Nowe standardy: Szwajcarska technologia medyczna wykorzystuje laser 3D do precyzyjnego opisywania tworzyw sztucznych

Wyzwania

Wysoki poziom produkcji jest decydującą przewagą konkurencyjną firmy Samaplast AG. Jednocześnie oznacza to jednak, że Szwajcarzy muszą przetwarzać ogromną różnorodność tworzyw sztucznych w różnych kolorach. Należą do nich tworzywa termoplastyczne, takie jak PEEK, PPSU, TPE, POM i materiały wchłanialne. Detale są bardzo zróżnicowane – od płaskich po złożone kształty 3D, wszystko jest w zestawie. Na przykład kule biodrowe wykonane z PPSU, które nie pozostają w ciele, ale są używane podczas operacji w celu przetestowania rozmiaru ostatecznego implantu.

Firma Samaplast AG produkuje głównie małe serie. „Zwykle mówimy o jednym do kilku tysięcy sztuk”, mówi Okle, dodając, „ale produkujemy również duże serie liczone w milionach”. Większość z nich jest produkowana warunkach pomieszczenia czystego (cleanroom). Wymagania w technice medycznej są wysokie. Wymagające środowisko. „Ale to jest ekscytujące!”, mówi Okle. Firma Samaplast AG może polegać na połączonej wiedzy swoich 95 pracowników. Stefan Schär jest jednym z nich. Jako kierownik ds. wykańczania i logistyki jest odpowiedzialny m.in. za znakowanie laserowe wyrobów medycznych i implantów. Oprócz numerów seryjnych, Schär i jego zespół stosują również kody matrycowe i kody UDI. Przedsiębiorstwo korzysta z laserów Vektormark firmy TRUMPF od 20 lat. Lasery działają niezawodnie, ale produkty o okrągłych formierkach nie mogą być opisywane bez zniekształcania etykiet.

Kiedy Christoper Hoyle, menedżer produktu ds. oprogramowania w TRUMPF Switzerland, zapytał Okle i Schär w 2019 roku, czy chcieliby przetestować TruMark 6030 z oprogramowaniem TruTops Mark 3D jako partner rozwojowy, okazało się, że drzwi są szeroko otwarte. Razem wkraczają w trzeci wymiar znakowania laserowego.

Rozwiązania

TruMark Station 5000 z wyposażeniem w laser znakujący TruMark 6030, oprogramowanie do znakowania TruTops Mark 3D i system edycji obrazu VisionLine zostanie wkrótce wprowadzona do produkcji w St. Margrethen. Gotowa do przetestowania przez zespół Samaplast. Okle wspomina: „Byliśmy w stanie zainstalować urządzenie bez presji czasu, a następnie przeprowadzić testy niezależnie od produkcji, ale także gotowych detali technicznych. Możliwość przyczynienia się do dalszego rozwoju systemu w ten sposób była dla nas wielką szansą”.

Oczekiwania wobec rozwiązania laserowego są jasne: optymalna czytelność i odporność na ścieranie. Obie te kwestie są priorytetowe dla klientów firmy Samaplast AG. Nawet wielokrotna sterylizacja parowa, znana jako autoklawowanie, nie może uszkodzić etykiet. TruMark 6030 wydaje się być idealnym rozwiązaniem. Wynika to z faktu, że system ma decydującą zaletę: dzięki funkcjonalności 3D opisuje również elementy o skomplikowanych kształtach bez optycznego zniekształcania oznaczenia.

Partnerstwa rozwojowe z klientami takimi jak Samaplast AG są również ważne dla programistów TRUMPF: „Aby zoptymalizować nasze oprogramowanie pod kątem potrzeb branży technologii medycznej, potrzebujemy bezpośredniego połączenia z praktycznymi zastosowaniami. Firma Samaplast AG była idealnym i wymagającym partnerem ze względu na różnorodność złożonych detali oraz wysokie wymagania dotyczące operacyjności i wydajności. Bezpośrednie opinie wpłynęły wprost na dalszy rozwój naszego oprogramowania, a współpraca okazała się niezwykle cenna”.

Realizacja

„TruMark 6030 był dla nas prawdziwym krokiem milowym pod względem jakości”, mówi Stefan Schär. „Możemy go używać do szybkiego i łatwego znakowania implantów o trudnych kształtach, takich jak kulki stawu biodrowego. Ładujemy pliki STEP obrabianego przedmiotu do oprogramowania do znakowania TruTops Mark 3D, pozycjonujemy znakowanie i jesteśmy gotowi do pierwszego oznaczenia”.

W większości przypadków nadal wymagane są mechanizmy mocujące, a położenie przedmiotu obrabianego, mechanizmu mocującego i lasera musi zostać ponownie zmierzone. Dzięki VisionLine ten krok nie jest już konieczny w przypadku plastikowego wsparcia pozycjonowania implantów. „Znakujemy detale całkowicie bez użycia urządzeń pomocniczych. Daje nam to ogromne korzyści, podkreśla Schär. „Po prostu umieszczamy detal na stole roboczym i proces znakowania może rozpocząć się w kilku prostych krokach. Dzięki temu oszczędzamy dużo czasu i pieniędzy”, wyjaśnia Schär.

Dużą zaletą jest również biblioteka parametrów TruTops Mark 3D. „Na przykład, jeżeli wielokrotnie mam element wykonany z PEEK, mogę uzyskać dostęp do biblioteki i załadować odpowiednie parametry. Tym samym mam już podstawę. Pozwala nam to na szybszą optymalizację procesu. Pomaga nam to radzić sobie z dużą różnorodnością materiałów”, mówi Schär.

Dodatkowa moc lasera również przyspiesza proces. Wynik: skrócenie czasu produkcji. „W zależności od elementu, jesteśmy od trzech do czterech razy szybsi niż wcześniej”, podkreśla Schär. Firma Samaplast AG znakuje teraz uchwyt wiertła chirurgicznego w 30 sekund – wcześniej zajmowało im to ponad minutę.

Perspektywy

Cieszy to w równym stopniu Okle, Schär i Hoyle. Ogólnie rzecz biorąc, są oni bardzo pozytywnie nastawieni do partnerstwa na rzecz rozwoju. „Współpraca z firmą Samaplast AG była dla TRUMPF bardzo owocna”, mówi Christopher Hoyle z TRUMPF. „Przedsiębiorstwo skupia się na innowacji i lubi myśleć nieszablonowo. Oczywiście oczekują tego samego od swoich partnerów, czyli od nas. Rzucili nam prawdziwe wyzwanie z zawansowanymi zastosowaniami znakowania oraz i ich wysokimi wymaganiami wobec oprogramowania. Dzięki ich cennemu wkładowi mogliśmy je dalej rozwijać”. Korzyści są również oczywiste dla Stefana Okle: „Od 20 lat czerpiemy korzyści z bliskiej współpracy z firmą TRUMPF. Dzięki partnerstwu mamy bezpośredni kontakt z deweloperami i możemy przekazywać im ważne informacje praktyczne. Wszyscy na tym korzystamy”.

Trzyma się tego modelu na przyszłość – i już ma nowe pomysły. Jego wizja: znakowanie wszystkich detali całkowicie bez użycia urządzeń pomocniczych w przyszłości. Do tej pory firma Samaplast montowała je zgodnie z zasadą poka-yoke. Muszą być niezwykle precyzyjne, dlatego ich produkcja jest kosztowna i czasochłonna. Ładowanie urządzeń również zajmuje trochę czasu, ponieważ każdy obrabiany przedmiot musi najpierw zostać przymocowany do mechanizmu.

„Wystarczy umieścić detal na stole obróbczym, a sztuczna inteligencja po prostu rozpozna nawet bardzo złożone geometrie 3D, porówna je z plikiem 3D, zdefiniuje etykietowanie i parametry oraz automatycznie rozpocznie proces znakowania – to byłoby nasze marzenie na przyszłość”, mówi Okle. Być może jest to punkt wyjścia do dalszej współpracy rozwojowej? W firmie TRUMPF znalazł już odpowiedniego partnera.

Stan na dzień: 26.03.2024 r.