- Chiều dài rãnh 0.18 với chiều sâu 0.4mm
NHỮNG THIẾT BỊ HỖ TRỢ MẮT THẾ GIỚI SIÊU NHỎ CỦA Y HỌC
N ă m m ư ơ i ngàn vòng quay 1 phút- quá nhanh đến nỗi mắt không thể theo kịp. Nhưng chắnh dao 1-thou tắ hon của máy đã cắt được 60RC một cách nguyên vẹn với một sự chắnh xác đáng nể mà chỉ vài tháng trước đây, đó là điều không tưởng. Ộ Điều này là thật khó tin Ợ, người thợ máy kì cựu chuyên chế tạo máy siêu nhỏ Matt McCormick thừa nhận. ỘĐiều này đã xảy raỢ ông nhớ lại, ỘKhi đó lẽ ra chúng tôi nên gọi nó là một phép màu.Ợ
ỘThật khó tinỢ là một từ miêu tả phù hợp về nơi làm việc của McCormick: xưởng máy nghiên cứu và phát triển trong trường y khoa Keck thuộc đại học Southern California. Cụ thể hơn, đó là phòng thắ nghiệm EyeConcepts (EyeCon) nghiên cứu về mắt thuộc Viện mắt Doheny của trường.
Từ một khu học xá yên tĩnh bao phủ bởi cây xanh gần khu trung tâm Los Angeles, học viện của những bác sĩ nhãn khoa, những kĩ sư công nghệ sinh học và những nhà nghiên cứu đang làm những công việc nghiên cứu thường ngày trong việc tạo nên những điều kỳ diệu; và phân xưởng thiết bị siêu nhỏ của McCormick là một phần trong toàn bộ học viện.
Hỗ trợ Con Người
Tổ chức nổi tiếng thế giới Doheny cam kết chắc chắn trong việc giúp đỡ những người mắc các bệnh đang diễn tiến về mắt bằng việc nhanh chóng đưa những dụng cụ, kĩ thuật mới ra thị trường y khoa. Phòng thắ nghiệm là tập hợp mang tắnh độc đáo những con người có tài
năng đặc biệt. Và, trong sự sắp xếp kì lạ tương tự nhau đối với bất cứ những phương tiện y tế nào, xưởng máy được bố trắ trực tiếp ngay sảnh từ những phòng phẫu thuật.
Xưởng máy, với vị trắ mặt bằng ngay chắnh giữa, được gọi một cách trang trọng khá lạ tai, thậm chắ là được tán dương bằng cái tên đầy sáng tạo. Nhưng dù thế nào thì McCormich cũng nhanh chóng sửa lại bằng việc nói bớt đi: ỘNơi này,Ợ ông vừa nói vừa dang rộng tay bao quát xung quanh, Ợ đơn giản là nơi tốt nhất thế giới, là nơi của sự sôi nổiỢ; ông mỉm cười; ỘĐây là nơi của những ý tướng. Chắnh tại đây, những thợ máy được làm việc trực tiếp với các bác sĩ giỏi nhất nhằm phát triển những dụng cụ mới đáng kinh ngạc trong phẫu thuật mắt. Chúng tôi có tất cả những nhà phẫu thuật tài ba này với nhiều ý tưởng mới, và cả những sinh viên cao học ngành y sinh học sắc sảo với những cách nhìn sự vật mới mẻ.Ợ
ỘMột vài bác sĩ y khoa ở đây có bằng thạc sĩ hoặc tiến sĩ trong các ngành kĩ thuật- họ đều là những thiên tài thật sự- nhưng họ lại không có những kĩ năng gia công để thực hiện được ý tưởng của mình. Chắnh vì thế, EyeConcepts đã được sáng lập là để làm điều đó,Ợ McCormick nói tiếp,Ợ tạo ra những thứ mà các nhà phẫu thuật tưởng tượng đến.Ợ Với sự cần thiết để trở thành Ộmẹ đẻ của phát minhỢ, nhu cầu về thợ máy làm việc bên cạnh các nhà phẫu thuật đã dẫn đến sự hình thành của xưởng máy đặt ngay sảnh chắnh.
ỘHằng ngày, khi các bác sĩ thực hiện xong các cuộc phẫu thuật, chúng tôi đều ngồi chung vào bàn hội nghị và
cùng bàn luận về những công cụ mới mẻ và khác nhau vốn đã có thể giúp cho quá trình thuận lợi hơn,Ợ McCormick nói. ỢMột nhà phẫu thuật có thể đặt vấn đề rằng, Ổnếu cái nhắp có thể nâng lên khi kẹp lại, chúng ta sẽ đạt thêm một điều gì đó!Ỗ
Sau đó, chúng tôi tranh luận cách chắnh xác để giải quyết: Những nguy hiểm gì có thể kèm theo; kắch thước giới hạn cần được xem xét.Ợ Cuối cùng, những người thợ máy biến nhận định ỘNếu.. thì..ỖỖ đó thành những thứ để các nhà phẫu thuật có thể thật sự chạm vào được - và luôn luôn, càng sớm càng tốt.
Đó là nơi mà Ộphép màu 50000 vòng trong 1 phútỢ xảy ra.
Phòng thắ nghiệm ban đầu đã nghiên cứu về dụng cụ tạo nguyên mẫu nhanh dựa vào quang polyme hoá hoặc nung kết la-de để đáp ứng nhu cầu cho 1 chu kỳ quay nhanh. Nhưng sau khi cân nhắc chất lượng dụng cụ cần để chứng minh cho quan niệm của mình, phòng thắ ngiệm đã nhanh chóng quyết định rằng những bộ phận hoàn chỉnh sẽ thật sự làm việc. Những thiết bị bằng tay nhỏ có thể khởi động các thứ, nhưng phòng thắ nghiệm cần những dụng cụ gia công lập trình được với độ chắnh xác cao hơn cùng khả năng lặp lại.
Những vị giám đốc thoạt đầu đã nghĩ đến việc họ đang phải đối mặt với khoản kinh phắ nửa triệu đô la để mua những máy CNC hoạt động vi mô, và viễn cảnh tốn kém khi phải dùng một phần bệnh viện để phải xây dựng và trang bị xưởng máy. Các kế hoạch xem ra khó có thể thực hiện được. Sau đó, ngay vào đúng thời điểm, họ đã tìm ra một giải pháp lý tưởng- thoả thuận về
những máy CNC mới, giá cả hợp lý cùng độ chắnh xác cao đủ giúp họ xoay xở vượt qua trở ngại.
ỘNhững Office Machines mới đó đã thật sự cứu nguy cho chúng tôi,Ợ McCormick nói, đề cập đến Office Lathe OL-1 và Office Mill OM-2 dung hợp của phòng thắ nghiệm thuộc Hass Automation. ỘChúng tôi đã trở thành một trong những xưởng máy đầu tiên có được bộ sản phẩm đặc biệt này. Khả năng gia công dụng cụ nhỏ và trục bù tốc độ cao, kết hợp với độ bền tốt, là tất cả những gì chúng tôi cần. Những thiết bị này cho phép chúng tôi chuyển những ý tưởng hay về phòng thắ nghiệm đáp ứng nhanh thành sự khai thác mang tắnh khả thi.
Vật Liệu Thật Nhỏ
ỘTôi làm thợ máy đến nay đã 33 năm,Ợ McCormick trầm ngâm, Ộvà trong suốt quá trình làm việc của mình, tôi luôn chuyên về những vật liệu thật nhỏ . Tôi phát hiện rằng khi làm việc với những kắch thước vi mô, nhiều kĩ thuật truyền thống từng được kiểm nghiệm và chứng minh là đúng đã không còn giá trị nữa. Những bước dịch chuyển thường hiếm như đổ hoặc dốc xuống, hay việc cắt trochocit ở những chỗ mà dao tháo ra khỏi phôi gia công theo một đường vòng, thường được thực hiện -với một dao phay ngón bi, nhằm giữ độ sâu ắt hơn 20% của đường kắnh dao.
Bên cạnh đó, vận tốc cắt và sự nạp liệu phải rất cao, nếu không bạn không thể tách vật liệu ra với tỷ lệ có thể chấp nhận được, hoặc đạt được kắch thước chip phù hợp để tránh sự quá nhiệt. Bên cạnh đó, trong khi độ bền là điều cần thiết để giữ dung sai được kắn trong tất cả các hoạt động, đây là điều đặc biệt quan trọng trong gia công vi mô. Những dao động nhỏ được khuếch đại tương đối tuỳ theo đường kắnh dao do
kắch thước của dao bị giảm, và chỉ với một sự dao động nhỏ đến mức 0.0001Ợ cũng có thể gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng. Nếu độ lệch tâm của dao không được chặt, vào cỡ bình thường khoảng 4 μm hoặc ắt hơn- một sự dao động nhỏ bình thường cũng có thể sẽ gây ra sai sót, không đơn thuần chỉ là giảm độ chắnh xác. Nó thậm chắ có thể làm gãy dao phay ngón.
ỘĐó là lý do vì sao tôi quan tâm đến cách mà thiết bị Hass mới này hoạt động. Những thiết bị, máy móc như thế chưa từng có trước đây. Sự chênh lệch giữa những thiết bị này và những thiết bị nhỏ khác giống như sự khác biệt giữa ngày và đêm vậy.
ỘBây giờ tôi có khả năng làm những thứ như thế này,Ợ McCormick nói trong lúc đang giữ một phiến mỏng được gia công của que dò phẫu thuật. 8 cần dò mỏng với đầu được viền 3D vừa đủ dài 1.5 inch, và mỗi cái chỉ rộng 0.007Ợ. Những phần này thông thường được cắt bằng EDM và mài nhám dùng cho những sản phẩm thương mại, nhưng để sử dụng cho việc đánh giá thiết kế nhanh, phòng thắ nghiệm EyeConcepts đã gia công chúng từ tấm chêm nguyên vật liệu không gỉ- chỉ dày 0.015Ợ!
McCormick đã dùng một dao phay ngón bi 0.020Ợ trong trục điện NSK của máy cán văn phòng để thực hiện những vết cắt 2-thouỖ cải tiến trong việc làm tôi thép nhanh chóng. Sự làm nguội phun khắ đã được sử dụng vì mẫu cần được giữ không bị làm bẩn để dùng cho những mục đắch FDA (cục quản lý thức ăn và thuốc). Tuy nhiên, những cơ cấu không gỉ tương tự nhau thường được làm nguội bằng cách che phủ hay chất tải lạnh dòng chảy thể tắch thấp.
Đơn Giản và Hài Hoà
Việc kẹp chặt đơn giản và hài hoà: phiến mỏng được gắn vào khối
nhôm có chức năng kẹp định vị với băng từ 2 que. Tuy nhiên, một loại sáp mềm (hỗn hợp Mitee-Grip) được dùng để ngăn những cạnh mỏng uốn cong lại trong lần cắt cuối. Đầu tiên, một mặt của mỗi cạnh được gia công; vẫn còn nhiều nguyên liệu trên mặt còn lại để ngăn sự dịch chuyển. Sau đó, hỗn hợp sáp nóng được để chảy nhỏ giọt vào các khoang rãnh để cung cấp bệ đỡ trong khi mặt thứ hai được gia công. Kĩ thuật không phức tạp này cho phép dung sai cắt là ổ 0.0005Ợ. Sau khi gia công, sáp được tách ra dễ dàng với nhiên liệu khoáng vật và nước ấm, đồng thời phiến mỏng được tẩy siêu âm.
ỘĐối với mỗi nguyên mẫu chúng tôi làm ra,Ợ McCormick nói, Ộ chúng tôi luôn nhớ rằng một người khác sẽ phải đúc khuôn, nghiền hoặc dập nổi nó. Những mẫu thử này sẽ được dùng để đánh giá và hoàn thiện ý tưởng, sau đó chúng sẽ trở thành nền tảng đối với bàn cắt ren tiên tiến cho những sản phẩm thương mại. Những công ty y tế lớn mà chúng tôi hợp tác với có thể sử dụng thiết kế của chúng tôi và sản xuất chúng một cách thương mại với việc trì hoãn sự phát triển thông thường đến mức tối thiểu.
ỘMục đắch hàng đầu của viện nghiên cứu này chắnh là để chữa trị hoặc ngăn chặn sự phát triển của chứng bệnh mù. Thời gian là quan trọng- Ổlà thiết yếuỖ, chúng ta có thể kết luận như vậy. Trong khi có nhiều những thiết bị y tế đặc biệt khác tiến hành nghiên cứu tầm xa trong lĩnh vực này,Ợ McCormick nhận định, Ộ thì tại Doheny này, nơi mà các thợ máy ngồi cạnh các nhà phẫu thuật, một ý tưởng có thể được chuyển thành cái gì đó để trình bày sau khi đã cân nhắc cẩn thận.Ợ
Bài phóng sự và hình ảnh của Richard Berry, Hass Automation Inc.
CAD/CAM SOFTWARE
7878 78
Bài viết này xem lại những sự phát triển gần đây trong hệ thống CADCAM cho sản xuất dụng cụ dập. Trọng tâm chắnh nằm ở