KERN 完美的微精加工

透過Kern Micro加工中心，醫療科技製造商 Admedes Schuessler 能夠克服高精度製造複雜形狀工具的新挑戰。這些工具用於製造可自行擴張的支架，這些支架有時只有半毫米直徑，且壁厚在微米級範圍。

Admedes Schuessler公司的產品可以拯救生命或改善生活品質。這家成立於1996年的普福茲海姆公司是自行擴張支架和鎳鈦合金心臟瓣框架的全球市場領導者，並為全球醫療科技製造商生產這些產品。「自行擴張」是這些產品的核心特性。這些支架可以被壓縮，然後透過「微創」方式植入相應的血管，之後在目標位置自行擴張至預期形狀，並保持狹窄血管暢通。

這些植入物是由形狀記憶合金鎳鈦合金製成。在特定環境溫度下，即使經過極端形變，這種鎳鈦-鎳合金的結構也能恢復原始形狀。這些植入物要麼使用高精度雷射從鎳鈦合金管切割，要麼用鎳鈦合金線編織。無論是哪種方式，都會形成極其精細的網格狀結構，而這兩種支架類型都需要成型工具，Admedes Schuessler 使用 Kern Evo 加工中心和自 2013年11月起的 Kern Micro 來製作最複雜的工具。從尺寸上就可以看出這些要求的嚴苛程度：最細的支架，像是用於腦部的支架，有時只有0.5毫米厚，且壁厚在微米級範圍。

馬蒂亞斯‧赫斯 (Mathias Hess)，Admedes Schuessler 公司的工具和夾具製造部門主管，拿起一根乍看之下平凡的編織針，並指出表面上細微的凹陷：「如果支架的每根桿件未被精確定位，結構就會失衡，產品將無法完成其功能。」可接受的偏差僅限於微米級範圍。

從一個用於製造支架的示例工具可以看出這項製造任務的複雜程度：成型區域約15公分長；前端為旋轉對稱，而在往工具桿的方向則平順地過渡到一個沿整個長度持續變化的3D形狀。極其纖薄的銑削線條遍佈整個工具表面，形成細緻的網格結構。稍後，六至八微米厚的鎳鈦合金線將被放置其中。赫斯解釋說：「在整個工具長度上，線條在位置和深度上的偏差最多不能超過10微米。」

更大的挑戰在於，所有與支架接觸的工具必須僅使用特殊的不銹鋼製造。否則可能會在產品上產生腐蝕沉積。

這個示例工具展示了Admedes Schuessler僅能透過Kern Micro最佳地解決的一些挑戰。關鍵在於同步五軸加工。憑藉此技術，公司可以快速且順利地銑削自由曲面。「在精度上，Micro與Evo不相上下」，赫斯如此說，並強調Kern Micro的一個重要優勢 — 加工範圍。在這台緊湊型機器中，直徑最大350毫米、高220毫米的工件可以極其高效地進行五軸同步加工。

「Kern Micro的運作具有極高的平穩性。這台機器堅固、穩定，並允許我們為微型銑刀所需的高轉速，而這些銑刀的直徑在零點一毫米左右」，赫斯解釋道。此外，機器還能達到極其光滑的表面。透過Heidenhain控制系統，與CAM系統的連接完全沒有問題。工具製造部門主管還特別提到「即使在長期運轉中也能保持極高的精度，這是其他機器無法達到的」。

這種持續性之所以如此重要，是因為Admedes Schüssler的工具有時極其複雜，機器可能需要連續數小時在同一個工件上工作。「如果在加工的最後五分之一毫米時，溫度和尺寸『失控』，工具就會報廢，昂貴的加工時間也將付諸東流」，赫斯強調，並補充說：「對於Kern機器的這種一致性，我可以盲目信任。每天早上我都能安心地來到工廠，因為不必擔心夜間會出現任何問題。」

機器內的恆溫管理

影響長期高精度的關鍵因素是銑削中心異常高的熱穩定性。透過創新的冷卻管理，確保加工中心內所有溫度保持恒定。此外，機器製造商非常重視只使用最高品質的元件，其中許多元件在機器內採用了隔振或減震安裝。

在Kern Micro中首次使用了來自特殊鋁合金的專利軸體。Kern的銷售技術專家斯特凡‧澤勒表示，由於這種輕金屬的物理特性與Kern冷卻管理系統相結合，可以最佳化控制與精度相關的組件的熱特性。此外，移動質量較小，有利於機器的能源消耗和動態性能。

考慮到通常需要進行曠日持久且複雜的加工，「Micro」的另一個特性為Admedes Schuessler帶來巨大便利。馬蒂亞斯‧赫斯高度讚賞：「機器旁邊有『一個極其實用的工具櫃，這是我前所未見的』。」它緊湊、清晰，並節省空間地直接安裝在機器機身上。幾乎不需要額外的安裝空間，但機器仍可容納約100種工具。

此外，存放工具的面板還可以在外部預先裝配。如果需要重複使用相同的工具組，「我可以為該產品準備一或兩個面板，並配上所需的工具，然後只需掛上完整的面板」，工具製造部門主管如此描述這一優點。

「快速響應」需要快速的工具製造

內部工具製造是Admedes Schuessler所稱的「快速響應」服務的重要組成部分。快速響應意味著客戶在提供新概念或設計的幾何形狀和其他資訊後的48至72小時內，就能從Admedes Schuessler獲得原型。為此，他們購置了Kern Micro機器。同時，也曾考慮將其納入批量生產。從技術上講這是可行的，但由於機器已完全用於工具和夾具的製作，因此無法實現。因此，Admedes Schuessler將用於植入的高精度微型泵外殼委託給上巴伐利亞的一家公司生產。

與Kern的良好且持久的合作對這家醫療科技公司至關重要。馬蒂亞斯‧赫斯表示：「從普通的CNC銑床轉換到Kern是一個巨大的飛躍。」為了能充分利用所有新的可能性，員工需要學習很多。因此，他們持續獲得支持。在加工策略、CAM編程和特殊切削工具方面，機器製造商的顧問隨時提供協助。對Kern來說，終身技術支持也是公司理念的一部分。因此，Admedes Schuessler的員工多次前往Kern接受培訓。早在購買Kern Evo時就已經領略到這一點。赫斯堅信：「對於機器操作員來說，使用Kern機器絕對是最大的亮點。」

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