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鴻君科技股份有限公司

Posted by Monica
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二小時使命達成,驚異的骨板切削加工術

專業的人工骨板研製業者,以Siemens NX CAM Express 設計出優良的夾具與治具,搭配高效率的加工法,在最短時間內生產出各部位骨板,成功運轉多樣少量的客製化產線。

專攻植入式醫材,人工骨板多樣少量拼產能
鴻君科技( 股) 成立於2006 年,座落於臺灣南科園區的生技醫療器材專區(路竹基地),專注於植入式醫療器材的研發和生產。該公司已通過醫療器材GMP 認證,取得第三等級植入式人工牙根國內衛生署產品查驗登記、美國FDA 及歐盟CE 認證,是台灣第一家人工牙根專業設計研發製造廠,也是唯一的人工牙根全製程製造商。

在人工牙根及相關器材打下穩健的基礎後,鴻君科技於2013 年開始投入骨科專用的人工植入物(包含人工骨釘、骨板、骨針及相關器械)及骨填補物的開發,其中最早研發有成的要屬人工骨板。

某些骨科的臨床手術(如關節面或骨質疏鬆患者的骨折),常藉由迷你骨釘或骨板鎖入骨頭,做為修護矯正時的額外錨定。基本上,人工骨板的特色是多處不規則狀,不屬於大量製造的產品類型。從上肢的手指頭,到下肢的髖關節,每個骨板的形狀不盡相同。

由於人體上下肢的骨頭部位和大小各有需求,因此骨板大多採取少量多樣進行客製,單是鴻君研製的骨板樣式與尺寸就多達20 種。此外,骨板是人體植入式的醫療用途,每一款都得通過衛福部的國家檢驗許可,才能銷售給醫療院所使用。

鴻君科技的骨板進入商業生產後,品質很快獲得市場用戶的肯定。但隨著訂單接踵而來,產能卻遠遠跟不上。鴻君的廠長林清祺直言,「我們接了單,交貨期卻無法縮短,對等待開刀植入骨板的病患來說,可能得被迫延後治療。解決這種瓶頸,迫在眉睫。」

對鴻君的生產單位來說,要高效率處理這種「多樣少量」的產線,必須設計優良的夾具與治具,搭配高效能的CAM 軟體,才能以速配的工法在最短時間內,生產出各部位骨板。但擺在面前的問題是,既有加工軟硬體無法應付湧入的訂單。為提升骨板器材的加工效率和表面處理技術能力,鴻君全新採購Siemens NX CAM Express 軟體,做為銑床加工的新一代解決方案。

CAM Express 測試超標,加工時間縮短一半
一開始,鴻君先採購更高階、效能更好的生產設備。但有了硬體,軟體也要同步升級。為此,該公司邀請幾家CAM 軟體代理商做現場實測。而西門子軟體代理商凱德科技突出的測試效能,讓Siemens NX CAMExpress 最終脫穎而出。

「原先,加工單一骨板的支件要六小時,我們期望縮短到四小時。」林清祺沒想到,凱德的技術人員調整了一些工法後,竟然讓CAM Express 在三小時就完成單件加工。結果出乎意料,不過這正是鴻君期望的生產效能。

把CAM Express 突出的測試結果實際導入生產現場後,鴻君仍然精益求精,在2016 年一月受訪時,已經把單支件的加工時間縮短到二小時。其中,凱德的技術支援顧問屢屢快速回應鴻君提出的問題,亦是協助該公司提升骨板製造生產力的助力之一。

「凱德的技術支援主管的實務經驗很豐富,能提供各種參數設定與治具調整的建議。」林清祺肯定表示,「我們只要告訴他,在加工過程哪裡要加快,哪裡可放慢,綜合討論後調整參數,就得出最短的加工時間。」

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技術支援得當,加速熟練銑床加工法
非僅如此,由於鴻君以往的加工經驗偏重於車床,而骨板加工需仰賴銑床,因此在熟練新的工法過程中,也獲得凱德諸多協助。銑床是一種切削金屬的機床,以銑刀在工件表面加工。

林清祺舉例「下肢髖關節」的固定骨板,說明鴻君與凱德如何透過協力討論,產生高效率的加工做法。這塊骨板動用到第四和第五軸的加工,需要在內孔部位削一個六角定位點,難度較高;加上內孔位置較深,加工設備的刀距也較長,施作上更是難上加難。

原先,鴻君委由當地合作的大學,試驗這項加工案件。但受託方採用的雕刻式工法無法精準定位,不斷試了又試,花很多時間才符合鴻君要求的尺寸與形狀。遺憾的是,這種費時的工法無法用於生產。於是在引進CAM Express 後,鴻君與凱德的技術支援專家深入討論,很快試作出一次定位法,進而縮短加工時間,正式運用到生產現場。

此外,鴻君有些骨板是沒有角度,有些則是弧形狀。如果要做一體成型,需要用四或五釐米的厚板一次做切削,比較耗時、也不符合成本;因此有時候會改用幾張一釐米的薄板,做出孔型與外觀後,再以二次加工做折彎,以降低料損。

林清祺直言,「只要CAM Express 能把我們需要的外型做出來,其他的後續工序都有現成的CAM 軟體處理。」現在骨板相關的生產夾具、治具和沖壓模具,都是透過CAM 軟體加銑床,在廠內自行加工。

碰撞模擬超好用,挽救潛在撞機風險
由於CAM Express 操作介面親和好用,程式庫也充分整合刀具、機床、切削參數、範本和後段處理,同時在建立操作程序時,會自動從程式庫調出加工參數資料。因此對鴻君生產工程師在進行銑床作業的初期,各種好用功能紛紛派上用場。

負責操作加工系統的工程師高聖昆,首推CAM Express 的好用功能就是:「可直接點選、調整切削參數,也能模擬機台元件的碰撞。而透過模擬功能,我們看得到機台的刀軌路徑和實際產品切削後的型態,也能再次確認編程和參數設定有何異常。」

林清祺也同意這類碰撞模擬的功能,有助於及時發掘問題,挽救潛在撞機的風險。在以往的作業過程,鴻君會對每段工法做二次確認,看看是否達到預期效果;但工法之間的銜接因為還不熟練,確實發生過提刀或下刀設定失準的情況。幸好工作人員在加工過程都會在旁緊盯,及時挽救,否則刀具或夾具受損事小,加工機台撞壞就得不償失。現在,透過CAM Express 的碰撞模擬功能,再也不會發生這類緊急事件了。

另一方面,林清祺也提點CAM Express 的程式選用方式,可讓新手人員能初步判斷是不是想要的工法,。目前鴻君有六、七成的基本加工模組,參考該軟體「加工範本」,再套回產品,進行調整修改,縮短編程時間。

目前,鴻君全產品當中,約有50% 的產品運用CAM Express 加銑床來做加工,另一半則需要搭配夾/ 治具和模具的設計,以進入生產。林清祺表示,「怎樣在最短時間把樣品做出來,一直是我們對導入CAM Express 的期待。感謝凱德技術顧問發揮其技術經驗,協助我們在壓縮時間內持續使命達成。」

銑床加工延伸到骨釘,逐步進軍海外市場
展望下一步,鴻君將把CAM Express 與銑床加工累積的經驗,延伸到骨釘的沖壓模具製作。林清祺指出,「因為骨釘是複雜的,有特殊規格或形狀,可能因應人體的角度,需要兩段或三段式折彎,再於折彎處鑽不同方位的孔。折彎過程所需的沖壓模具,正好需要運用CAM Express 和銑床來製作。」

鴻君生產的骨板在2015 年底已開始供貨,目前以台灣醫療院所為主力客戶。而追隨人工牙根植體通過美國和歐盟的認證,取得進軍海外市場門票的做法,鴻君的骨板產品也打算逐一通過當地國家的醫療器材進口認證程序,全面進軍海外市場。

“CAM Express 不但讓我們把原先單一骨板支件的加工,從六小時縮短到二小時。"

林 清祺

廠長

“西門子與其代理商凱德有效的技術支援,能提供各種參數設定與治具調整的建議,協助本公司快速熟悉銑床加工,進而提升客製化骨板的生產力。"

林 清祺

廠長

“CAM Express 可直接點選、調整切削參數,也能模擬機台元件的碰撞。而透過模擬功能,我們看得到機台的刀軌路徑和實際產品切削後的型態,也能再次確認編程和參數設定有何異常。"

林 清祺

廠長

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