人工關節精細研磨難題,留給3M金字塔砂帶來解決!

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  • 近期,一條關於大腦植入物的新聞引起了廣泛討論。在大腦中植入腦機介面,對於大多數人來說,聽起來仍像科幻故事。在十幾年前,人工關節植入可能同樣不被大眾接受。但隨著醫療技術的突破、醫療觀念的轉變,以及醫療保險的普及,如今患者對人工關節植入的接受度已經很高,人工關節置換手術的數量每年保持高速增長。

    根據2019中國髖關節外科學術大會的統計,2018年髖關膝和膝關節的置換手術共計69萬8千台。與2013年的43萬8千台相比,增加26萬1千台,逐年以近10%的年複合成長率高速增長。2023年中國市場規模有望超過150億元,屆時也將成為骨科最大的細分市場。①

    看到這裡,你是否覺得人工關節置換,與研磨產品有什麼關係?其實關係非常緊密!

    人工關節產品預期使用年限通常在二十年以上,要求植入的關節假體能長期穩定在被植入的骨床中,因此人工關節產品有著非常高的技術壁壘,關鍵有兩個問題:降低人工關節產品摩擦介面的摩擦係數、保持穩定的表面品質。同時在材料上,需要高強度和良好韌性,滿足作為身體支架的功能。因此鈦合金、鈷鉻合金、陶瓷等高性能材料便成為人工關節產品的主要應用材料。而這一類材質的半成品加工,面臨研磨門檻高、工藝難度大等挑戰。

    簡而言之,作為需要長久留在人體中的植入物,人工關節比普通金屬工件有更高的研磨要求,絲毫不能馬虎。而3M研磨產品勇於挑戰這一領域。

    在專業研磨領域,3M提供了優質的解決方案,改善人工關節金屬表面一致性,憑藉豐富的產品線和專業的技術力量獲得了業界一致認可,與國內外多家生產企業開展了長期且深入的合作。其中,承載3M突破性技術的金字塔砂帶系列就是典型產品。


3M 金字塔砂帶
  • 作為精密的人體植入物,人工關節表面一致性至關重要。

    3M 金字塔砂帶為目前骨科生產企業廣泛採用,其獨特的顯微複製結構,能提供更高、更平均的切削效率,更好的冷切削效果和加工溫度,在減少工藝步驟的同時,提供高一致性表面效果。

    3M金字塔砂帶的礦砂並非雜亂無章的隨機排布,而是以三維立體結構均勻塗覆在砂帶表面,確保其具有一致的性能,並減少砂帶與砂帶之間的性能差異。

    研磨時隨著金字塔結構的消耗,又會有新的礦砂暴露出來參與研磨,確保加工效果一致。


人工關節製造中的一些典型問題,我們都有專業的解決方案:

問題1 研磨後表面品質穩定性差

  • 推薦使用3M金字塔砂帶對人工關節表面金屬進行拋光處理。

    越靠近工件所需的細微性,尤其是在1200#相應細微性以細時,金字塔系列產品的優勢越明顯。其礦砂的立體結構讓使用者獲得更穩定的表面一致性效果,成功降低重工率,大幅提升現有資源效率。

    我們推薦如下產品,能夠在人工關節打磨中保持表面品質的穩定。

  • 217EA

    • 是鋁材、銅材、鋅合金等材料加工的理想選擇
    • 適用於低壓強打磨
    • 適合中度精磨和加工的柔韌砂帶

  • 307EA

    • 柔軟的背基
    • 氧化鋁礦砂
    • 非常適用於工件電鍍前的表面處理

  • 407EA

    • 可用於銑刀紋去除、中度加工紋調和、以及工件的一致性精磨
    • 碳化矽礦砂結構塗覆在柔軟的人造絲背基上
    • 具有冷切削塗層
    • 耐熱的樹脂膠系



問題2 人工打磨轉向自動化打磨

  • 對於有著高製造門檻的人體植入物研磨,自動化打磨的精密性是人工研磨不可比擬的。

    面對日益劇增的機器人自動化研磨需求,3M金字塔系列砂帶可提供更長的使用壽命。立體精密堆積結構使單位面積中礦砂量更多,從而提升了單條砂帶的使用壽命,解決了砂帶頻繁更換的痛點。在機器人自動化打磨應用中,這個優勢可以減少停機率,提升生產效率。

    在平直面(如髖關節、接骨板等)研磨中,我們推薦237AA金字塔砂帶;對於球面和弧面,金字塔砂帶307EA和217EA是研磨的理想選擇。


  • 237AA

    • 亞柔韌背基砂帶
    • 氧化鋁礦砂
    • 是不鏽鋼加工的理想選擇

  • 217EA

    • 是鋁材、銅材、鋅合金等材料加工的理想選擇
    • 適用於低壓強打磨
    • 適合中度精磨和加工的柔韌砂帶

  • 307EA

    • 柔軟的背基
    • 氧化鋁礦砂
    • 非常適用於工件電鍍前的表面處理


問題3 整體工藝步驟過長

  • 工藝步驟過長會導致人工需求量增加,工藝品質穩定性下降。

    金字塔系列砂帶在研磨過程中,並不是單一礦砂磨損,而是立體堆積結構消耗,打研磨程中不斷有新的鋒利的礦砂參與研磨過程。這樣就可以實現在保證切削力的條件下,細微性選擇跨度加大。例如,將180#——240#——320#——400#——600#的工藝步驟,簡化為金字塔系列產品細微性的A100(大致相當於180#)——A60(大致相當於320#)——A30(大致相當於600#)*。最終由五步減少為三步,提高生產效率。

    *工藝優化應以現場實際測試結果為准。

粗磨時,我們建議選用3M精密塑形礦砂產品,如984F、784F和947A等。

  • 984F

    • 使用3M革命性礦砂技術——精密塑形礦砂
    • Y級聚酯布背基
    • 對於難磨金屬材質有著更強的切削力
    • 更長的使用壽命
    • 更低的打磨溫度——可將熱量通過工件與砂帶之間產生的碎屑排走
    • 説明消除打磨造成的燒傷或者熱應力
    • 在自動化打磨和機械加壓應用中減少砂帶更換時間和停機時間

  • 784F

    • 在許多金屬材質的中高壓應用中表現優異
    • 中高壓打磨的性價比之選
    • 防水的聚酯布背基
    • 粒度範圍從36+ - 180+

  • 947A

    • 使用3M革命性礦砂技術⸺精密塑形礦砂
    • 柔韌的X級聚酯棉背基
    • 針對不鏽鋼、低碳鋼和鋁材等低壓強打磨應用而優化的性能

後道工藝根據打磨的產品,可以選用金字塔系列砂帶。

  • 253FA

    • 適用於平面濕磨和中度無心濕磨等應用
    • 在不鏽鋼、碳鋼和碳纖維複合。 材料打磨上表現優異

  • 327DC

    • 可用於銑刀紋去除、中度加工紋調和、以及工件的一致性精磨
    • 宏複製的氧化鋁礦砂結構
    • 柔軟的背基 • 具有冷切削塗層
    • 適用於低壓強的干磨應用

  • 337DC

    • 宏複製結構可以提供更長的砂帶壽命以及一致的切削力和表面效果
    • 適用於中壓強的干磨應用

  • 347FC

    • 3MTM氧化鋁礦砂的宏複製結構產品。 使用柔韌的X級聚酯布背基
    • 適用於硬金屬、鎳基合金、鈦合金和不鏽鋼的高壓強濕磨應用

  • 463FC

    • 配合切削液的無心磨/平面磨/精加工/ 拋光
    • 碳化矽宏複製結構塗覆在Y級聚酯布背基上
    • 用於鋯合金、鈦合金、碳鋼、不鏽鋼和其他合金的濕磨應用
    • 砂帶的長壽命可以提高生產效率
    • 減少或消除砂帶的磨合期
    • 針對所有金屬材質的精細研磨而設計的粒度

  • 953FA

    • 可用於配合切削液的無心磨、平磨以及精加工操作
    • 柔韌的背基可以提供一致、可預期的表面效果
    • 陶瓷宏複製結構塗覆在耐水的聚酯布背基上


在骨科市場蓬勃發展的趨勢下,3M創新步伐不停, 產品線及專業應用日益完善,進一步加深與國內外企業合作的力度。

更多外科植入物打磨應用推薦:

  • • 鑄件冒口去除

    CubitronTM II系列砂帶,
    如984F/ 784F 36+。

    Dec 1, 1901
  • • 弧面精磨

    尼龍捲緊輪,
    如LD wheel 7S Fin。

    Dec 1, 1901
  • • 精磨
    軟布基金字塔砂帶,
    如307EA A30 - A6。
    Dec 1, 1901
  • • 抛光
    軟布基金字塔砂帶,
    如307EA A16 A6。
    Dec 1, 1901
  • •開坯/ 粗磨
    CubitronTM II系列砂帶,
    如984F/ 784F 36+ - 80+。
    Dec 1, 1901
  • • 弧面精磨

    尼龍捲緊輪,
    如LD wheel 7S Fin。

    Dec 1, 1901
  • • 精磨

    金字塔砂帶,
    如237AA A100 - A30。

    Dec 1, 1901

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① 資料來自好大夫線上(作者高緒仁教授)及2019第七屆中國髖關節外科學術大會:
https://www.haodf.com/zhuanjiaguandian/gaoxurendr_7591652124.htm
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