從互補到融合，構建激光與CNC協同制造生態

計算機數控（CNC）加工是一種利用計算機控制設備精確切割、成型和制造零件的生產方法。這種加工方法的多功能性，使其在航空航天、電子設備、醫療器械等所有制造領域都得到廣泛應用。

 

另一方面，激光技術在醫療器械制造中扮演著革命性角色，其核心價值在于高精度、非接觸、可編程和適用于多種材料的特性。目前來看，激光與CNC是醫療器械制造中的兩種核心互補技術，它們的根本區別在于加工原理不同，這直接決定了其適用場景和制造的器械類型。

 

此前，《醫療產品外包》雜志就醫療器械制造中的機械加工與激光加工技術話題，邀請了4位行業專家進行了對話。他們分別是Lasentum首席執行官David Bosom、PrecisionX Group首席執行官Chris Huntington、Vantedge Medical工程技術總監Shawn Murphy、United Machining醫療板塊經理Erik Poulsen。

 

 

AI與自動化重塑醫療器械精密加工
Sam Brusco：哪些最新技術或操作進步，對醫療器械制造的機械加工/激光加工能力產生了最大影響？
David Bosom：我們的系統提供精密激光加工工藝，如焊接、打標和切割，其中塑料焊接是重點領域。在醫療器械制造中，傳統連接方法可能產生顆粒物或引入熱應力與機械應力，從而損害精密元件。通過采用合適的激光技術，能夠避免這些問題，幫助醫療器械制造商滿足行業嚴格標準。

 

Lasentum首席執行官David Bosom

 

我們的系統可精確控制能量和壓力，確保獲得潔凈、穩定且可重復的焊接效果。這不僅能夠實現最高質量與合規標準，還能保證救命設備生產的一致性。系統最重大的創新之一是先進熱分析技術。通過采集處理焊接過程的熱成像數據，能更精準評估焊接質量并提供全流程追溯。這不僅提升了可靠性，更讓制造商獲得更強的醫療器械標準合規保障。

 

Chris Huntington：我們正利用人工智能（AI）優化規劃加工路徑，以業界頂尖效率實現精密加工。采用的自主學習AI通過歷史數據積累不斷進化，提升新型幾何結構零件的加工方案制定能力，既提高效率又顯著縮短交付周期。AI技術的應用，使我們成功建立了持續改進循環，在提升加工性能的同時減少人工投入并優化運營效能。

 

Shawn Murphy：在機械加工、激光加工及裝配應用中實施自動化技術給整個組織帶來了深遠影響。這包括支持量產的工作件看管系統——單名操作員可管理多臺CNC設備；還包括執行多種后加工工序的自動化單元：如激光焊接、去毛刺、焊接組件的輕度二次加工以及尺寸檢測。閉環加工采用跳頻信號測量探頭，實現機內檢測與實時刀具路徑校正。

 

工業清洗設備，配備西門子SIMATIC人機界面控制系統

 

檢測結果實時顯示在每臺設備的人機界面上，提供每次加工的尺寸數據及動態趨勢分析。這些在檢報告自動歸檔，形成可追溯的詳細歷史記錄以持續優化工藝。這些成果正推動我們在全組織范圍內更廣泛地應用自動化技術。

 

Erik Poulsen：LASER S 500 (U)型設備的問世，已被證明是醫療器械制造領域的革命性突破。這款經過全面重新設計的設備優化了加工速度與精度，多數驅動裝置采用水冷式直線電機和扭矩電機，配備光柵尺和新一代軟件系統，激光頭搭載的數字Z軸可以實現高速加工。

 

Vantedge Medical展臺

 

用于激光結構化處理（本質上是通過類似噴砂處理的效果對表面進行“轟擊”）的加工時間已大幅縮短。肩關節或髖關節植入物等器械，僅需幾分鐘即可完成結構化加工。現在我們能用完全自動化的清潔數字工藝替代掩膜和噴砂處理，也為公司贏得了更高的市場關注度。

 

 

工業4.0構建醫療器械“數字卓越性”
Sam Brusco：貴公司是否在制造過程中應用工業4.0技術？若已應用，具體采用哪些技術并如何保障制造卓越性？
David Bosom：我們不僅將工業4.0技術用于設備制造，更將其深度集成到系統本身。我們的激光系統可捕獲帶零件追溯功能的全程工藝數據，通過Ethernet/IP、OPC/UA和MES連接工廠網絡，并借助模塊化設計與RFID技術實現從獨立工作站到自動化產線的靈活適配。

 

PrecisionX Group首席執行官Chris Huntington

 

Chris Huntington：我們的制造流程融合了多項工業4.0技術，包括AI驅動的加工優化、具備智能監測功能的自動化超聲波清洗系統，以及集成在工具中的先進光學缺陷檢測。這些技術顯著提升產品質量，降低廢品率，提高產出量，并提供實時監控與反饋，持續推動制造卓越性。

 

Shawn Murphy：我們積極實施工業4.0技術以增強工藝控制、設備狀態和整體制造效能。實時監控與預測性維護：現代CNC控制器提供主軸與軸負載歷史數據，附加傳感器監測振動信號。這些數據流接入預測性維護系統，可提前檢測可能影響產品質量或導致意外停機的磨損狀況。

 

面向刀具監控的自適應制造：刀具負載監測系統會標記超出最佳運行范圍的切削工具。在某些應用中，系統能動態調整切削參數以防止刀具損壞。這在加工大型零件時尤為重要——單次刀具破損可能導致數千美元的時間和材料損失。

 

數字孿生與仿真：驗證軟件會模擬CAM系統生成的CNC程序，使我們在切割零件前就能發現潛在問題（如碰撞或刀路錯誤）。這既降低廢品風險，又保護高價值設備資產。

 

精密切割質量是現代醫療器械加工的核心訴求

 

自動化與機器人技術：我們擁有內部自動化集成能力，包括工件看管、在線檢測、無人化加工和自動化裝配。集中式自動化團隊為所有生產基地提供支持，既能實現全系統集成方案，又能對現有運營進行成本效益優化升級。

 

這些技術共同通過確保工藝一致性、降低風險和支持智能數據驅動決策，強化我們對制造卓越性的承諾。

 

Erik Poulsen：我們確實走在前列——事實上我認為我們在這方面處于行業領先。我們生產的每臺設備都配備可連接“My rConnect”系統的硬件與軟件。該技術不僅能實時監控設備狀態，還允許客戶通過加密通道與我們的服務團隊安全連接，在需要時獲得遠程設備訪問權限。

 

United Machining醫療板塊經理Erik Poulsen

 

更重要的是，我們支持特定產品的關鍵制造數據存儲與分析，構建某種工藝的“數字孿生”。對于難以通過傳統方法檢測的關鍵部件制造而言，這將成為極具價值的工具。關于工業4.0及其為生產改善創造的機遇，實在言無不盡。簡而言之，我們的數字化能力基于umati、OPC UA等國際標準，并能隨著客戶數字化基礎設施的擴展而同步升級。

 

 

綜合方案應對多元挑戰
Sam Brusco：關于醫療器械制造的加工服務與設備，各位還有哪些補充見解？
David Bosom：激光工藝已被證明在醫療器械制造中極具價值——不僅適用于高要求應用場景，同樣勝任大批量生產。其能提供穩定可重復、具備全流程可追溯性的工藝，使其成為性能與合規性雙重要求下的可靠解決方案。激光塑料焊接不僅是連接零件的手段，更是為醫療器械制造提供穩定性、可追溯性與品質信心的保障。

 

Chris Huntington：我們的差異化優勢在于，將多種特種制造工藝集成于同一體系，實現復雜項目的無縫執行。公司專攻挑戰性材料，尤其擅長加工鎳鈦諾、高等級鈦合金、鈷鉻合金等難切削金屬及高性能合金。此外，針對III類部件的自動化清洗系統通過先進的預測性維護方案，在顯著提升產能的同時，確保設備持續運行。

 

激光毛化技術可制造兼具卓越美學特性與功能性的表面

 

Shawn Murphy：作為專注于金屬加工的合同制造商，我們為醫療科技行業的OEM廠商及其延伸供應鏈提供支持。憑借從小型到大型部件的CNC加工深度專業知識及全面的后處理能力，我們將先進技術與各崗位頂尖人才相結合。

 

近期在快速原型專用設備上的投資，使我們能夠從產品開發最初階段就為客戶提供支持。這些專業團隊在生產全流程中始終保持高效、精密與細節把控，既具備小型制造商的敏捷性，又兼具大平臺的規模化交付能力。

 

Erik Poulsen：醫療行業的主要趨勢（如機器人與微創手術的增長），正推動設備組件精度要求的不斷提升。越來越多的工作訂單包含公差僅數微米（低于±0.0002英寸）的零件，這對需要每日運行12-24小時的車間構成巨大挑戰。

 

部分制造商面臨過高廢品率，或依賴需要“金手指”技師進行調試并維持公差范圍的設備。持續生產高精度零件必須使用專為精密加工設計的設備，而工程設計與制造這類設備正是企業的核心基因。