为了能够在瑞士经济高效地生产出高质量的钛合金非专利骨植入系统,Genostis 依赖于最大程度的自动化。Werth 公司的 CT 设备是工艺链中的一个重要环节,Genostis 使用该设备在机器人支持下对所有植入物进行 100% 的测量。
为了能够在瑞士经济高效地生产出高质量的钛合金非专利骨植入系统,Genostis 依赖于最大程度的自动化。Werth 公司的 CT 设备是工艺链中的一个重要环节,Genostis 使用该设备在机器人支持下对所有植入物进行 100% 的测量。
骨移植是瑞士的一个成功故事,可以追溯到 60 多年前。"瑞士开创了骨折手术治疗的先河,并制定了世界公认的标准。位于伯尔尼州布尔格多夫的 Genostis 公司首席执行官 Lorenzo Zoccoletti 说:"国内精密工业开发的植入物设计至今仍然有效。"我们将延续这一传统,推出 100% 在瑞士生产的最高质量水平的通用骨植入系统。

在这种情况下,非专利意味着 Genostis 植入物– 的灵感来自于制药行业的非专利产品– ,并且是基于目前已无专利的知名设计。由于采用了非专利原则,研发成本可以忽略不计。"我们的钢板和螺钉都是基于经过数十年检验和测试的设计。在内部再设计过程中,我们对它们进行了优化,使其符合当今患者友好型应用和高效生产的要求",Zoccoletti 解释说。这位总经理指出,他的非专利植入物价格明显低于其他知名供应商,但质量却丝毫不打折扣。"Zoccoletti 说:"这意味着我们可以保证尽可能高的产品安全性,并能与领先的供应商竞争。
由于最大的成本块来自于生产,这里的负责人确保了非常高的效率水平。"瑞士的劳动力成本非常高,"Genostis 公司首席运营官 Carmelo Blandini 说。"
生产的一个核心要素是测量技术。"我们的所有植入物都必须满足医疗器械的严格法律要求,包括适用的欧盟医疗器械法规 MDR 2017/745,"Zoccoletti 解释说。"CE标志是在欧盟销售植入物的先决条件。为了获得这一认证,我们必须提供各种证书,并由认证公司进行检查。"
除了广泛的验证措施外,一些测量任务也是不可避免的,例如对单个产品进行初始抽样检查。此外,在生产过程中也需要进行测量,而 Genostis 始终将这些测量自动化并集成到生产流程中。"计算机断层扫描技术似乎是最适合我们理念的测量技术,"布兰迪尼解释道。由于种种原因,传统的触觉三维坐标测量技术被排除在外:夹具和测量所需的时间和成本都很高,而且还必须手动放置试样。
Genostis 的经理们选择了Werth Messtechnik 的 Tomo Scope XS Plus 160。"Blandini 说:"Werth 是一家著名的测量技术供应商,长期以来一直为工业 CT 提供坐标测量系统,我们对它非常熟悉。选定的 Tomo Scope XS Plus 160 满足了可靠、快速测量 Genostis 种植体的所有基本要求。它可以扫描直径达 300 毫米、长度达 450 毫米的中小型工件。其核心部件是采用单体设计的传输管,即使在传输管功率较高的情况下,焦斑也很小,因此可以进行高分辨率的快速测量。

Genostis 首席运营官 Carmelo Blandini(左)与 Werth 销售经理 Detlef Ferger:"在 Werth CT 专家的支持下,我们积累了大量的专业知识,并根据我们的钛合金工件进行了精确测量。
管电压可测量钛板
该设备的最大管电压为 160 kV。这意味着可以测量辐射长度更长、密度更大的工件。"布兰迪尼解释说:"由于我们必须测量钛板和螺钉的几何形状,因此这是一个重要的决策标准。不过,他也指出,监测生产所需的周期时间也是一个挑战,因为短时间对捕捉工件至关重要。我们必须投入一些时间,直到我们积累了使用 CT 传感器的必要经验,"因为 Genostis 希望在多次装夹中扫描钛合金工件。"生产和自动化主管 Dusan Mirkovic 解释说:"由于测量对象在测量过程中会相互影响,这可能会导致图像误差,即所谓的伪影,因此我们对工件的数量及其相互之间的位置关系进行了多次测试,以获得良好的结果。"来自 Werth 的 CT 专家利用他们的专业知识为我们提供了积极的支持,因此我们能够开发出大量的专有技术,并最终为我们的产品定制了测量策略"。

Genostis 的测量单元由 Tomo Scope XS Plus 160(右)组成。第二台 Tomo Scope 将安装在左侧。
每个钛工件的扫描时间为 2 至 5 分钟
Genostis 成功地将扫描时间从平均每个钛工件约 20 分钟缩短到 2 至 5 分钟。"生产经理解释说:"这些数值取决于产品、产品尺寸、所需分辨率和需要采集的尺寸。"在一次测量中,平均需要记录 10 到 12 个关键几何属性。Tomo Scope XS Plus 160 可以提供完整的三维工件体积作为测量结果。用户几乎可以将分辨率设置为任何级别(最高可达 600 亿体素)。"三维目标/实际对比效果非常好,"Mirkovic 称赞道。"我们读取三维 CAD 模型,然后与 STL 格式的测量点云进行比较。通过彩色编码的偏差显示,我们可以快速确定工件是否在公差范围内。如果我们确定了几个关键的几何属性,其值也会自动存储在测量报告中,我们就可以在几秒钟内将医疗设备交付使用。"他还补充了另一个因素:"测量结果的可靠性和可追溯性对于我们在医疗技术领域的应用非常重要。 Werth Messtechnik 符合标准的校准(包括 Dakks 证书)保证了这一点。"
Tomo Scope XS Plus 160 还有其他对生产非常有价值的功能。例如,真空管、发生器和真空发生器的单体设计确保了较长的维护间隔和理论上无限的使用寿命。这最大限度地减少了停机时间和运行成本。所有 Werth CT 设备的优势之一是在捕捉图像的同时实时重建工件体积。
Winwerth 测量软件用于整个测量过程的编程、控制和分析。Genostis 不仅在 Tomo Scope 上使用该软件,还在另外两个工作站上使用该软件进行编程和评估。"Mirkovic 说:"这样,我们就不会因为其他任务而阻塞测量设备。

生产经理 Dusan Mirkovic 正在分析测量结果。
带有机器人的测量单元和 135 个位置的托架系统
TomoScope XS Plus 结构紧凑,占用空间小,易于操作,因此非常容易实现自动化。Genostis 安装了带机器人的测量单元和 135 个位置的货架系统。测量机和机器人控制器之间的接口可确保在机器人要送入或取出装载的夹具时打开三坐标测量机的门。
Genostis 目前主要测量面板和螺钉。一旦扩大生产,Tomo Scope XS Plus 160 将越来越多地用于验证和初始样品测试。Blandini 总结道:"目前,我们对 CT 坐标测量系统非常满意。该技术非常出色,而且现在的应用是为我们的产品量身定制的。我们可以获得精确的测量结果,而且重复性很高。易于制造的夹紧装置就足够了,而且由于多次夹紧和过程自动化,测量速度相对较快"。

计算机断层扫描技术的一个优势是可以使用简单的夹具,这些夹具可以通过 3D 打印技术经济高效地生产出来。
经验丰富的初创公司
Genostis 成立于 2022 年,在这方面属于初创公司。然而,它背后的员工,尤其是首席执行官 Lorenzo Zoccoletti 和首席运营官 Carmelo Blandini,在整个价值链到销售– ,都拥有数十年的医疗技术经验。他们之前曾就职于领先的知名植入物制造商,为行业和市场的发展做出了贡献。因此,这两位经理几年来一直专注于非专利植入物的生产,并看到了这一领域的全球市场潜力,这绝非偶然。Genostis 目前的产品组合包括 263 种不同的钛板和 165 种螺钉,直径从 2.7 毫米到 5.0 毫米不等。
在这段视频中,Werth 展示了 TomoScope XS Plus 坐标测量机与计算机断层扫描的可能应用:YouTube
发表于质量工程》第 02/2024 期,作者:Wolfgang Klingauf K+K PR,标题:"自动化实现 100% 测量"。