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利用Solid Edge和Femap,牙科植入装置制造企业打开新市场
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The Smile System 微笑系统

Biotec Srl 成立于1998年,从事医疗器械生产分包业务,总部位于意大利维琴察附近的Povolaro di Dueville。后来,公司决定投资开发自有品牌的先进牙科植入程序。

“从战略角度而言,我们认识到分包业务不具有长期愿景,因此便着手将整个生产业务归拢至 Biotec 的自有品牌下。2009年,我们实施了一个新项目,重新启动公司业务,包括从技术到市场营销的各个方面,” Biotec常务董事 Dr. Andrea Peloso说。“这就是‘btk’品牌的诞生缘由,从此将Biotec领入整形外科及牙科植入装置业务领域。由三个字母组成的新品牌名,既与公司名称密切相关,同时也概括了我们的核心价值,即:生物相容性、技术和专门技能(biocompatibility、technology、know-how)。”

而公司的品牌口号 “the smile system™(微笑系统™)”也恰如其分。

Biotec 约有40名员工,过去三年员工人数翻了一倍。公司60%的业务来自意大利,其余来自南欧、中东、北非和东欧。从利比亚到俄罗斯,公司以稳定的步伐开拓新市场,但产品上市前通常需要经过漫长的认证过程。有时候,等待期可长达两年之久。

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“强大、直观、快速”

牙科植入装置绝非简单的产品:尺寸小,功能多样,同时还需满足医生严苛的要求。

“近年来,医生对设计的兴趣越来越大,” Peloso 说。“他们对相关技术有所了解,要求参与。在开发创新型高科技产品的过程中有他们相助当然是好事,但前提是我们的工具必须可以支持我们与医生开展同步设计,为他们展示植入装置的概念原型和最终产品。”

为了满足这些新要求,2010年 Biotec 的管理层决定采用产品生命周期管理(PLM)技术,并选择了 Siemens PLM Software 的 Solid Edge® 软件。Solid Edge 先进的计算机辅助设计(CAD)技术帮助企业加速产品开发、加快修改速度、并提高数据重用。

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“我们选择 Solid Edge 是因为其功能强大、界面直观、速度快捷,” Biotec 研发经理 Igor Piccoli 说。“很多设计工具都需要长时间的准备和设置,而我们通常又需要设计整个产品系列,因此需要高度动态、灵活的方法。我们所需要的,是一款具备所有参数化 CAD 特征的直观而易用的软件。Solid Edge 便是这样一款软件。”

部署正确的工具

为了开发产品,Biotec 团队与很多医疗和行业专家协同工作;这些专家拥有宝贵的经验、信息和文档资料。此外,公司还与高校,尤其是生物工程学院及医学院/外科部合作。

“我们汇总所有合作伙伴的需求和要求,并将它们记录在一个或多个说明汇总表中,然后再传递给我们的产品开发团队,” Piccoli 说。“利用这些规格说明,我们可以进行技术可行性分析,并为在 PC(个人电脑)上绘制初步的示意图和工程图提供基础。”

“直到几年前,我们还一直使用二维软件,但无法满足装配开发的要求;二维软件不能将零件之间适当的匹配和干预关系纳入考虑。最后输出的二维图纸,基本没有什么实用价值。”

2010年三维 CAD 部署后情况发生转变,不仅加快了初步绘图的速度,而且还允许Biotec 对解决方案的可行性进行详细分析。

“技术和专门技能的价值是我们 btk 品牌的核心。为了支持这些价值,我们必须选择最佳的工具和合作伙伴,” Peloso 说。“一方面,我们通过与高校及重要的业内组织建立正式的合作伙伴关系,拓展我们的知识宝库;另一方面,我们部署工具,为工程和制造人员开发和设计特定产品提供支持。”

“对我们而言至关重要的是保持工具统一,以便与所有应用及流程(设计、生产和手术)进行交互。”

于是,Solid Edge应运而来。

重大转折

有了 Solid Edge之后,Biotec 工程师从开发流程早期就可以统一公司内外的语言。需要专业知识和技能的技术图纸已被三维模型的数学运算所取代。而基于这些三维模型,将生成二维图纸。三维模型是所有下游操作的起点。

“过去,我们将二维图纸分发给机床操作工,转换成加工程序,于是周期时间和阐释等问题随之而生,” Piccoli 说。“现在,基于统一的先进技术源,我们清除了所有转移、转换或转化任务,也避免了随之而生的时间浪费和输入错误。”
Solid Edge 的部署标志着公司以新 btk 品牌开展革新和扩张项目的转折点。在三维部署以前,利用基于实体的设计 VS 曲面建模,Biotec 生产的都是机械件,而非解剖型零部件。

“如果没有精确的数字模型,我们就不可能在机床上创建特定的形状和曲线,” Piccoli说。“使用 Solid Edge,我们可以通过 CAM(计算机辅助制造)工具将模型几何体转换成加工程序。通过这种方法,我们已经实现了零件合规性,基本上消除了机床的闲置时间。在加工一个工件的同时,我们可以离线准备另一个程序,基本实现不间断生产。”

Biotec 发现,使用 Solid Edge 后公司能够和外科手术团队有效协同:后者直接从制造企业获得植入装置的几何体,然后在牙科医生办公室进行编程和手术指导。双方之所以能实现这样的协同,是因为 Solid Edge 可以处理广泛的数据格式,包括Parasolid® 软件、IGES、STEP、DXF 及 DWG。

“临床提供患者的三维模型,然后我们将之与牙科植入装置相集成,以便针对外科手术进行仿真和规划,” Piccoli 指出。“三维几何体还被用来准备文档、交付物及植入装置的实体原型。”在这一情景下,Solid Edge 的同步建模技术帮助 Biotec 工程师快速压制或简化复杂的特征或几何体,无需重新创建模型历史。有了同步建模技术,用户无需再在约束条件驱动型建模或无历史记录建模之间选择,无需再编写重用模型的程序,也无需再为来源于多个CAD 系统的数据而担忧。

“Solid Edge 同步建模技术的实施效果令人赞叹,” Piccoli 说。“我们内部还制造一些机械设备,在我们设计为零部件提供支持的钣金件以便交给热处理部门进行处理的时候,同步建模技术发挥了极大的作用。我们所打造的形状,在传统环境下根本难以想象。”

Femap 作为起点

为了实施一套功能全面的设计系统,Biotec 使用了 Siemens PLM Software 提供的 Solid Edge with Femap™ 软件和有限元分析(FEA)技术。在设计牙科植入装置的针脚等微小零件时,必需对分布在机械构件和颌骨上的应力和载荷进行准确的分析。

“执行分析是强制性任务,除非你愿意花大量的时间进行机械测试,但我们的产品尺寸细微,很难开展机械测试,” Piccoli 指出。

现在,Biotec 设计周期的起点通常都是Femap,不只是机械工程方面,而且也是识别几何线型的起点,以便确保最契合患者的身体构造。

“我们努力收集尽可能多的信息,尽量使仿真更为逼真,” Peloso 说。“最近,我们面临的挑战是不得不制作一个超短的植入装置。由于乍看之下短型植入装置似乎通常无法实现充分的载荷分布,Femap 的作用便显得至关重要。使用 Femap 进行的仿真已经过物理测试的证实,并表明只要拥有准确的设计和适当的几何体,通过几次螺旋就能实现更好的载荷分布。”

团队的一份子

Biotec 的设计人员还得到了 Siemens PLM Software 合作伙伴 CCSteam 的支持。CCSteam 作为增值经销商(VAR),在整个实施过程中与他们密切合作。

“我和 CCSTeam 打交道已有8年之久,其中有段时间我还在另外一家公司,” Piccoli说。“当初选择设计和开发技术时,我们也考虑到了服务和支持。CCSTeam 的支持服务贯彻始终;无论何时,只要我们遇到问题,他们都会实时响应我们的需求,采取相应的行动。

“比方说,在最近一期培训课期间,我们发现的一些关键顾虑立即就得到了解决,因为我们已经建立起一套非常高效的输入和反馈流程,可以快速交付实用的解决方案。在我们看来,CCSTeam 的人员并非供应商,而是团队的一份子。”(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2015-9-2)
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