Официално съобщение за постижение

Въз основа на задълбочен опит в прецизната многоосна обработка и микроспециализираната обработка, ние успешно преодоляхме производствените предизвикателства за дистални корпуси с висока плътност, неравномерни многолуменни и стартирахмеСерия MixCore. Без увеличаване на външния диаметър, тази серия позволява сложни комбинации от асиметрични лумени, включително D-образни, правоъгълни и трапецовидни профили в корпуса, и стабилно обработва ултратънки преградни ребра с дебелина само 0,05 mm, разделящи съседни лумени. Този пробив позволява на ендоскопите от следващо поколение да интегрират сензори за изображение с по-голям размер, по-функционални канали (напр. специални канали за подаване на вода/подаване на въздух/смукателни/инструментални канали) и спомагателни сензори, водещи тенденцията на проектиране на модулни функции и интеграция с висока плътност в дисталните накрайници на ендоскопа.

Предистория на научноизследователска и развойна дейност и болезнени точки

Бързият напредък в ендоскопската диагностика и лечение предизвика експлозивен растеж във функционалните изисквания за дистални накрайници: от просто наблюдение до едновременно напояване, аспирация, биопсия, терапевтични интервенции (напр. лазер, радиочестота) и многоизмерно усещане (напр. налягане, ултразвук). Външните диаметри на ендоскопите обаче са ограничени от естествените лумени на човешкото тяло и не могат да бъдат безкрайно увеличавани. По този начин инженерите са принудени да организират различни канали в рамките на ограничено напречно сечение (напр. дисталния връх на гастроинтестинален ендоскоп с диаметър 2,8 mm), подобно на планиране на миниатюрно градско оформление. Конвенционалното кръгово пробиване е неефективно с ниско използване на пространството и не може да образува неравномерни лумени, за да побере нецилиндрични компоненти. Нещо повече, обработката на ултратънки разделителни ребра за разделени лумени лесно причинява огъване на ребрата, счупване или извън толеранс на размерите поради недостатъчна твърдост на инструмента, сили на рязане или термична деформация - универсално призната забранена зона в производството.

Основни технологични иновации

1. Оформление на лумена, базирано на оптимизация на топологията и дизайн на ребратаАнгажираме и предоставяме инженерни оптимизационни услуги от етапа на идеен проект на клиента. Използвайки алгоритми за оптимизиране на топологията, ние автоматично генерираме оптимално разпределена мрежа от ребра при ограничения на дадени външни контури и пространствени изисквания на компонентите. Насочвайки се към максимална цялостна твърдост и минимална концентрация на напрежение, алгоритъмът създава бионични геометрии на ребра (напр. извити ребра, ребра тип пчелна пита), а не прости прави дялове. Този дизайн позволява дори ребра с дебелина 0,05 mm да постигнат забележителна устойчивост на огъване и натиск, като полагат осъществима основа на дизайна за последваща обработка.
2. Слоесто сканираща обработка с микро-електрически разряд (μ-EDM)За ултратънки ребра, дълбоки тесни жлебове и неправилни профили, ние използваме главно обработка с микроелектрически разряд. Разработихме обработка с разряд със слоесто сканиране, използвайки микроелектроди с диаметри от 0,02–0,1 mm. Чрез прецизно контролиране на енергията на един импулс и разрядните междини се постига аблация на материала в микронен мащаб с почти нулева сила на обработка, като се избягва предизвикана от екструзия деформация на тънки ребра от механично рязане. Комбинирани със стратегия за многоелектродна координация и онлайн компенсация на износването на електродите, луменните структури с произволни сложни 2D напречни сечения и дълбочини от няколко милиметра се обработват с точност от ±3 μm.
3. Свръхвисокоскоростно микрофрезоване с он-лайн потискане на вибрациитеЗа региони, подходящи за фрезоване, ние използваме ултрависокоскоростни моторни шпиндели със скорост на въртене до 160 000 RPM, съчетани с динамично балансирани микрокрайни фрези (минимален диаметър: 0,1 mm). Машинните инструменти интегрират активна система за контрол на вибрациите, която противодейства на трептене, генерирано по време на рязане в реално време чрез пиезоелектрически задвижващи механизми. Междувременно усъвършенствани стратегии като фрезоване с кълцане и спирална интерполация, заедно с минимално количество смазване (MQL), минимизират силите на рязане и оптимизират разсейването на топлината по време на обработка на ултратънки ребра, поддържайки стабилност на размерите и перпендикулярност на ребрата.

Работен механизъм

Основната стойност на корпусите от серията MixCore се крие впредефиниране на пространствената конституция на дисталните върхове на ендоскопа. По същество техните сложни многолуменни структури действат като прецизно изчислени разпределители на микротечности и тръбопроводи. D-образни или правоъгълни лумени плътно обгръщат CMOS сензорите за изображения, освобождавайки ценно пространство със заоблени ъгли за подреждане на снопове от осветителни влакна. Оптимизираните флуидни напречни сечения на специалните канали за напояване и засмукване намаляват рисковете от запушване и подобряват ефективността. Каналите, запазени за миниатюрни ултразвукови сонди или лазерни влакна, имат прецизни направляващи и уплътняващи структури на входовете. Разделящите тези функционални единици са ребра с дебелина 0,05 mm - тънки, но здрави, като носещи стени във високи сгради. Произведени от високоякостна неръждаема стомана или титаниева сплав и оптимизирани чрез бионичен топологичен дизайн, те позволяват равномерно пренасяне на напрежението през мрежата от ребра и предотвратяват счупване, причинено от локална концентрация на напрежение. По този начин целият корпус се превръща в миниатюрен функционален носач, балансиращ ултрависоко използване на пространството и структурна цялост.

Проверка на производителността

Проведохме екстремни тестове на корпуси от серията MixCore: при изпитване под налягане вътрешните независими флуидни канали останаха без течове при налягане от 0,5 MPa без кръстосани разговори между съседни лумени. Тестовете за натоварване с микросонда върху ребра с диаметър 0,05 mm показаха, че те издържат на странични сили, надвишаващи 5 N, без пластична деформация или счупване, далеч надхвърлящи действителните експлоатационни натоварвания. Когато са сглобени в ендоскопи, интегрираните вътре функционални канали (оптични влакна, проводници, инструменти) не показват повреда или влошаване на производителността, причинени от деформация на корпуса след десетки хиляди цикли на умора на огъване, симулиращи чревна перисталтика. Случаите на клиентско приложение показват, че един производител е използвал тази технология, за да интегрира камера с висока разделителна способност, два канала за осветителни влакна, един лазерен канал, един канал за напояване и 1,2-mm канал за работен инструмент в дисталния връх на уретероскоп с диаметър 3,5 mm, постигайки безпрецедентна функционална интеграция. Този продукт е получил одобрение от FDA и е успешно пуснат на пазара.

Стратегия и философия за научноизследователска и развойна дейност

Ние следваме стратегията нафункционално ориентирано интегрирано проектиране и производство. За ултра сложни компоненти, като дистални корпуси, дизайнът и производството трябва да бъдат дълбоко интегрирани от самото начало. Нашите инженери служат както като дизайнери, така и като специалисти по процесите. Това, което предоставяме на клиентите, не е просто машинна обработка, а цялостни решения от функционални контролни списъци до производителни дизайни. Ние изградихме обширна база данни за „функции-процеси-способности“, позволяваща бързо съпоставяне на всяка нова дизайнерска концепция с валидирани производствени процеси или задействане на разработването на нови процеси. Нашата философия е:Никоя геометрична форма не е неизработима; само методите на производство остават неоткрити. Ние гледаме на всяка поръчка с висока степен на трудност като на възможност за технологичен напредък, ангажирани с разширяване на границите на прецизното производство и премахване на бариерите за миниатюризация и интеграция на медицински устройства.

Бъдеща перспектива

Бъдещата интеграция в дисталните накрайници на ендоскопа ще се развие къмсглобяване на микросистеми и хетерогенен синтез. Ние изследваме хибридно формоване, комбинирайки микроформоване с метални корпуси, за да разработим технологии за вторично формоване за прецизни пластмасови облицовки или функционални компоненти, създавайки дистални структури от хибридни материали. Междувременно ние изучаваме директното формиране на вградени функционални характеристики като микрофлуидни клапани и слотове за монтиране на оптични филтри вътре в корпусите по време на машинна обработка. Гледайки по-напред, ние се фокусираме върху интегрирането на микро-електро-механични системи (MEMS) с корпуси. В бъдеще частични оптични или сензорни функции могат да бъдат директно произведени върху силициеви или стъклени субстрати на корпуси, като в крайна сметка се постигне крайната цел за миниатюризация начип-като-дистален връх, откривайки нови хоризонти за неинвазивна или ултраминимално инвазивна диагностика и лечение.