Usinage suisse à sec dans le domaine médical

MMD Medical a construit une salle blanche séparée avec un système HVAC dédié pour garder les opérations d'usinage à sec suisses exemptes d'autres contaminants potentiels autour de l'usine de fabrication.

Dans le monde trépidant et hautement réglementé de la fabrication de dispositifs médicaux de classe II et de classe III, les entreprises sont souvent confrontées à la nécessité d'un environnement d'usinage sans liquide de refroidissement qui élimine le potentiel de contamination des dispositifs hautement critiques. Un fabricant basé au Minnesota continue de faire des investissements supplémentaires pour s'assurer que ses clients sont en mesure d'atteindre des objectifs commerciaux et de fabrication critiques, en installant des chambres individuelles dans l'installation dédiées aux besoins spécifiques des clients. Cette approche a aidé l'entreprise à répondre avec succès à la demande du marché pour des dispositifs médicaux critiques et complexes avec une réduction significative des coûts tout en accélérant la mise sur le marché.

MMD Medical (Brooklyn Park, Minnesota) a été fondée en 1973, se concentrant à l'origine principalement sur la fabrication de moules. Au fil des ans, l'entreprise a élargi ses capacités pour inclure le moulage par injection, l'usinage de précision et l'assemblage. Au début de 2018, MMD Medical a regroupé ces opérations dans une seule installation de 100 000 pieds carrés qui présente, entre autres caractéristiques, une salle blanche de près de 2 000 pieds carrés qui abrite des opérations d'usinage suisses sans fluides de coupe.

Les défis de l'usinage d'une canule

Un client potentiel a approché MMD Medical avec une exigence de production annuelle de 600 000 canules, avec des tolérances serrées, pour correspondre à une variété de procédures chirurgicales. La canule est un composant essentiel d'un dispositif utilisé dans la réparation des hernies et d'autres chirurgies abdominales. Il canalise l'air dans un ballon anatomique qui crée la quantité précise d'espace à l'intérieur du corps pour aider le médecin à effectuer la procédure médicale.

L'une des caractéristiques délicates de la canule est une lumière qui s'étend sur toute la longueur du tube en plastique. Bien que cette lumière ne soit pas usinée (elle fait partie d'un processus d'extrusion), son petit diamètre et sa petite longueur créent des problèmes de risque de contamination dans certains environnements d'usinage, en particulier ceux utilisant des fluides de coupe - extraire les fluides de la pièce est difficile et coûteux.

Le fournisseur précédent coupait les tubes extrudés à longueur avant de lancer un processus de fraisage vertical au cours duquel un seul côté du tube était usiné. Ensuite, le tube a été retourné manuellement pour l'usinage de l'autre côté. Le processus de production précédent s'est avéré inefficace et incapable de répondre aux demandes du client.

Une approche créative de l'usinage médical

MMD Medical utilise actuellement des machines de type suisse pour l'usinage à sec des composants médicaux en plastique.

En examinant la pièce, l'équipe de MMD Medical savait qu'elle pouvait tirer parti de l'expérience diversifiée de son personnel pour comprendre le processus et la technologie nécessaires pour atteindre les objectifs d'économies de coûts et de production du client. L'équipe a vu la chance de prouver la valeur de l'entreprise et, par conséquent, l'opportunité d'approfondir davantage la relation avec le client. MMD Medical a pu acquérir rapidement un tour automatique CNC Marubeni Citizen-Cincom A20 de type suisse par l'intermédiaire de Productivity Inc. pour se consacrer au développement et à la validation du concept du projet. MMD Medical a précisé que tous les tubes extrudés seraient livrés en longueurs de 12 pieds et a équipé l'A20 d'un ravitailleur de barres automatique de style magazine Citizen C-320.

« Auparavant, les pièces étaient montées par groupe et toutes les caractéristiques devaient être interpolées », explique Tim Schmit, responsable des opérations d'usinage de précision. "C'était une grande victoire pour nous de pouvoir les faire fonctionner de manière automatisée sur un tour de type suisse avec une barre de 12 pieds afin que nous n'ayons pas à les couper. Ils continuent simplement à produire à un rythme élevé sans le travail manuel de montage. »

"Faire fonctionner un ravitailleur de barres à sec n'est pas une pratique courante dans l'industrie", déclare le vice-président Darren Bjork. "Notre équipe avait besoin de faire des essais et des erreurs pour comprendre les effets du fonctionnement à sec afin de pouvoir développer un processus efficace et réussi." Étant donné que les pièces sont en plastique et qu'aucun liquide de refroidissement n'est utilisé, il était essentiel d'avoir les bonnes géométries d'outillage pour évacuer la chaleur dans la puce. La pièce où les pièces sont fabriquées possède également son propre système CVC pour la séparer davantage des zones où les huiles sont utilisées. Bien que l'usinage sans fluides de coupe et l'utilisation d'un environnement de production contrôlé avec des processus de contrôle qualité rigoureux permettent à l'entreprise d'éliminer le risque de contamination sur l'appareil, cela ne résout pas tous les défis.

En tant que pièces en plastique, elles sont très sensibles aux rayures, mais comme c'est généralement le cas dans l'usinage médical, la finition de surface est essentielle. Il est difficile d'éviter les rayures car le matériau tourne à haut régime tout en traversant un ravitailleur de barres automatique et à travers la poupée d'un tour de type suisse.

Au départ, au fur et à mesure que les pièces se déplaçaient dans la douille, elles obtenaient des rayures longitudinales sur toute la longueur et des lignes de fouet se développaient là où les barres frotteraient dans le ravitailleur de barres. Pour atténuer le problème, l'entreprise a ajouté des entretoises à plusieurs endroits, et pour tout composant de la machine qui était en métal qui est entré en contact avec la pièce, elle a fabriqué des composants de remplacement à partir d'autres matériaux qui ne marqueraient pas la pièce. L'entreprise a ajouté une doublure personnalisée pour la bague de réglage automatique et une doublure d'espacement personnalisée dans la sous-broche.

M. Schmit dit que les composants personnalisés les plus importants que l'entreprise a construits étaient de nouveaux ensembles de canaux pour le ravitailleur de barres. « Les ravitailleurs de barres sont conçus pour être hautement lubrifiés, remplis d'huile », dit-il. Cette huile est ce qui maintient la barre au frais et empêche les éraflures. "Cela nous a pris trois itérations, mais nous avons pu concevoir et construire des ensembles de canaux en interne qui nous permettent de faire fonctionner le matériau à un régime normal, complètement sec, sans marquer du tout les pièces."

Un autre ajustement a été effectué en coopération avec le constructeur de la machine. Pour garder la machine plus propre, ils minimisent l'huile de lubrification pour n'utiliser que ce qui est nécessaire, plutôt que de trop lubrifier, et MMD Medical maintient un protocole pour essuyer la machine à intervalles réguliers.

Les premières canules prêtes pour la production ont été livrées en deux mois, soit quatre mois avant la date prévue. Le coût du programme a été réduit de 150 000 $ par an et les délais ont été réduits de 67 %. La volonté de l'entreprise d'investir dans le bon équipement et de concevoir et d'exécuter la meilleure solution s'est avérée payante pour le client. Et MMD Medical a continué à renforcer le programme après le lancement en développant un moyen plus efficace d'appliquer un film de polyuréthane quasi microscopique sur chaque tube après usinage, éliminant encore plus d'étapes dans le processus de production et réduisant encore les coûts.

Application de ces leçons à l'usinage de nouvelles pièces

L'entreprise dispose de salles blanches supplémentaires de classe ISO 7 pour d'autres opérations d'usinage et d'assemblage.

En raison de son succès avec la canule, MMD Medical a pu obtenir rapidement un travail supplémentaire avec le même client. La partie suivante est un composant pour un dispositif de ligature, un tube long et étroit conçu pour être inséré dans un corps pendant une intervention chirurgicale pour saisir et attacher des parties du corps via un lasso - une suture en polypropylène - qui est enfilée à travers le centre de l'appareil. La boucle de ligature est couramment utilisée pour les appendicectomies ainsi que pour les applications vétérinaires.

Bon nombre des stratégies mises en œuvre sur la première partie ont également été appliquées à cette composante. C'est une pièce assez simple, mais elle nécessite également une manipulation soigneuse à l'intérieur et à l'extérieur de la machine. Le matériau de cette pièce est également livré en longueurs de tube de 12 pieds qui ressemblent beaucoup à des spaghettis précuits. Bien que les barres soient quelque peu rigides, à cette longueur, elles s'affaissent considérablement, il faut donc faire attention même dans les rayonnages pour éviter le gauchissement du matériau. Les pièces sont également exécutées sur une machine Citizen Swiss.

À l'arrière de chaque pièce se trouve une rainure conçue pour permettre une rupture facile de la dernière section, ou languette, pendant l'utilisation (une fois le lasso en place). Une extrémité de la suture est attachée à cette languette afin qu'elle puisse être tirée à travers le tube pour serrer la suture. La profondeur de la rainure est essentielle pour permettre une rupture facile, mais pas prématurée.

L'un des défis de la pièce résidait dans la conception originale de la rainure, qui était difficile à réaliser et permettait une rupture correcte et cohérente. MMD Medical a recommandé une modification de la forme, d'une encoche carrée à une encoche en V, qui fournit un point de rupture très distinct. La société effectue toujours des tests réguliers de force de rupture de la rainure, mais elle atteint systématiquement les paramètres spécifiés.

Gagner un travail de fabrication médicale

Le modèle commercial de la société se concentre sur des opportunités sélectionnées avec les principaux fabricants de dispositifs médicaux, permettant à l'équipe de fournir une valeur maximale. « Nous suivons le principe 80/20 pour nous permettre de nous concentrer sur l'aide à nos principaux clients pour résoudre leurs plus grands défis commerciaux », déclare M. Bjork. "Notre objectif est d'établir des relations durables avec les principaux fabricants de dispositifs médicaux."

Un attribut qui rend l'entreprise attrayante pour les clients potentiels est sa capacité à identifier la meilleure solution aux problèmes des clients et à la mettre en œuvre rapidement, même lorsqu'elle implique l'apport des dernières technologies. Alors que les discussions se développent pour les travaux futurs, M. Schmit communique déjà avec les distributeurs de machines sur les équipements qui pourraient être nécessaires. Avec une justification appropriée, la direction appuie rapidement sur la gâchette pour de nouvelles machines et, dans la plupart des cas, ces distributeurs ont été en mesure de livrer immédiatement.

« Tout le monde recherche des économies », déclare M. Bjork. "L'avantage que nous apportons est que nous avons une équipe de solutionneurs de problèmes créatifs qui peuvent proposer des solutions créatives, et la solidité financière pour soutenir les solutions en investissant dans les dernières technologies et équipements."

Depuis la consolidation des opérations de l'entreprise sous un même toit, les équipes ont pu mieux collaborer en tirant parti de leurs diverses perspectives et expertises pour fournir des solutions créatives aux plus gros problèmes des clients.

Pour plus d'informations sur MMD Medical, appelez le 763-428-8310 ou visitez mmdmedical.com.