กระบวนการนี้ผลิตชิ้นส่วนที่จำเป็นสำหรับหุ่นยนต์สวมใส่ได้ ข้อต่อ โครง เฟรม และตัวเรือน ล้วนมาจากกระบวนการนี้ อุปกรณ์ทางการแพทย์ใช้เพื่อช่วยให้ผู้คนฟื้นตัวและเคลื่อนไหวได้ ระบบอุตสาหกรรมและระบบทางทหารใช้เพื่อขนส่งสิ่งของและป้องกันการบาดเจ็บ วิธีการนี้ให้ความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำและผลลัพธ์ที่คงที่ทุกครั้ง
วัสดุชนิดใดเหมาะสมที่สุดสำหรับชิ้นส่วนของโครงสร้างภายนอก?
ขึ้นอยู่กับลักษณะงาน ไทเทเนียมเกรด 5 และเกรด 23 เหมาะสำหรับข้อต่อรับน้ำหนัก อลูมิเนียม 6061 และ 7075 เหมาะสำหรับโครงสร้าง คาร์บอนไฟเบอร์ช่วยลดน้ำหนักแต่ตัดยาก พลาสติกอย่าง PEEK และ Delrin เหมาะสำหรับส่วนเชื่อมต่อและช่วยดูดซับแรงกระแทก การเลือกใช้วัสดุแต่ละแบบส่งผลต่อต้นทุน ความง่ายในการตัด และความต้องการในการตกแต่ง
เหตุใดการกลึง 5 แกนจึงดีกว่าการกลึง 3 แกนสำหรับโครงสร้างภายนอก (exoskeletons)?
เครื่องจักร 5 แกนสามารถตัดชิ้นส่วนรูปทรงต่างๆ ได้ในการตั้งค่าเพียงครั้งเดียว ชิ้นส่วนจะถูกยึดไว้แน่น ทำให้ข้อผิดพลาดจากการเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนหมดไป การทำงานด้วยเครื่องจักร 3 แกนต้องใช้การตั้งค่าหลายครั้ง และข้อผิดพลาดในการเรียงซ้อนอาจทำให้รูเจาะอยู่นอกค่าความคลาดเคลื่อน เครื่องจักร 5 แกนยังสามารถตัดส่วนที่เว้าและช่องกลวงที่เครื่องจักรแบบง่ายๆ ทำไม่ได้อีกด้วย
การควบคุมค่าความคลาดเคลื่อนด้วยเครื่อง CNC สำหรับโครงสร้างภายนอกสามารถทำได้เข้มงวดแค่ไหน?
การเจียรให้ได้ความแม่นยำ ±0.005 มม. โดยทั่วไป และ ±0.001 มม. การกัด CNC ให้ความแม่นยำ ±0.025 มม. โดยทั่วไป และ ±0.005 มม. การตัดด้วยลวด EDM ให้ความแม่นยำยิ่งกว่าที่ ±0.0001 นิ้ว หรือดีกว่านั้น ข้อต่อและฐานยึดแอคชูเอเตอร์ต้องการความแม่นยำระดับนี้เพื่อให้การเคลื่อนไหวราบรื่นและการจัดแนวถูกต้อง
การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC และการพิมพ์ 3 มิติ สามารถใช้งานร่วมกันได้หรือไม่?
ใช่ และพวกเขามักจะทำเช่นนั้น โครงการ Indego ใช้ทั้งสองอย่างในระหว่างการพัฒนา CNC ผลิตอุปกรณ์จับยึดและชิ้นส่วนโลหะที่มีความแม่นยำสูง ส่วนการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing) ใช้สำหรับรูปทรงที่ซับซ้อนและงานสั่งทำพิเศษ การผสมผสานนี้ช่วยเร่งการทดสอบและช่วยให้นักออกแบบได้ทดลองใช้ชิ้นส่วนจริงก่อนเริ่มการผลิตเต็มรูปแบบ
โครงสร้างภายนอกทางการแพทย์ต้องการพื้นผิวแบบใด?
จุดที่สัมผัสกับผิวหนังจำเป็นต้องมีค่า Ra ต่ำ เพื่อความสบายและทำความสะอาดง่าย ส่วนประกอบภายในสามารถใช้การขัดเงาระดับปานกลางได้ เนื่องจากไม่มีใครสัมผัส ส่วนรอยต่อต่างๆ ก็จำเป็นต้องมีค่า Ra ต่ำเช่นกัน เพื่อลดแรงเสียดทานและการสึกหรอ การขัดเงา การชุบอะโนไดซ์ และการพ่นทราย เป็นขั้นตอนหลังการผลิตที่นิยมใช้กับอุปกรณ์ทางการแพทย์
คู่ค้าด้านการผลิตชิ้นส่วนควรมีใบรับรองอะไรบ้าง?
สำหรับระบบการจัดการคุณภาพทั่วไป มองหามาตรฐาน ISO 9001:2015 ส่วนมาตรฐาน ISO 13485:2016 มีความสำคัญมากที่สุดสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ ครอบคลุมการควบคุมการออกแบบ การผลิต และการตรวจสอบ นอกจากนี้ กฎระเบียบระดับภูมิภาค เช่น FDA 21 CFR Part 820 และ EU MDR 2017/745 อาจมีผลบังคับใช้ด้วย มาตรฐานเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าคู่ค้าดำเนินงานในโรงงานที่มีการควบคุมและตรวจสอบย้อนกลับได้
ฉันจะลดต้นทุนการผลิตโครงสร้างภายนอกด้วยเครื่อง CNC ได้อย่างไร?
ลดจำนวนการตั้งค่าและการเปลี่ยนเครื่องมือ การกลึงห้าแกนช่วยให้ชิ้นงานยึดแน่น ซึ่งช่วยประหยัดเวลาและแรงงาน เลือกวัสดุที่สมดุลระหว่างความแข็งแรง น้ำหนัก และความสามารถในการกลึง ลดค่าความคลาดเคลื่อนในชิ้นส่วนที่ไม่สำคัญ การออกแบบที่ดีเพื่อการผลิตช่วยลดต้นทุนโดยไม่ลดทอนความแม่นยำในส่วนที่สำคัญ
