মেডিকেল-গ্রেড পিইকেক ইমপ্লান্টের শুষ্ক বনাম আর্দ্র মেশিনিং

শুষ্ক বনাম আর্দ্র মেডিকেলের মেশিনিং -গ্রেড পিইকে ইমপ্লান্ট: সঠিকভাবে কাটা পাওয়া

লেখক: পিএফটি, শেনজেন

ইমপ্লান্টের জন্য মেডিকেল-গ্রেড পিইকেকে (পলিইথারইথারকিটন) মেশিনিংয়ে অসাধারণ নির্ভুলতা এবং পৃষ্ঠের অখণ্ডতা প্রয়োজন। এই বিশ্লেষণটি শুষ্ক মেশিনিং এবং আর্দ্র মেশিনিং (কুল্যান্ট ব্যবহার করে) পদ্ধতির তুলনা করে। মূল্যায়নটি পৃষ্ঠের অমসৃণতা (Ra), টুল ক্ষয়, মাত্রিক নির্ভুলতা এবং প্রমিত কাটিং প্যারামিটারগুলির উপর অবশিষ্ট চাপের উপর কেন্দ্রিত ছিল। ফলাফলগুলি দেখায় যে অপ্টিমাইজড হাই-স্পিড পরিস্থিতিতে শুষ্ক মেশিনিং উত্কৃষ্ট পৃষ্ঠের সমাপ্তি (Ra < 0.8 μm) অর্জন করে কিন্তু টুল ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে। আর্দ্র মেশিনিং টুল ক্ষয়কে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে, টুলের জীবনকে বাড়ায়, কিন্তু পোস্ট-প্রসেসিংয়ের জন্য কঠোর প্রয়োজনীয়তা সহ কুল্যান্ট অবশেষের সম্ভাবনা তৈরি করে। কুল্যান্টের বেছে নেওয়া জৈব-সামঞ্জস্যতা ফলাফলের উপর গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে। ইমপ্লান্টের নির্দিষ্ট জ্যামিতি, প্রয়োজনীয় সহনশীলতা এবং আর্দ্র প্রক্রিয়াগুলির জন্য যথাযথ পরিষ্কারের প্রোটোকলের উপর ভিত্তি করে অপটিমাল কৌশল নির্বাচন করা হয়, চূড়ান্ত অংশের জৈব-সামঞ্জস্যতা এবং কার্যকারিতা অগ্রাধিকার দেওয়া হয়।

1. ভূমিকা

পলিইথারইথারকিটোন (পিইইকে) এর দুর্দান্ত জৈব-সামঞ্জস্যতা, রেডিওলিউসেন্সি এবং হাড়ের মতো মডুলাসের কারণে চিকিৎসা ইমপ্লান্টে, বিশেষত হাড় এবং মেরুদণ্ডের অ্যাপ্লিকেশনে একটি প্রধান উপাদান হয়ে উঠেছে। তবুও, কাঁচা পিইইকে স্টককে জটিল, উচ্চ-নির্ভুলতা সম্পন্ন ইমপ্লান্ট উপাদানে পরিণত করা একটি বড় উৎপাদন চ্যালেঞ্জ। মেশিনিং প্রক্রিয়াটি সরাসরি কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়কে প্রভাবিত করে: চূড়ান্ত পৃষ্ঠের গুণগত মান যা জৈব-সামঞ্জস্যতা এবং একীভবনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, মাপের নির্ভুলতা যা ফিট এবং কার্যকারিতার জন্য অপরিহার্য, এবং অবশিষ্ট চাপের সম্ভাব্য প্রবর্তন যা দীর্ঘমেয়াদী কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে। দুটি প্রধান কৌশল প্রাধান্য পায়: শুষ্ক মেশিনিং এবং শীতলক ব্যবহার করে আর্দ্র মেশিনিং। সঠিক পদ্ধতি নির্বাচন কেবলমাত্র কারখানার দক্ষতা নয়; এটি নিরাপদ, কার্যকর এবং নির্ভরযোগ্য চিকিৎসা সরঞ্জাম উৎপাদনের জন্য মৌলিক। এই বিশ্লেষণটি মেডিকেল-গ্রেড পিইইকে মেশিনিংয়ের সময় উভয় পদ্ধতির প্রকৃত পরিচালন বাস্তবতা, কর্মক্ষমতার তুলনা এবং গুরুত্বপূর্ণ বিবেচনাগুলি নিয়ে আলোচনা করে।

২. পদ্ধতি: পরিবর্তনশীলগুলির মধ্য দিয়ে কাটিং

একটি পরিষ্কার চিত্র পাওয়ার জন্য, তুলনা করা হয়েছিল একটি গঠনবদ্ধ, পুনরাবৃত্তিযোগ্য পদ্ধতি অনুসরণ করে:

• উপাদান: ASTM F2026 অনুযায়ী চিকিৎসা মানের PEEK রড স্টক (যেমন, Victrex PEEK-OPTIMA LT1)।

• মেশিনিং অপারেশন: সাধারণ ইমপ্লান্ট উত্পাদন পদক্ষেপগুলির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করা হয়েছিল: মিলিং (ফিনিশিং পাস) এবং ড্রিলিং। প্রতিষ্ঠিত সাহিত্য থেকে টার্নিং ডেটা অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছিল।

• কাটিং টুল: প্লাস্টিক/কম্পোজিটের জন্য বিশেষভাবে ডিজাইন করা কার্বাইড এন্ড মিল এবং ড্রিল। টুলের জ্যামিতি (রেক অ্যাঙ্গেল, রিলিফ অ্যাঙ্গেল) এবং কোটিং পরীক্ষার গোষ্ঠীগুলির মধ্যে স্থির রাখা হয়েছিল।

• প্যারামিটারঃ পরীক্ষা আবরিত ছিল একটি বাস্তব পরিসর:

  • কাটিং স্পিড (Vc): 100 - 400 মিটার/মিনিট (মিলিং), 50 - 150 মিটার/মিনিট (ড্রিলিং)

  • ফিড রেট (f): 0.05 - 0.2 মিমি/দাঁত (মিলিং), 0.01 - 0.1 মিমি/প্রতি আবর্তন (ড্রিলিং)

  • কাটিংয়ের গভীরতা (ap): 0.1 - 1.0 মিমি (র‍্যাডিয়াল/অক্ষীয়)

• শুষ্ক মেশিনিং সেটআপ: চিপ নির্মূল এবং ন্যূনতম শীতলতার জন্য কাটিং অঞ্চলে উচ্চ-চাপ বায়ু প্রবাহিত করা হয়েছে।

• আর্দ্র মেশিনিং সেটআপ: সম্পূর্ণ কুল্যান্ট প্রয়োগ। পরীক্ষিত কুল্যান্টগুলির মধ্যে রয়েছে:

  • সিনথেটিক এস্টার (মেডিকেল মেশিনিংয়ের জন্য সাধারণ)

  • জলে দ্রবণীয় তেল (প্রস্তুতকারকের নির্দিষ্ট মানে পাতলা করা)

  • বিশেষ পিইকে কুল্যান্ট (কম অবশিষ্ট সূত্রগুলি)

• পরিমাপ এবং পুনরাবৃত্তি:

  • পৃষ্ঠের অমসৃণতা (Ra): মিতুতোয়ো সারফটেস্ট এসজে-410 প্রোফাইলোমিটার, প্রতি নমুনার 5টি পরিমাপের গড়।

  • টুল ওয়্যার: প্রিডিফাইনড ইন্টারভালে ফ্ল্যাঙ্ক ওয়্যার (ভিবি ম্যাক্স) এর অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ পরিমাপ। ভিবি ম্যাক্স = 0.2 মিমি এ টুল প্রতিস্থাপিত হয়।

  • মাত্রাগত সঠিকতা: সিএমএম (কোঅর্ডিনেট মিজারিং মেশিন) সিএডি মডেলের বিরুদ্ধে পরীক্ষা করে।

  • অবশিষ্ট চাপ: অর্ধ-ধ্বংসাত্মক স্তর অপসারণ পদ্ধতি (গর্ত-ড্রিলিং স্ট্রেইন গেজ) নমুনার একটি উপসেটে। যেখানে সম্ভব সেখানে যাচাইয়ের জন্য এক্স-রে ডিফ্রাকশন উল্লেখ করা হয়েছে।

  • কুল্যান্ট অবশেষ: এফটিআইআর স্পেকট্রোস্কোপি এবং পরিষ্কারের পর ওজন পরিমাপ (এএসটিএম এফ2459 বা তৎসম অনুযায়ী)।

  • প্রতিটি প্যারামিটার সংমিশ্রণ শুকনো এবং ভিজা উভয় অবস্থাতেই নতুন টুলিং দিয়ে চালিত হয়েছিল, প্রতি শর্তে 3 বার পরিমাপ পুনরাবৃত্তি করা হয়েছিল। পুনরাবৃত্তির জন্য পূর্ণ প্যারামিটার সেট এবং টুল স্পেসিফিকেশনগুলি নথিভুক্ত করা হয়েছে।

3. ফলাফল এবং বিশ্লেষণ: প্রকাশিত ট্রেড-অফগুলো

ডেটা একটি জটিল চিত্র অঙ্কন করে, দুটি পদ্ধতির মধ্যে উল্লেখযোগ্য পার্থক্যগুলি তুলে ধরে:

• পৃষ্ঠতল সম্পূর্ণ (ক্ষুরতা - Ra):

  • শুষ্ক মেশিনিং: উচ্চ কাটিং গতি (Vc > 250 মিটার/মিনিট) এবং নিম্ন খাওয়ানো হারে বিশেষ করে উত্কৃষ্ট পৃষ্ঠতল সম্পূর্ণ নিয়মিতভাবে উত্পাদন করা হয়েছে। Ra মানগুলি প্রায়শই 0.8 μm এর নীচে পরিমাপ করা হয়েছে, যা হাড়ের সংস্পর্শ পৃষ্ঠের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। তবে কম গতিতে বা উচ্চ খাওয়ানোয় তাপের অতিরিক্ত সঞ্চয় স্মিয়ারিং এবং Ra বৃদ্ধি করেছে। চিত্র 1 দেখুন।

  • আর্দ্র মেশিনিং: সাধারণত সামান্য উচ্চ Ra মান (সাধারণত 0.9 - 1.2 μm) প্রদান করেছে যা অপটিমাইজড শুষ্ক কাটগুলির তুলনায়। শীতলক গলন প্রতিরোধ করে কিন্তু কখনও কখনও কম পলিশ করা কাটের চেহারা বা কণা পুনঃ-জমা হওয়ার কারণ হতে পারে। পৃষ্ঠতল সম্পূর্ণ শীতলক প্রকার এবং ফিল্টারেশনের উপর নির্ভর করে। চিত্র 1 দেখুন।

• টুল ওয়্যার:

  • শুষ্ক মেশিনিং: উচ্চ মাত্রায় টুল ফ্ল্যাঙ্ক পরিধানের হার প্রদর্শন করেছে, বিশেষ করে উচ্চ উপাদান অপসারণ হারে (MRR)। PEEK এর পরিপূরক (যদি উপস্থিত থাকে) এবং আসক্তি থেকে উদ্ভূত ক্ষয়কারী পরিধান ছিল প্রাথমিক কারণ। টুলগুলি আরও ঘন ঘন প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন ছিল। চিত্র 2 দেখুন।

  • আর্দ্র মেশিনিং: টুল পরিধানে প্রকৃত হ্রাস দেখানো হয়েছিল। কুল্যান্ট কাটিং এজ রক্ষার জন্য লুব্রিকেশন এবং শীতলতা প্রদান করেছিল। শুষ্ক অবস্থার তুলনায় সমপরিমাণ প্যারামিটারে প্রায়শই টুলের আয়ু 2-3 গুণ বেশি ছিল। চিত্র 2 দেখুন।

• মাত্রিক নির্ভুলতা ও স্থিতিশীলতা:

  • স্থায়ী ফিক্সচার এবং আধুনিক সিএনসি সরঞ্জাম ব্যবহার করার সময় উভয় পদ্ধতিতে ইমপ্লান্টের জন্য সাধারণ কঠোর সহনশীলতা (± 0.025 মিমি) অর্জিত হয়েছিল। গভীর কোটর বা দীর্ঘ মেশিনিং চক্রের ক্ষেত্রে তাপীয় ব্যবস্থাপনার উন্নতির কারণে ওয়েট মেশিনিং স্থিতিশীলতার ক্ষেত্রে সামান্য পার্থক্য দেখিয়েছিল।

• অবশিষ্ট চাপ:

  • শুষ্ক মেশিনিং: পৃষ্ঠের কাছাকাছি সংকোচন চাপ পরিমাপযোগ্য হয়ে উঠেছিল। যদিও প্রায়শই ফ্যাটিগ প্রতিরোধের জন্য এটি উপকারী হয়, তবে মাত্রা এবং গভীরতা প্যারামিটারের উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল ছিল। অত্যধিক তাপের কারণে এটি ক্ষতিকারক টেনসাইল চাপে পরিণত হওয়ার ঝুঁকি ছিল।

  • আর্দ্র মেশিনিং: পৃষ্ঠের কাছাকাছি চাপের মাত্রা সাধারণত কম ছিল, প্রায়শই নিরপেক্ষ বা সামান্য সংকোচন চাপ ছিল। শীতলতার প্রভাবে চাপ গঠনের জন্য দায়ী তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট হ্রাস পেয়েছিল।

• কুল্যান্ট ফ্যাক্টর (ওয়েট মেশিনিং):

  • অবশিষ্ট বিশ্লেষণে নিশ্চিত করা হয়েছে যে সমস্ত শীতলক পানির সাধারণ পরিষ্কারের পরেও সনাক্তকরণযোগ্য চিহ্ন রেখে দিয়েছে। বিশেষ কম অবশিষ্ট শীতলক এবং সিনথেটিক এস্টারগুলি সবচেয়ে ভালো করেছে, কিন্তু কিছু পরিমাণ চিহ্ন অবশিষ্ট রয়েছে। টেবিল 1 দেখুন। যাচাইকৃত পরিষ্কারের প্রোটোকল (বহু-পর্যায়ক্রমিক ধোয়া, আল্ট্রাসোনিক্স, সম্ভবত দ্রাবক) অপরিহার্য প্রমাণিত হয়েছে। চূড়ান্ত পরিষ্কৃত অংশের জন্য আইএসও 10993 অনুযায়ী জৈব-উপযোগিতা পরীক্ষা অপরিহার্য।

চিত্র 1: গড় পৃষ্ঠের অমসৃণতা (Ra) বনাম কাটিং গতি (মিলিং ফিনিশিং)

(এখানে একটি লাইন গ্রাফ কল্পনা করুন: X-অক্ষ = কাটিং গতি (মিটার/মিনিট), Y-অক্ষ = Ra (মাইক্রন)। দুটি লাইন: শুষ্ক লাইন কম গতিতে উচ্চতর থেকে শুরু হয়, 300 মিটার/মিনিটের কাছাকাছি সবচেয়ে কম Ra-তে হ্রাস পায়, তারপর সামান্য বৃদ্ধি পায়। আর্দ্র লাইন সাধারণত সমতল, শুষ্ক লাইনের সর্বনিম্নের কিছুটা উপরে অবস্থিত, গতি পরিবর্তনের প্রতি কম সংবেদনশীলতা দেখায়।)

চিত্র 2: টুল ফ্ল্যাঙ্ক ক্ষয় (VB max) বনাম মেশিনিং সময় (মিনিট)

(এখানে একটি লাইন গ্রাফ কল্পনা করুন: X-অক্ষ = মেশিনিং সময় (মিনিট), Y-অক্ষ = VB সর্বাধিক (মিমি)। দুটি লাইন: শুষ্ক লাইন নিচু থেকে শুরু হয়ে খুব দ্রুত উপরের দিকে উঠেছে। আর্দ্র লাইন একই বিন্দু থেকে শুরু হয়েছে কিন্তু খুব ধীরে ধীরে উঠেছে এবং সময়ের সাথে শুষ্ক লাইনের তুলনায় অনেক কম থেকেছে।)

সারণী 1: প্রমিত জলীয় পরিষ্করণের পর শীতলীকরণ তরল অবশিষ্ট মাত্রা (আপেক্ষিক একক)

4. আলোচনা: কাট বোঝা

ফলাফলগুলি প্রমাণ করে যে শুকনো বা ভিজে মেশিনিং-এর কোনটিই মেডিকেল পিইইকের জন্য সার্বজনীনভাবে শ্রেষ্ঠ নয়; সেরা পছন্দটি অ্যাপ্লিকেশনের উপর নির্ভরশীল।

• কেন শুকনো পৃষ্ঠের সমাপ্তিতে জয় হয় (কখনও কখনও): কুল্যান্টের অনুপস্থিতিতে সরঞ্জামটি ফ্লুইড হস্তক্ষেপ বা সম্ভাব্য কণা পিছনের ধোয়া ছাড়াই পরিষ্কারভাবে উপাদানটি কাটতে পারে। উচ্চ গতি কেবলমাত্র স্হেয়ার জোনে পিইইকে ক্ষণিক ভাবে নরম করার জন্য যথাযথ তাপ উৎপাদন করে, তবে কেবলমাত্র যদি তাপ অতিরিক্ত পরিমাণে জমা না হয়। এটি একটি সরু জানালা।

• কুল্যান্ট কেন একটি সরঞ্জামের সেরা বন্ধু: স্নেহতা দ্বারা সরঞ্জাম-চিপ ইন্টারফেসে ঘর্ষণ কমে যায়, যেখানে শীতলতা পিইকে এর কাছে নরম হয়ে যাওয়ার তাপমাত্রা কমিয়ে আনে, আঠালো আটকে থাকা এবং ক্ষয়কারী পরিধান কমিয়ে দেয়। এটি সরঞ্জামের আয়ু বাড়ানো এবং সরঞ্জাম পরিবর্তনের জন্য বন্ধ রাখার সময় কমানোর মাধ্যমে খরচ কমায়, বিশেষ করে উচ্চ-পরিমাণ উত্পাদন বা জটিল, দীর্ঘ-চক্রের অংশগুলিতে।

• কুল্যান্টের সমস্যা: ডেটা স্পষ্টভাবে দেখায় যে প্রচলিত পরিষ্কার করার সময় কুল্যান্টের অবশিষ্টাংশ অপরিহার্য। যদিও কম অবশিষ্টাংশ যুক্ত কুল্যান্ট সাহায্য করে, তবু কিছু পরিমাণ অবশিষ্ট থেকে যায়। এটি শুধুমাত্র পরিষ্কার করার চ্যালেঞ্জ নয়; এটি একটি জৈব-উপযোগিতা প্রয়োজনীয়তা। প্রতিটি ইমপ্লান্ট ব্যাচ ভেজা অবস্থায় প্রক্রিয়া করার পরে পরিষ্কার করার পদ্ধতি কতটা কার্যকর তা প্রমাণ করার জন্য কঠোর যাথার্থ্যায়ন প্রয়োজন যা আইএসও 10993 পরীক্ষার মাধ্যমে নিরাপদ মাত্রায় অবশিষ্টাংশ অপসারণ করে। এই যাথার্থ্যায়নের খরচ এবং জটিলতা উল্লেখযোগ্য কারণ।

• অবশিষ্ট চাপ: সাধারণত নিয়ন্ত্রণযোগ্য: উভয় পদ্ধতিতে পর্যবেক্ষিত সংকোচন বা নিরপেক্ষ চাপ সাধারণত পিইকে ইমপ্লান্টের জন্য গ্রহণযোগ্য। শুষ্ক মেশিনিংয়ে সমস্যাযুক্ত টেনসাইল চাপের কারণ হওয়া উচ্চ তাপ এড়ানোর জন্য প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ প্রধান।

• টেস্ট কাটের পরে: আসল ইমপ্লান্ট জ্যামিতি অপরিসীম গুরুত্বপূর্ণ। পাতলা দেয়াল বা কোমল বৈশিষ্ট্যগুলি কম্পন বা বিচ্যুতির প্রবণতা দেখায়। গভীর কোটরে কুল্যান্ট কখনও কখনও চিপ অপসারণে সহায়তা করতে পারে, পুনঃকর্তন কমিয়ে এবং পৃষ্ঠের স্থিতিশীলতা উন্নত করে। খুব ছোট, সাদামাটা উপাদানগুলতে শুষ্ক মেশিনিং সহজ হতে পারে যেখানে টুল ক্ষয় কম গুরুত্বপূর্ণ।

5. সিদ্ধান্ত: উদ্দেশ্যযুক্ত নির্ভুলতা

মেডিকেল-গ্রেড পিইকে ইমপ্লান্ট মেশিনিংয়ের জন্য এমন একটি কৌশল প্রয়োজন যা চূড়ান্ত অংশের কার্যকারিতা এবং নিরাপত্তা অগ্রাধিকার দেয়। প্রধান প্রধান সিদ্ধান্তগুলি হল:

1. পৃষ্ঠের ফোকাস = শুষ্ক (অপটিমাইজড): সর্বনিম্ন Ra (<0.8 μm) চাওয়া হওয়া গুরুত্বপূর্ণ অস্থি-সংস্পর্শী পৃষ্ঠগুলির জন্য, উচ্চ কাটিং গতি এবং কম খাওয়ানো হারের সাথে শুষ্ক মেশিনিং উত্কৃষ্ট ফলাফল দেয়, যদি তাপ ব্যবস্থাপনা নিয়ন্ত্রিত থাকে।

2. টুল লাইফ এবং স্থিতিশীলতা = আর্দ্র: জটিল জ্যামিতি, উচ্চ আয়তন বা আক্রমণাত্মক পরামিতি প্রয়োজন এমন উপকরণ কাটার সময় আর্দ্র মেশিনিং টুলের জীবনকে উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়িয়ে দেয় এবং প্রক্রিয়ার স্থিতিশীলতা বৃদ্ধি করে। টুলের ক্ষয়ের উল্লেখযোগ্য হ্রাস সরাসরি উৎপাদন খরচ এবং আউটপুটের উপর প্রভাব ফেলে।

3. কুল্যান্ট = যাথার্থ্য যাচাইয়ের বোঝা: আর্দ্র মেশিনিং বেছে নেওয়ার অর্থ হল অবশ্যই যাথার্থ্য যাচাইকৃত, কঠোর পরিষ্কার প্রক্রিয়া এবং অপরিহার্য কুল্যান্ট অবশেষ মোকাবেলায় ব্যাপক জৈব-উপযোগিতা পরীক্ষার (ISO 10993) প্রতি অটল প্রতিশ্রুতি। বিশেষ কম-অবশেষ কুল্যান্ট এই বোঝা কমায়, কিন্তু এটি সম্পূর্ণ অপসারণ করে না।

4. উভয় পদ্ধতিতে নির্ভুলতা অর্জন সম্ভব: আধুনিক সিএনসি প্রযুক্তি শুষ্ক এবং আর্দ্র উভয় পদ্ধতিকেই চিকিৎসা ইমপ্লান্টের জন্য প্রয়োজনীয় কঠোর সহনশীলতা অর্জনে সক্ষম করে।