Kombination von Metall- und Carbonfaser-3D-Druck zur Herstellung von Prototyp-Werkzeugen für die Chirurgie

Shukla Medical, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft des Luft- und Raumfahrtherstellers S.S. White Technologies, entwickelt und fertigt universelle orthopädische Implantatentfernungswerkzeuge wie das Xtract-All® Spine Universal Spinal Implant Removal System.

Challenge

Die Produkte von Shukla Medical werden von Chirurgen auf der ganzen Welt verwendet, um alte Implantate effizient zu entfernen, bevor sie durch neue ersetzt werden – und das alles unter Erhaltung des Knochens des Patienten. Die meisten orthopädischen Instrumente zur Implantatentfernung sind kompliziert und erfordern einen erheblichen Zeitaufwand für die Bedienung, während die Universalinstrumente von Shukla Medical für ihr einfaches, intuitives Design bekannt sind.
Die Produkte von Shukla Medical sind für orthopädische Chirurgen konzipiert und verfügen über zeitsparende Funktionen wie Schnellkupplungen und mehrere Extraktionsoptionen. “Es ist allgemein bekannt, dass jede Minute im Operationssaal sehr teuer ist”, sagte Zack Sweitzer, Product Develop-ment Manager bei Shukla Medical. “Jede Zeit, die Sie sparen können, ist also äußerst hilfreich. Die Kosten für einen Operationssaal können zwischen $35 und über $100 liegen, obwohl sie je nach Krankenhaus und chirurgischem Eingriff variieren. Die Werkzeuge von Shukla müssen schnell als Prototypen hergestellt und von orthopädischen Implantatchirurgen getestet werden, um Form und Passform zu überprüfen, bevor das Endprodukt hergestellt wird. Das Team fertigte die Teile zunächst mit ihrer CNC-Maschine als Prototypen an oder schickte die Entwürfe an einen Dritten, stellte jedoch fest, dass lange Vorlaufzeiten die Wiederholung von Prototypen stark verlangsamten und sie daran hinderten, ihr Produkt schnell auf den Markt zu bringen.

Solution

Shukla Medical kaufte 2017 einen 3D-Drucker von Markforged, der in der Lage ist, in Endlosfasern aus Carbon zu drucken, und begann, ihn für den Prototypenbau ihrer Werkzeuge zu verwenden, anstatt ihre CNC-Maschine einzusetzen. Es war eine fantastische Ergänzung für die Ausstattung des Teams. “Wir belasten unsere Instrumente sehr stark, und die Carbonfaser verleiht ihnen etwas mehr Festigkeit, so dass es sich nicht wie ein Spielzeug anfühlt”, sagt Adam Gosik-Wolfe, Maschinenbauingenieur bei Shukla Medical. Aber Adam und das Team wollten noch etwas mehr – sie wollten Prototypen aus Metall, damit sich die Chirurgen noch leichter vorstellen konnten, das Werkzeug zu verwenden. Subramanya Naglapura, VP of Operations bei Shukla Medical, sah ebenfalls das Potenzial und sprach sich für den Kauf des Metal X aus. Nach einer großartigen Erfahrung mit ihrem Markforged Carbonfaser-3D-Drucker traf das Team die Entscheidung, ein Metal X-System hinzuzufügen – mit voller Unterstützung des Managements.

Durch die Verwendung von 17-4 PH Edelstahl war Shukla Medical in der Lage, einen Prototyp aus dem gleichen Material wie viele der Endprodukte herzustellen. Das Unternehmen verwendet jetzt seinen 3D-Kompositdrucker für die ersten Prototypen und dann das Metal X-System für den endgültigen Prototyp, der zur Evaluierung in die Hände von Chirurgen gelangt. “Der Chirurg kann sich vorstellen, es beim eigentlichen Einschnitt zu verwenden, und er kann uns sagen, ob es sich in seinen Händen richtig anfühlt”, sagt Sweitzer. “Wenn wir in der Lage sind, einen Prototyp effizienter zu erstellen und die fertigen Produkte schneller auf den Markt zu bringen, werden wir in der Branche an der Spitze bleiben”, so Sweitzer. Der 3D-Drucker für Carbon-Endlosfasern wird auch zur Herstellung weicher Backen für alle Metal X-Teile verwendet, die nachbearbeitet werden müssen, was ihn und den Metal X zur idealen 3D-Drucklösung für das Team macht.

At a glance

  • Einsparung von ca. $10.000 USD pro Monat
  • 430+ Tage eingespart
  • 1 Jahr bis Erreichung des ROI

Customer testimonials

„Im Vergleich zu einer herkömmlichen CNC können Sie mit der Metal X kompliziertere Formen ausprobieren oder mehr Designrisiken eingehen.“
– Adam Gosik-Wolfe, Maschinenbauingenieur, Shukla Medical

“Wenn wir in der Lage sind, Prototypen effizienter zu erstellen und fertige Produkte schneller auf den Markt zu bringen, werden wir weiterhin an der Spitze der Branche stehen.”
– Zack Sweitzer, Produktentwicklungs-Manager, Shukla Medical

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Looking to the future

Shukla Medical hat durch den Einsatz des Carbonfaser-3D-Druckers und des Metal X-Systems die Zeit für die Vermarktung seiner Produkte erheblich verkürzt. Die Ingenieure von S.S. White Technologies – von denen Shukla Medical eine Tochtergesellschaft ist – verwenden die Markforged-Drucker häufig für Werkzeuge und Vorrichtungen für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die medizinische Industrie. “Wir werden mit unseren Markforged-Druckern viel mehr Produkte schneller auf den Markt bringen, und wir haben endlich die Designfreiheit, dies zu tun”, sagt Sweitzer.

Learn more about metal printing applications!

What applications is the Metal X suitable for? How do I design correctly for metal 3D printing? What do users say about it, and where can I find more information? – You've come to the right place! We've listed several information sources that will help you get the answers you need.

Design Guide

DfAM – How to best design your component for metal 3D printing? This guide provides valuable tips on design, material selection, and post-processing.

5 applications

In this guide, we'll explore five ideal applications for metal 3D printing. How can you identify a good application? What do you need to consider?

User report

In this practical application report from Stanley Black & Decker, costs and lead times were saved by optimizing an assembly.

Webinar

A Markforged application engineer explains the Metal X system and the available materials. He also demonstrates a complete process from printing to the finished part.