钛的特性使它具有成本效益的医疗设备制造弹簧。
板球拉姆齐,纽科姆的春天
在外科组件,植入和其他医疗设备,弹簧扮演各种各样的关键角色。选择正确的弹簧材料往往收益率显著改善性能、寿命和成本。
在许多医疗应用,钛合金弹簧提供关键的好处相比,不锈钢或其他材料。仔细的成本效益分析可以帮助确保选择最好的材料。
耐腐蚀和材料的稳定性
钛提供卓越的耐腐蚀性能。连同其非磁性特性,这使它适合许多医疗和牙科应用程序。虽然不锈钢的材料选择过去,越来越多的部分是被设计来利用这个很轻,强,非磁性材料以其优良的耐腐蚀性能。
组件通常被公认为钛的生物相容性,一旦植入通常保持不变。一些人认为钛材料具有相同特征的骨头。
减少空间需求
由于钛的低扭转模量、钛弹簧将需要更少的线圈比钢弹簧生产类似的负载,即使使用相同的线径。同样,钛弹簧可以实现一个弹簧负荷率(转移所需的力弹簧)用更少的活动比类似的不锈钢弹簧线圈。
这往往会减少弹簧的自由高度,节省空间和重量。这些空间的好处是显而易见的,尤其是在设计微尺度组件。
压力限制必须考虑。在某些情况下,可能需要增加线的大小来控制压力。
节省空间,可以使用以下公式,证明中:
- n -活跃的线圈。
- G -扭转模量。
- d -线号。
- R -率。
- D -平均直径。
- n = (G * d ^ 4) / (8 * R * d ^ 3)。
- 扭转模量为302不锈钢:10 * 10 ^ 6(仅设计参考)。
- 扭转模量对钛:5.6 x 10 ^ 6只(设计参考)。
在这个计算,钛弹簧需要一半的活跃和不锈钢弹簧线圈相比,相同的尺寸值。
轻量级
减少手术工具的重量、设备和植入已经变得越来越重要。钛仪器比类似的不锈钢工具更轻,保留他们的力量甚至在受到交变载荷。被公认为钛金属的强度重量比率最高的国家之一。
Process-tolerant
医疗部分经常暴露在各种各样的环境变化,通过成型,组装、清洗和运输。一个组件可能经历几个包装之前清洗和检查流程。当投入使用,这些相同的部分可以暴露在严酷的消毒代理以及体液。钛的稳定从最初的形成到最终植入可以在弹簧的性能是至关重要的。完整的过程——从材料规格包装设计,应该事先详细。
成本的考虑
通常,当指定钛,最大的问题是成本。虽然材料价格取决于金属的纯度,钛通常成本不锈钢的5到7倍。不过,鉴于大多数医学应用的规模相对较小,以及对产品的整个生命周期的性能优势,钛的初始成本往往是否定的。
现代数控加工还持有紧公差,减少错误和浪费,和计算机化过程减少了安装时间。持续改进成形工艺制造使用成本较高的材料,如钛、更具吸引力。
最近的进步也更有效地生产钛线。虽然许多大批量生产运行仍然指定其他类型的材料,钛的过渡是越来越普遍。
弹簧的专业知识
确认零件将执行如预期,设计师应该查阅春天工程师审查材料和组件规范。主要从钛弹簧制造商经常生产组件,与高效的流程,减少废料,减少部分处理和满足严格的合规要求。总是依靠弹簧的专业工程师材料定稿之前的选择。
板球拉姆齐是总经理纽科姆Spring的设施在达拉斯,德克萨斯。他带来超过23年的春天他的角色设计和生产经验。
这篇文章的观点是作者的,不一定反映的医疗设计和外包或员工。