放療係統的最主要組成部分是醫用電子直線加速器,它是利用微波電場對電子進行加速,產(chan) 生高能射線,用於(yu) 人類醫學實踐中的遠距離外照射放射治療活動的大型醫療設備,廣泛應用於(yu) 各種腫瘤的治療,特別是深部腫瘤的治療。醫用電子直線加速器可以產(chan) 生X輻射和(或)電子輻射束。高能X射線具有高穿透性、較低的皮膚劑量、較高的射線均勻度等特點,適用於(yu) 治療深部腫瘤。電子束具有一定的射程特性,穿透能力較低,用來治療淺表腫瘤。醫用治療床是患者放療的載體(ti) ,放療過程中要考慮床板對放射劑量的吸收影響,所以目前高端治療床板不再使用鋁合金材料,從(cong) 而提高床板對X射線的透過率,降低衰減。
應用情況
近期,某醫院在安裝Elekta醫科達放療係統時發現,其碳纖維醫治床iBeam evo拓展板一對連接件中的一隻在運輸途中遺失了。該原裝連接件經過碳纖維CNC銑削工藝加工製成,用同樣的材料外協定製加工這個(ge) 零件的成本預計超過2000元,而且疫情原因導致加工周期較長,沒有這個(ge) 連接件又無法實現床板承托頭部的功能,設備調試和投入使用的進度預計可能會(hui) 因此延誤超過2個(ge) 月。另一方麵,雖然鋁合金CNC加工的周期短、成本低,但會(hui) 影響到治療床對X射線的透過率,進而影響整套設備的使用。

△該醫院安裝中的放療係統和碳纖維治療床

△未丟(diu) 失的對側(ce) 原裝連接件
經過溝通,醫院最終決(jue) 定與(yu) TPM3D盈普合作,采用三維掃描、逆向設計,和SLS激光燒結技術,利用尼龍材料快速定製這個(ge) 連接件,在加快製作周期、降低製作成本的同時,不影響治療床對X射線的穿透率,保障設備投入運行進度。
首先因為(wei) 沒有模型數據,所以要利用對側(ce) 的另外一隻連接件,通過三維掃描和逆向設計獲得三維模型。因為(wei) 這個(ge) 件的結構相對簡單,所以掃描和逆向速度較快,在2個(ge) 小時內(nei) 就完成了數據準備。

△經三維掃描和逆向設計後的數據
得到了連接件的三維數據後,我們(men) 立刻安排了打印任務。經過對該連接件的使用要求評估,我們(men) 最終選擇了Precimid1172Pro BLK尼龍12材料打印,這是一款綜合性能優(you) 秀的黑色尼龍高分子材料,具備良好的機械強度和耐磨耐用性,可以滿足此應用場景下的使用要求,且材料複用率高經濟性好。打印的機型為(wei) 盈普P360,打印速度快穩定性高,成型尺寸與(yu) 生產(chan) 效率兼顧。配合一站式零件粉體(ti) 全性能處理工作站(PPS)可實現在線自動供粉,滿足連續生產(chan) 和對環境友好的要求。

△TPM3D盈普P360清潔生產(chan) 解決(jue) 方案
打印冷卻清粉後,我們(men) 再對這個(ge) 連接件進行了化學蒸汽平滑技術後處理,使零件表麵更光滑,並提升其強度和耐久性。化學蒸汽平滑技術利用專(zhuan) 用化學溶劑,經氣化後對艙內(nei) 的零部件進行熏蒸,將零件表麵“撫平”,使表麵光滑致密防水抗汙。另外得益於(yu) 零件表麵粗糙度的降低,以及開裂點的消失,其韌性顯著提高更加耐用。

△TPM 3D盈普在國內(nei) 率先引入AMT化學蒸汽拋光技術
經過數小時的打印與(yu) 化學蒸汽平滑處理,我們(men) 最終在1天之內(nei) 將滿足要求的數個(ge) 連接件交付給醫院進行安裝使用和備件使用。

△安裝中的SLS尼龍打印連接件

△安裝中的SLS尼龍打印連接件

△安裝完成的SLS打印連接件和拓展板

△安裝完成的SLS打印連接件和拓展板

△係統安裝調試完成準備使用
考慮到該零件體(ti) 積小且在實際加工過程中采用的是“拚鍋”的方式與(yu) 其他訂單一起進行打印和熏拋處理,所以實際加工成本不到400元,另外從(cong) 開始掃描到零件交付僅(jin) 耗時1天,為(wei) 醫院節省了金錢成本和時間成本,使安裝調試工作得以盡快開展,保障了放療設備計劃投入使用的時間節點。再次驗證了SLS激光燒結技術非常適合小批量定製化最終零件的生產(chan) 製造,並且具備快速響應、柔化製造的能力。
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