CASE STUDY: produkcja wkładek ortopedycznych z wykorzystaniem technologii HP Multi Jet Fusion

Indywidualne wkładki ortopedyczne są przepisywane przez certyfikowanego ortotyka lub podiatrę pacjentom z chorobami, które wpływają na stabilność i chód, takimi jak cukrzyca lub otyłość, a względnie do codziennego użytku w celu poprawy komfortu i równowagi, szczególnie wśród osób starszych powyżej 65 lat. Powtarzalność i dostosowanie do potrzeb pacjentów są głównymi czynnikami w produkcji wkładek ortopedycznych, które są bardziej skuteczne, gdy są uformowane i dopasowane do unikalnego kształtu stopy pacjenta. Producenci tego typu wyrobów medycznych szukają sposobów na tworzenie produktów lepiej dostosowanych do potrzeb pacjentów, przy jednoczesnym utrzymaniu lub zwiększeniu szybkości produkcji i zachowaniu poziomu jakości, którego oczekują pacjenci.

Wkładki na zamówienie są produkowane po zdiagnozowaniu stopy pacjenta. Zwyczajowo, wkładka jest formowana próżniowo i produkowana metodą obróbki CNC. Ponieważ wkładki są indywidualizowane, zwykle wiążą się z wyższym kosztem ze strony pacjenta. Aby stworzyć wkładki ortopedyczne dostosowane do indywidualnych potrzeb, klinicyści stosują trzyetapowy proces: diagnozę, projekt wkładki i produkcję. Istnieją trzy główne metody produkcji wkładek ortopedycznych na zamówienie: formowanie próżniowe, frezowanie CNC oraz druk 3D.

Producenci wkładek do butów, którzy chcą rozwijać swoją działalność, muszą znaleźć sposoby na pokonanie niektórych typowych wyzwań związanych z istniejącymi metodami produkcji, w tym:

• wielokrotne ustawianie i znaczna liczba godzin pracy operatorów maszyn utrudniają skalowanie działalności przy użyciu istniejących metod produkcji
• przycinanie i szlifowanie krawędzi wkładek po obróbce CNC może być pracochłonne , zajmować do 20 minut na parę, a proces ten jest podatny na błędy ludzkie
• pozbywanie się odpadów wymaga przydzielenia zasobów i zadań do obsługi materiałów
• urządzenia i surowce, które są niezbędne do tradycyjnej produkcji, zajmują znaczną ilość miejsca
• dotychczasowe metody prowadzą do powstania wkładek niezróżnicowanych lub produktów uniwersalnych dla pacjentów, którzy mają różne potrzeby medyczne.

W przypadku technologii druku 3D, wykonawca może mieć opory ze względu na duży koszt inwestycji początkowej i potrzebę całkowitego usunięcia i zastąpienia istniejących systemów. Jednak wraz z rozwojem technologii druku 3D, producenci mogą eksperymentować z nowymi metodami produkcji z większą swobodą i kreatywnością, oferując korzyści również lekarzom i pacjentom. Technologia HP Multi Jet Fusion (MJF) (czytaj więcej…) jest przełomową technologią druku 3D, która może stanowić wartość dodaną do produktu końcowego pod względem wydajności i jakości, a także może pomóc usprawnić proces produkcji.

Korzyści płynące z produkowania wkładek ortopedycznych w technologii 3D obejmują zarówno producenta jak i pacjenta. Na etapie projektowania klinicyści mogą bezproblemowo zeskanować stopę pacjenta i dostosować projekt do jego specyficznych potrzeb, co skutkuje dokładniejszym produktem końcowym dla pacjenta. Proces ten eliminuje konieczność wielokrotnych wizyt klinicysty i pacjenta, które są wymagane do badania i dopasowania formy gipsowej.

Wśród opcji druku 3D, technologia HP Multi Jet Fusion może dodatkowo pomóc klinicystom i producentom, oferując możliwości personalizacji, szybką produkcję i wysokiej jakość i produkt dla pacjenta.

Inwestowanie w technologię druku 3D (kliknij aby uzyskać więcej informacji) może pomóc producentom zaoszczędzić na wydatkach w dłuższej perspektywie, dzięki konsolidacji produkcji, a tym samym nawet sześciokrotnej redukcji pracy ręcznej związanej z tradycyjnymi procesami produkcyjnymi oraz wykorzystaniu zalet technologii, takich jak powtarzalność i dokładność. Technologia HP Multi Jet Fusion może zaoferować producentom wkładek swobodę zmiany sposobu projektowania i produkcji wkładek dzięki następującym korzyściom:

Indywidualny projekt

Swoboda projektowania i jakość części dostępna dzięki technologii HP MJF pozwala producentom na:

• Zwiększenie komfortu poprzez zmniejszenie ciężaru i grubości tam, gdzie materiał nie jest potrzebny (minimalna grubość 1 mm).
• Wzmocnienia miejscowe zwiększają sztywność tylko tam, gdzie jest to konieczne.
• Zwiększenie przyczepności pomiędzy wkładką a butem poprzez zastosowanie tekstur.

Innowacyjne i niestandardowe projekty wkładek pozwalają również na wyróżnienie marki poprzez dodanie logo firmy lub spersonalizowanie produktu.

Powtarzalne, wysokiej jakości części

Technologia HP MJF umożliwia produkcję wkładek o właściwościach izotropowych i doskonałej dokładności wymiarowej. Wkładki obrabiane CNC wymagają znacznego nakładu pracy ręcznej po obróbce (usuwanie mocowań, szlifowanie i polerowanie). Oznacza to, że ręcznie produkowane wkładki mogą nieznacznie różnić się pod względem dokładności wymiarowej (do 1 mm), a gdy klient zażąda tej samej pary, którą zamówił kilka miesięcy wcześniej, może być trudno ją dokładnie odtworzyć. Operacje obróbki końcowej HP MJF nie wymagają szlifowania, dlatego pozwalają na uzyskanie wysokiej powtarzalności w ogólnych tolerancjach +/- 0,3 mm (grubość wkładki).

Niższe koszty produkcji, mniej odpadów

W porównaniu z innymi technologiami druku 3D, technologia HP Multi Jet Fusion może zapewnić niższy koszt wytworzenia jednej części. W porównaniu z tradycyjnymi metodami produkcji, zastosowanie technologii HP MJF może spowodo wać 6-krotne zmniejszenie nakładu pracy ręcznej, ponieważ projekty mogą być przesyłane bezpośrednio do drukarki. Równoważny zespół obróbki CNC wymaga zazwyczaj wielu operatorów. Dzięki temu HP MJF jest łatwiejszy do skalowania. Przycinanie i szlifowanie krawędzi za pomocą obróbki CNC może zająć do 20 minut na parę.

Dzięki technologii HP MJF, załadowanie i rozładowanie drukarki HP Jet Fusion 3D oraz wprowadzenie wkładek do automatycznej maszyny do śrutowania może zająć tylko 3 minuty na parę, co redukuje czas i koszty pracy ręcznej. Ponadto, technologia HP MJF może pomóc w zmniejszeniu ilości odpadów nawet 20-krotnie w porównaniu z procesami produkcji częściowej.

Szybsza produkcja i reakcja na potrzeby pacjentów

Skrócony czas realizacji dzięki HP MJF oznacza, że lekarze mogą zgłaszać zmiany w projekcie, a te mogą być szybciej wdrażane i testowane. Kiedy stan zdrowia pacjentów zależy od prawidłowego ułożenia, chodu i komfortu, szybki dostęp do dostosowanej wkładki może znacząco poprawić jakość życia.

Zautomatyzowane przetwarzanie

Dzięki HP MJF, wkładki są gotowe po opuszczeniu drukarki 3D, a obróbka końcowa, taka jak piaskowanie, może być zautomatyzowana.

Mniejsza powierzchnia magazynowa

Produkcja części przy użyciu tradycyjnych metod i maszyn wymaga znacznej powierzchni magazynowej; dzięki HP MJF, rozwiązaniom i materiałom eksploatacyjnym można ją zmniejszyć nawet 7-krotnie.

Zalety materiału HP 3D High Reusability PA 11

Wkładki wyprodukowane w technologii HP MJF mogą być drukowane przy użyciu HP 3D High Reusability PA 11 (HP 3D HR PA 11), (zobacz więcej) proszku, który wytwarza mocne, plastyczne, funkcjonalne części, idealne do protez, wkładek i obuwia sportowego.

HP 3D HR PA 11 charakteryzuje się zwiększonym wydłużeniem przy zerwaniu , zapewniając odporność na uderzenia w przypadku produktów, dla których trwałość ma kluczowe znaczenie, takich jak wkładki sportowe. Wydłużenie to pozwala na silne zgięcie wkładki bez jej złamania lub wytworzenia minimalnych odkształceń, co oznacza, że wkładka odzyska swój pierwotny kształt. Materiał HP 3D HR PA 11 oferuje również lepsze odprowadzanie wody i odporność na ścieranie. Chociaż przyleganie kleju do poduszki wkładki może być wyzwaniem w przypadku materiałów obrabianych z PP, materiały PA 11 mogą osiągnąć optymalne przyleganie kleju, co skutkuje ogólnymi korzyściami dla wkładek.

HP 3D HR PA 11 został zaprojektowany z myślą o zmniejszeniu wpływu na środowisko i zminimalizowaniu ilości odpadów przy jednoczesnej optymalizacji kosztów i jakości części dzięki:

• Surowiec odnawialny z roślinnego oleju rycynowego.
• Wiodąca w branży możliwość ponownego wykorzystania nadwyżki proszku, co może również pomóc zoptymalizować koszt jednostkowy części.

Produkcja wkładek przy użyciu HP MJF: Przykłady

iOrthotics

iOrthotics produkuje wkładki na zamówienie dla pracowni ortopedycznych i klinik podologicznych na całym świecie. Wcześniej australijska firma wykorzystywała do produkcji wkładek metody subtraktywne (obróbka CNC) oraz metodę odlewu gipsowego, co dawało w efekcie około 30 plastikowych wyrobów dziennie.

Firma iOrthotics dostrzegła w druku 3D, a w szczególności w technologii HP Multi Jet Fusion, szansę na zwiększenie skali produkcji, zmniejszenie ilości odpadów powstających przy zastosowaniu tradycyjnych metod oraz przyspieszenie produkcji, tak aby sprostać wymaganiom rozwijającego się przemysłu. W przypadku tradycyjnych metod czas produkcji wynosił do dwóch tygodni, natomiast w przypadku HP MJF, firma iOrthotics może przejść od skanowania do wysyłki w ciągu trzech do pięciu dni, przy dziennej produkcji około 90 wyrobów dziennie.

Invent Medical

Firma Invent Medical przeszła od produkcji z wykorzystaniem procesów subtrakcyjnych do technologii HP Multi Jet Fusion, aby produkować wkładki na zamówienie. Lekarze mogą wykonywać trójwymiarowe skany stóp pacjenta i przesłać je na stronę internetową firmy Invent Medical, gdzie można wybrać i dostosować produkt końcowy do druku.

Technologia HP Multi Jet Fusion pomogła stworzyć więź między pacjentem, opiekunem i producentem sprzętu medycznego, a także umożliwiła firmie Invent Medical rozwinąć swój model na skalę globalną.

Crispin Orthotics

Firma Crispin Orthotics z siedzibą w Wielkiej Brytanii dostarcza rozwiązania i produkty ortopedyczne dla Państwowej Służby Zdrowia oraz pacjentów prywatnych. Zamiast polegać na tradycyjnych procesach produkcyjnych, które są powszechne w branży wkładek ortopedycznych, firma Crispin postanowiła przetestować inne technologie, takie jak druk 3D, aby pomóc im poprawić dokładność.

Dzięki technologii HP Multi Jet Fusion, firma Crispin eksperymentowała ze złożonymi geometriami, aby produkować bardziej efektywne i nowocześniej wyglądające urządzenia dla pacjentów. Materiały takie jak HP 3D HR PA 11 pomagają Crispin zmniejszyć objętość w swoich urządzeniach, takich jak wkładki do butów, jednocześnie poprawiając trwałość i wytrzymałość.

Firmy zainteresowanie przetestowaniem i/lub zakupem technologii druku 3D HP Multi Jet Fusion proszone są o kontakt: https://www.drukarki3dhp.pl/kontakt/