■實威國際 / 連庭佑 資深工程師
前言
Shukla Medical 是航空航天製造商SS White Technologies 的全資子公司，設計和製造通用骨科植入物的去除工具，例如Xtract-All® 脊柱通用脊柱植入物去除系統。他們的產品被全世界的外科醫生用來在將舊植入物替換為新植入物之前，能夠有效地取出舊植入物，同時保留了患者的骨骼。大多數骨科植入物去除工具都很複雜，需要大量時間才能操作，而Shukla Medical 公司的通用器械以其簡單直觀的設計而聞名。
主要挑戰
Shukla 的產品專為整形外科醫生而設計，具有節省時間的功能，例如快速連接和多種提取選項。Shukla Medical 產品開發經理Zack Sweitzer 表示，手術室的每一分鐘都是非常昂貴的，因此，您可以節省的任何時間都是極其有用的。儘管費用因醫院和手術程序而異，手術室的費用會從35 美元到100 美元以上不等。Shukla 的工具需要由整形外科植入，外科醫師快速進行原型設計和測試，以便在最終產品製造之前檢查其形狀和裝配。該團隊最初使用他們的CNC 機器對零件進行原型製作，或將設計發送給第三方進行加工製作。Shukla Medical 機械工程師Adam Gosik-Wolfe表示：「與傳統的CNC 相比，您可以使用Metal X 嘗試更複雜的形狀或承擔更多的設計風險。」
解決方案
Shukla Medical 在2017 年採用Markforged 3D 列印機，該列印機可以連續碳纖維列印，並使用它來製作其工具原型，而不是使用CNC 機床，添加此設備對團隊而言是個絕佳的應用工具。Shukla Medical 的機械工程師Adam Gosik-Wolfe 表示，我們的工具必須承受很大的負荷，而碳纖維使它們更具剛性，因此不會像玩具一樣。但是Adam 和團隊更想要使用金屬原型，以便外科醫生更容易想像使用該工具，在擁有Markforged 碳纖維3D 列印機的豐富經驗之後，團隊決定添加Metal X 的金屬列印機器，並提供全面的研發支持。Shukla Medical 能夠使用與許多最終產品相同的材料製作原型，譬如使用17-4 PH 不銹鋼的材質。目前，他們將碳纖維3D 列印機用於初始原型，然後將Metal X 金屬系統用於最終原型，然後由外科醫生進行評估。外科醫生可以設想在實際切口中使用它，並可以告訴我們感覺是否正確。Shukla Medical 產品開發經理Zack Sweitzer 認為，能夠更有效地進行原型設計，並更快地將成品推向市場，將會使他們保有行業的領先地位。此外，連續碳纖維3D 列印機還可以用於需要後期處理時，作為任何Metal X 零件製作時使用的柔性鉗口，這使碳纖維列印機和Metal X 金屬列印機成為團隊中理想的3D 列印解決方案。
未來展望
透過碳纖維3D 列印機和Metal X 金屬列印機，Shukla Medical 大幅縮短產品商業化的時間。SS White Technologies 是Shukla Medical 的母公司，他們的工程師也經常使用Markforged 列印機來為航空航太、汽車和醫療行業提供工具和固定裝置。產品開發經理Zack Sweitzer 也表示，他們透過桌上型的金屬列印機，不受制於其他公司或協力廠商，可以更快地將產品推向市場，最終獲得設計的自由。
圖1：使用Metal X 系統製作而成的環狀特殊工具
圖2：Shukla Medical 以17-4 PH 不銹鋼列印零件原型
Metal X 材料選擇
• 17-4PH 不鏽鋼(SUS630)：用於工業應用的多用途鋼，17-4PH 可以熱處理到36 HRC，並具有95％的變形強度，使您能夠印刷高強度、堅固的金屬零件，以用於各種應用。
• 銅：具有無與倫比的導熱和導電能力，是3D 列印的獨特金屬。Markforged Copper 相較於DMLS 機器所印刷的合金銅具有更好的導電特性。
• 英高鎳625：是種鎳鉻基高溫合金，具極高的抗腐蝕能力和高溫強度。它易於列印，能製造針對惡劣環境下的功能性原型和最終用途零件。MarkforgedInconel 625 符合ASTM B443 的化學要求， 並在600° C 時保持500 MPa 的最大抗拉強度。
• H13 模具鋼：比17-4PH 不銹鋼堅硬，能在高溫下保持材料性能，是種用途極廣的材料。Markforged H13 可使用1500 MPa 的UTS 進行45 HRC 的熱處理，Markforged 客戶可將其用於工具主體、釬焊夾具和其他需要硬度或耐熱性的零件上。
• A2、D2 模具鋼：其熱處理後的硬度極高。A2 工具鋼通常被認為是「通用」冷作鋼，兼具良好的耐磨性和高韌性；而D2 工具鋼更硬，更耐磨，但韌性較低。兩者均可用於切削和成型工具，或其他重視高硬度的應用。■
