从互补到融合，构建激光与CNC协同制造生态

计算机数控（CNC）加工是一种利用计算机控制设备精确切割、成型和制造零件的生产方法。这种加工方法的多功能性，使其在航空航天、电子设备、医疗器械等所有制造领域都得到广泛应用。

 

另一方面，激光技术在医疗器械制造中扮演着革命性角色，其核心价值在于高精度、非接触、可编程和适用于多种材料的特性。目前来看，激光与CNC是医疗器械制造中的两种核心互补技术，它们的根本区别在于加工原理不同，这直接决定了其适用场景和制造的器械类型。

 

此前，《医疗产品外包》杂志就医疗器械制造中的机械加工与激光加工技术话题，邀请了4位行业专家进行了对话。他们分别是Lasentum首席执行官David Bosom、PrecisionX Group首席执行官Chris Huntington、Vantedge Medical工程技术总监Shawn Murphy、United Machining医疗板块经理Erik Poulsen。

 

 

AI与自动化重塑医疗器械精密加工
Sam Brusco：哪些最新技术或操作进步，对医疗器械制造的机械加工/激光加工能力产生了最大影响？
David Bosom：我们的系统提供精密激光加工工艺，如焊接、打标和切割，其中塑料焊接是重点领域。在医疗器械制造中，传统连接方法可能产生颗粒物或引入热应力与机械应力，从而损害精密元件。通过采用合适的激光技术，能够避免这些问题，帮助医疗器械制造商满足行业严格标准。

 

Lasentum首席执行官David Bosom

 

我们的系统可精确控制能量和压力，确保获得洁净、稳定且可重复的焊接效果。这不仅能够实现最高质量与合规标准，还能保证救命设备生产的一致性。系统最重大的创新之一是先进热分析技术。通过采集处理焊接过程的热成像数据，能更精准评估焊接质量并提供全流程追溯。这不仅提升了可靠性，更让制造商获得更强的医疗器械标准合规保障。

 

Chris Huntington：我们正利用人工智能（AI）优化规划加工路径，以业界顶尖效率实现精密加工。采用的自主学习AI通过历史数据积累不断进化，提升新型几何结构零件的加工方案制定能力，既提高效率又显著缩短交付周期。AI技术的应用，使我们成功建立了持续改进循环，在提升加工性能的同时减少人工投入并优化运营效能。

 

Shawn Murphy：在机械加工、激光加工及装配应用中实施自动化技术给整个组织带来了深远影响。这包括支持量产的工作件看管系统——单名操作员可管理多台CNC设备；还包括执行多种后加工工序的自动化单元：如激光焊接、去毛刺、焊接组件的轻度二次加工以及尺寸检测。闭环加工采用跳频信号测量探头，实现机内检测与实时刀具路径校正。

 

工业清洗设备，配备西门子SIMATIC人机界面控制系统

 

检测结果实时显示在每台设备的人机界面上，提供每次加工的尺寸数据及动态趋势分析。这些在检报告自动归档，形成可追溯的详细历史记录以持续优化工艺。这些成果正推动我们在全组织范围内更广泛地应用自动化技术。

 

Erik Poulsen：LASER S 500 (U)型设备的问世，已被证明是医疗器械制造领域的革命性突破。这款经过全面重新设计的设备优化了加工速度与精度，多数驱动装置采用水冷式直线电机和扭矩电机，配备光栅尺和新一代软件系统，激光头搭载的数字Z轴可以实现高速加工。

 

Vantedge Medical展台

 

用于激光结构化处理（本质上是通过类似喷砂处理的效果对表面进行“轰击”）的加工时间已大幅缩短。肩关节或髋关节植入物等器械，仅需几分钟即可完成结构化加工。现在我们能用完全自动化的清洁数字工艺替代掩膜和喷砂处理，也为公司赢得了更高的市场关注度。

 

 

工业4.0构建医疗器械“数字卓越性”
Sam Brusco：贵公司是否在制造过程中应用工业4.0技术？若已应用，具体采用哪些技术并如何保障制造卓越性？
David Bosom：我们不仅将工业4.0技术用于设备制造，更将其深度集成到系统本身。我们的激光系统可捕获带零件追溯功能的全程工艺数据，通过Ethernet/IP、OPC/UA和MES连接工厂网络，并借助模块化设计与RFID技术实现从独立工作站到自动化产线的灵活适配。

 

PrecisionX Group首席执行官Chris Huntington

 

Chris Huntington：我们的制造流程融合了多项工业4.0技术，包括AI驱动的加工优化、具备智能监测功能的自动化超声波清洗系统，以及集成在工具中的先进光学缺陷检测。这些技术显著提升产品质量，降低废品率，提高产出量，并提供实时监控与反馈，持续推动制造卓越性。

 

Shawn Murphy：我们积极实施工业4.0技术以增强工艺控制、设备状态和整体制造效能。实时监控与预测性维护：现代CNC控制器提供主轴与轴负载历史数据，附加传感器监测振动信号。这些数据流接入预测性维护系统，可提前检测可能影响产品质量或导致意外停机的磨损状况。

 

面向刀具监控的自适应制造：刀具负载监测系统会标记超出最佳运行范围的切削工具。在某些应用中，系统能动态调整切削参数以防止刀具损坏。这在加工大型零件时尤为重要——单次刀具破损可能导致数千美元的时间和材料损失。

 

数字孪生与仿真：验证软件会模拟CAM系统生成的CNC程序，使我们在切割零件前就能发现潜在问题（如碰撞或刀路错误）。这既降低废品风险，又保护高价值设备资产。

 

精密切割质量是现代医疗器械加工的核心诉求

 

自动化与机器人技术：我们拥有内部自动化集成能力，包括工件看管、在线检测、无人化加工和自动化装配。集中式自动化团队为所有生产基地提供支持，既能实现全系统集成方案，又能对现有运营进行成本效益优化升级。

 

这些技术共同通过确保工艺一致性、降低风险和支持智能数据驱动决策，强化我们对制造卓越性的承诺。

 

Erik Poulsen：我们确实走在前列——事实上我认为我们在这方面处于行业领先。我们生产的每台设备都配备可连接“My rConnect”系统的硬件与软件。该技术不仅能实时监控设备状态，还允许客户通过加密通道与我们的服务团队安全连接，在需要时获得远程设备访问权限。

 

United Machining医疗板块经理Erik Poulsen

 

更重要的是，我们支持特定产品的关键制造数据存储与分析，构建某种工艺的“数字孪生”。对于难以通过传统方法检测的关键部件制造而言，这将成为极具价值的工具。关于工业4.0及其为生产改善创造的机遇，实在言无不尽。简而言之，我们的数字化能力基于umati、OPC UA等国际标准，并能随着客户数字化基础设施的扩展而同步升级。

 

 

综合方案应对多元挑战
Sam Brusco：关于医疗器械制造的加工服务与设备，各位还有哪些补充见解？
David Bosom：激光工艺已被证明在医疗器械制造中极具价值——不仅适用于高要求应用场景，同样胜任大批量生产。其能提供稳定可重复、具备全流程可追溯性的工艺，使其成为性能与合规性双重要求下的可靠解决方案。激光塑料焊接不仅是连接零件的手段，更是为医疗器械制造提供稳定性、可追溯性与品质信心的保障。

 

Chris Huntington：我们的差异化优势在于，将多种特种制造工艺集成于同一体系，实现复杂项目的无缝执行。公司专攻挑战性材料，尤其擅长加工镍钛诺、高等级钛合金、钴铬合金等难切削金属及高性能合金。此外，针对III类部件的自动化清洗系统通过先进的预测性维护方案，在显著提升产能的同时，确保设备持续运行。

 

激光毛化技术可制造兼具卓越美学特性与功能性的表面

 

Shawn Murphy：作为专注于金属加工的合同制造商，我们为医疗科技行业的OEM厂商及其延伸供应链提供支持。凭借从小型到大型部件的CNC加工深度专业知识及全面的后处理能力，我们将先进技术与各岗位顶尖人才相结合。

 

近期在快速原型专用设备上的投资，使我们能够从产品开发最初阶段就为客户提供支持。这些专业团队在生产全流程中始终保持高效、精密与细节把控，既具备小型制造商的敏捷性，又兼具大平台的规模化交付能力。

 

Erik Poulsen：医疗行业的主要趋势（如机器人与微创手术的增长），正推动设备组件精度要求的不断提升。越来越多的工作订单包含公差仅数微米（低于±0.0002英寸）的零件，这对需要每日运行12-24小时的车间构成巨大挑战。

 

部分制造商面临过高废品率，或依赖需要“金手指”技师进行调试并维持公差范围的设备。持续生产高精度零件必须使用专为精密加工设计的设备，而工程设计与制造这类设备正是企业的核心基因。