Thiết bị y tế và bộ phận cấy ghép

Công nghệ gia công chính xác cho Thiết bị y tế và Bộ phận cấy ghép, với khả năng kiểm soát độ chính xác ở cấp độ micron, khả năng hình thành các hình học phức tạp và khả năng lặp lại quy trình ổn định, đã trở thành công nghệ hỗ trợ cốt lõi để sản xuất thiết bị y tế và các bộ phận cấy ghép. Các thành phần này liên quan trực tiếp đến độ chính xác của chẩn đoán y tế, độ an toàn của quy trình phẫu thuật và khả năng tương thích lâu dài của thiết bị cấy ghép với cơ thể con người. Quy trình sản xuất của chúng phải đồng thời đáp ứng hiệu suất cơ học, khả năng tương thích sinh học và các yêu cầu quy định nghiêm ngặt của ngành, khiến nó trở thành một lĩnh vực phụ quan trọng trong lĩnh vực sản xuất y tế cao cấp.

Danh mục công nghệ

Thiết bị y tế được gia công bằng CNC và Bộ phận cấy ghép bao gồm hai loại chính: "không thể cấy ghép" và "có thể cấy ghép". Cái trước là lõi chức năng của các thiết bị y tế, trong khi cái sau là "bộ phận hỗ trợ sự sống" thay thế mô người bị hư hỏng. Trong lĩnh vực thiết bị chẩn đoán, độ chính xác của nó quyết định độ ổn định hoạt động của vòng bi quay CT và độ đồng đều từ trường của cuộn dây MRI; trong lĩnh vực cấy ghép, độ chính xác hình học của nó ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của khớp nhân tạo và hiệu quả tích hợp xương của cấy ghép nha khoa. Dữ liệu cho thấy các bộ phận cấy ghép được sản xuất bằng gia công chính xác CNC có tỷ lệ biến chứng lâm sàng thấp hơn hơn 60% so với các bộ phận được sản xuất bằng phương pháp truyền thống, đồng thời tăng tỷ lệ nội địa hóa của các bộ phận cốt lõi cho thiết bị y tế cao cấp lên 45%.

Đặc tính vật liệu chính và khả năng tương thích gia công

Lựa chọn vật liệu là bước chính trong quá trình gia công CNC của Thiết bị y tế và Bộ phận cấy ghép. Nó phải đồng thời đáp ứng ba yêu cầu chính: an toàn sinh học, khả năng tương thích cơ học và tính khả thi khi gia công. Các vật liệu chủ đạo và đặc tính tương thích của chúng như sau:

1. Vật liệu kim loại: Chất mang lõi cho cấy ghép

- Hợp kim Titan (loại Ti-6Al-4V và ELI): Là vật liệu được ưa chuộng cho cấy ghép chỉnh hình và nha khoa, nó có độ bền kéo 860MPa và mật độ chỉ 4,5g/cm³, kết hợp độ bền cao với ưu điểm nhẹ. Hơn nữa, nó thể hiện khả năng tương thích sinh học tuyệt vời, tạo thành mối liên kết ổn định với xương người. Trong quá trình gia công CNC, phải sử dụng các dụng cụ được phủ kim cương (tốc độ mài mòn ≤5μm/h), kết hợp với tốc độ trục chính 8000-12000 vòng/phút, để tránh các vấn đề dính dụng cụ do tính dẫn nhiệt kém của vật liệu, đảm bảo độ chính xác của ren và bề mặt.

- Hợp kim Cobalt-Chromium (CoCrMo): Thích hợp cho các thành phần giao diện ma sát của khớp nhân tạo, khả năng chống mài mòn gấp ba lần so với hợp kim titan và khả năng chống ăn mòn đạt tiêu chuẩn ISO 10993. Máy công cụ CNC năm trục, thông qua gia công góc tiếp xúc dụng cụ không đổi, có thể kiểm soát độ nhám bề mặt đến Ra 0,4μm, giảm việc tạo ra các hạt mài mòn trong quá trình chuyển động của khớp.

- Thép không gỉ 316L: Dùng làm thành phần trục của dụng cụ phẫu thuật và các đầu nối cho thiết bị lọc máu. Với hàm lượng carbon ≤0,03%, sau khi gia công CNC và xử lý thụ động, một lớp bảo vệ oxit ổn định được hình thành, mang lại khả năng chống ăn mòn chất lỏng cơ thể trong hơn 10 năm. Trong quá trình gia công, mâm cặp từ tính được sử dụng để kẹp không phá hủy, cùng với chất làm mát cấp y tế để tránh nhiễm bẩn bề mặt.

2. Vật liệu polymer: Ưu tiên cho các thành phần chức năng

- PEEK (Polyetheretherketone): Đặc tính thấu xạ của nó khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các thiết bị hàn cột sống, tránh nhiễu từ các thiết bị cấy ghép kim loại trong chẩn đoán hình ảnh sau phẫu thuật. Gia công CNC sử dụng thiết bị hấp phụ chân không (độ chính xác định vị ≤±2μm) và vi cắt (độ sâu cắt ≤0,05mm) kiểm soát biến dạng nhiệt của vật liệu, đảm bảo độ chính xác khớp giữa các đốt sống của thiết bị nhiệt hạch.

- PTFE (polytetrafluoroethylene): dùng làm piston ống tiêm và đệm kín ống. Trong quá trình tiện CNC, tốc độ tiến dao cần giảm xuống 0,01-0,03 mm/vòng để đạt được độ chính xác bề mặt Ra<0,2μm, giảm dư lượng thuốc và lực cản đẩy.