Controllo qualità per impianti fabbricati in modo additivo
SOLUZIONI ZEISS PER L’INDUSTRIA MEDICALE

Controllo qualità di impianti realizzati mediante manifattura additiva

Dalla polvere ai componenti finiti realizzati tramite produzione additiva

Coppa per anca stampata in 3D ispezionata in modo non distruttivo con i raggi X per rilevare la presenza di vuoti, crepe e qualsiasi altro problema

La prototipazione rapida rappresenta una tecnologia ad alto potenziale per numerosi dispositivi medici personalizzabili, tra cui protesi di anca e ginocchio, sistemi per la chirurgia vertebrale, componenti per la traumatologia e prodotti specifici per il paziente (PSP). La produzione di componenti medicali precisi, riproducibili e conformi alle normative FDA richiede tuttavia il rispetto di rigorosi standard di controllo qualità.

Le soluzioni ZEISS dedicate al settore medicale sono progettate per garantire processi produttivi affidabili, stabili e fondati su un’integrità dei dati realmente olistica. Il portafoglio integrato di hardware e software crea un ciclo virtuoso in cui l’esigenza di soddisfare gli elevati standard del settore sanitario contribuisce a migliorare continuamente i processi di controllo qualità, rendendoli più efficienti ed efficaci.

Un processo produttivo di nuova generazione

La produzione additiva basata su tecnologie di costruzione stratificata consente la realizzazione di impianti ortopedici personalizzati. L’introduzione di nuove fasi di lavorazione comporta però anche la necessità di adottare sistemi di controllo qualità adeguati.

I produttori devono monitorare e verificare ogni fase del processo per prevenire la formazione di difetti. Le soluzioni ZEISS sono progettate proprio per individuare tali criticità nelle fasi iniziali, contribuendo a ridurre tempi e costi di produzione.

ZEISS affianca i propri clienti lungo l’intero ciclo di sviluppo e produzione, dai test di fattibilità fino alle analisi non distruttive, mantenendo un aggiornamento costante sulle evoluzioni tecnologiche. Questo approccio consente ai produttori di adottare la produzione additiva con maggiore sicurezza, garantendo affidabilità operativa e sostenibilità economica.

Requisiti di qualità e soluzioni

Dalla polvere al componente medicale finito prodotto in modo additivo: requisiti e soluzioni di qualità
  • La distribuzione dimensionale delle particelle e la composizione chimica del materiale della polvere per i dispositivi medici stampati in 3D devono essere monitorate con precisione, poiché influenzano la stendibilità e la formazione di difetti
    Quality gate 1:

    Caratterizzazione della polvere e del materiale

    Analisi della materia prima
    La distribuzione dimensionale delle particelle e la composizione chimica dei materiali devono essere monitorate con elevata precisione, poiché influenzano direttamente la stendibilità della polvere e la possibile formazione di difetti durante il processo produttivo.
     
    Il vantaggio offerto da ZEISS
    • Acquisizione e analisi di campioni di grandi dimensioni mediante microscopia ottica per la caratterizzazione delle particelle di polvere, al fine di garantire una qualità costante del materiale in ingresso e individuare tempestivamente eventuali variazioni nella dimensione o nella morfologia delle particelle.
    • Misurazioni EDX automatizzate tramite microscopia elettronica per determinare con precisione la composizione chimica dei materiali.
    • Valutazione tridimensionale delle particelle di polvere tramite software 3D successivamente all’analisi con microscopia a raggi X.
    • Monitoraggio più efficace delle strategie di riciclo e riutilizzo dei materiali.
  • Mappa del colore sulla coppa per anca prodotta in modo additivo per rilevare la deformazione delle parti funzionali a causa delle diverse velocità di raffreddamento all’interno della struttura
    Quality gate 2:

    Trattamento termico post-stampa e rimozione del pezzo

    Analisi dopo la stampa

    Sfide

    • I trattamenti successivi alla lavorazione garantiscono l’accuratezza dimensionale e le proprietà ottimali del materiale. Il trattamento termico dopo la stampa allevia le tensioni e alcune parti vengono sottoposte a un nuovo trattamento termico per affrontare i cambiamenti della microstruttura.
    • Deformazione delle parti funzionali a causa delle diverse velocità di raffreddamento all’interno della struttura
    • Necessità di compensare la costruzione e/o il trattamento termico con strumenti di reverse engineering

    I tuoi vantaggi con ZEISS

    • Gli scanner 3D ottici o CMM verificano la conformità post-stampa con le tolleranze dei pezzi e aiutano a capire come i trattamenti termici modificano la microstruttura e come questi processi influenzano l’accuratezza finale
    • Il software dedicato utilizza la compensazione dei modelli per garantire il rispetto delle tolleranze.
  • Le scansioni volumetriche delle parti possono essere eseguite sulle coppe per anca prodotte in modo additivo con sistemi CT industriali e microscopi a raggi X
    Quality gate 3:

    Analisi strutturale e dei difetti interni

    Integrità strutturale del componente

    Sfide

    • La parte stampata deve essere analizzata per rilevare la presenza di vuoti, crepe e qualsiasi altro problema che riguardi la struttura interna.

    I tuoi vantaggi con ZEISS

    • Le soluzioni di microscopia ottica sono utilizzate per valutare le caratteristiche del bagno di saldatura con un impatto diretto sulle proprietà meccaniche 
    • Le scansioni volumetriche dei pezzi possono essere eseguite con sistemi CT industriali e microscopi a raggi X
  • Analisi della qualità dei materiali post-stampa su impianti di produzione additiva
    Quality gate 4:

    Analisi post-stampa della qualità del materiale

    Analisi prima del trattamento finale

    Sfide

    • I parametri di lavorazione hanno una grande influenza sulla struttura dei grani delle leghe mediche e quindi sulle proprietà del pezzo
    • Lo spostamento 3D e le deformazioni superficiali devono essere analizzati mentre l’impianto è sottoposto al carico di lavoro

    I tuoi vantaggi con ZEISS

    • Analizzare la superficie incisa con la microscopia ottica per rivelare la microstruttura
    • La diffrazione a retrodiffusione di elettroni (EBSD) in un microscopio elettronico e il contrasto di diffrazione in laboratorio (LabDCT) con la microscopia a raggi X consentono di individuare i tipi di grani e le loro orientazioni rispettivamente in 2D e 3D.
    • La spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (EDX) rileva le fasi intermetalliche e le segregazioni. 
    • I sistemi di telecamere 3D ARAMIS promuovono la comprensione degli spostamenti 3D, delle deformazioni 3D e delle deformazioni superficiali
  • Controllo dimensionale di geometrie esterne 3D altamente complesse e di strutture/caratteristiche interne di impianti d’anca fabbricati in modo additivo
    Quality gate 5:

    Analisi dimensionale e controllo qualità delle superfici

    Analisi finale per la qualificazione

    Sfide

    • Controllo dimensionale di geometrie esterne 3D e strutture/caratteristiche interne altamente complesse
    • I controlli topografici non a contatto devono essere eseguiti su superfici interne complesse e nascoste

    I tuoi vantaggi con ZEISS

    • La CMM esegue misure rapide e precise dei pezzi, mentre la CT industriale misura simultaneamente le caratteristiche interne ed esterne.
    • I requisiti complessi relativi alle superfici esterne possono essere gestiti con soluzioni di microscopia ottica ed elettronica. I sistemi CT industriali si occupano di superfici interne nascoste.
  • I dati vengono raccolti dall’intera catena di processo dei dispositivi medici fabbricati in modo additivo per una rapida analisi e visualizzazione
    Quality gate 6:

    Statistiche e analisi dei dati di processo

    Stabilità del processo

    Sfide

    • I dati vengono raccolti dall’intera catena di processo per un’analisi e una visualizzazione rapide

    I tuoi vantaggi con ZEISS

    • Il software ZEISS supporta la raccolta centralizzata dei dati e il calcolo delle metriche
    • ZEISS ZEN Data Storage consente la gestione centralizzata di dati, report e altro per la microscopia ottica ed elettronica. Il modulo GxP garantisce analisi tracciabili per la conformità ai requisiti normativi e di certificazione
    • L’infrastruttura ZEISS arivis Cloud favorisce la collaborazione e l’accesso agli strumenti di analisi delle immagini IA.
Scopri l’approccio QA olistico per gli impianti di produzione ibrida di Armbruster GmbH

ZEISS Insights: documenti tecnici

Il processo di produzione ibrido di Armbruster GmbH per gli impianti di prova combina metodi additivi e sottrattivi. ZEISS offre soluzioni efficienti e olistiche per il controllo qualità, dalla materia prima al dispositivo medico finito.

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  • ZEISS Medical Industry Solutions Brochure Additive Manufacturing EN

    3 MB


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