超记录完成人造膝关节的加工
现代医疗技术使人类的预期寿命不断提高。同时，为了防止生命质量的下降，要求医疗设备采用高效生产工艺。有关这些生产工艺的真实情况将在metaV 2012的“金属切削与医疗器械”专业展台上看到。西门子公司融合技术、自动化和医疗保健，实践一个称为“影像植入”的集成技术项目，证实了特定病人的人造膝关节可以直接地在一个专业化工艺链上生产制造。在未来，这将成为标准人造膝关节的替代生产方法。
通过“Advanced Surface”功能，可使这一
人造膝关节的表面质量达到镜面质量水平
膝部顶端的假体，通常又称作“人造膝关节”，是需要采用医疗工艺技术生产的产品，具有复杂的几何形状。更进一步说，它们是由难以加工的材料制成的，因此，需要满足特殊的质量标准。从生产成本的角度考虑，以及由于需要相互之间的合作，直至目前为止只适于采用个性化的解决方案，实际上它们只能提供标准化的模型。因而，外科医生所面临的任务是选用最适合病人的植入体，实际上就是让病人适应这个模型。从原则上来说，这样的手术应按照每一案例的具体情况，只切除绝对必要去除的那部分骨骼材料——在这里个性化解决方案大有帮助。人造膝关节的使用寿命非常有限，一般约为10～15年。随着人类预期寿命的不断提高，特别是较为年轻的病人，当这一假体必须去除时，就再也没有足够的骨骼材料，最终，因骨骼材料的减少必然会给病人带来很大问题。在这一背景下，西门子公司融合技术、自动化和医疗保健，实践一个称为“影像植入”的集成技术项目。西门子保健部门在这里贡献出了其在评价医疗影像数据方面的经验，而西门子运动控制系统部门则展示了其能够在较短的加工时间内生产出优质人造膝关节的能力。
从计算机断层扫描成像直接到铣床加工
这一项目的决定性进展因素在于其直通式、快速和高自动化水平的工艺流程。它首先将病人的个性化数据转换成一个膝盖模型，然后再转换成适合于CNC数控机床生产该工件的控制数据。该工作的基础是通过采用计算机断层扫描成像（CT）或磁共振断层扫描成像（MRT）所获取的病人膝关节三维影像。由一个分段程序对这一影像数据进行分析，并自动地由此而生产出一个骨骼模型。该技术在西门子公司被用于骨骼模型的分段成像和骨骼模型的创建。该技术已在其他地方使用，并且其本身已在实践中得到验证，通过采用影像诊断软件syngo.via，可从CT影像中显示出心室及其各个部分的情况。机床在使用过程中将从自然的特点学习识别其解剖结构——甚至进一步加深其理解。
在这一应用领域中，该程序将全面自动地识别CT影像上的膝关节，并生产出一个特定病人所需的骨骼模型，以满足个性化膝关节植入体的要求。然后，由另一个程序进一步提出建议：应如何使特定客户的人造膝关节成型，并同样以全自动化的方式，创建一个网格格式的人造膝关节模型。这两个骨骼模型和人造膝关节模型需要进行检查，必要时进行修改，然后送交审批。负责质量控制单一步骤的人员视当地的任务分配和职权范围而定，但往往是外科医生本人负责这一工作。下一步工作是由西门子公司的NX CAM软件来完成的，它通过网格数据生成适合于实际生产的CNC控制数据；这一步要取决于严格的质量控制。
这种直通式、强化型的自动化程序，大大加速了工作的准备进度。若手工作业，则需要一两名工程师一天的工作。相比较而言，假如采用优质病人影像材料，该程序可在半小时内完成CNC数控数据的生产；工作人员大部分时间都可以从事质量控制的管理。
紧接着的膝关节植入体的生产，则由西门子公司的Sinumerik 840D系统控制。机床在这一开放式控制系统下运行，并可与上一级室内生产控制系统连接使用。对于这种直通式工艺链，比较理想的做法是从接收病人的数据开始，到工件完成加工后的发送结束。CNC数控生产数据采用无纸化方式传送，因此，从工作准备到机加工车间的实际生产不会发生任何延时现象。
直通式工艺链可确保生产质量
这种与数据相结合的方式，为医疗技术创造了一个优越条件，制造商可以更好地满足质量保证和有关文件的严格法规要求。特定客户的人造膝关节通常采用铣削加工的方法。它们由较低磨损和难以加工的合金材料制成——通常为钴-铬合金——具有十分复杂的几何形状和外形。膝关节的滑动表面必须达到很高的质量要求。这一加工任务是通过一次性装卡，在一台配有Sinumerik数控系统的铣床上完成的，用时半小时。在这里起主要作用的是Sinumerik MDynamics铣削技术软件包，凡是配有Sinumerik 840D sl控制系统的所有机床都配置了这一软件包。凡是常用的铣削工艺都储存在那里，并以优化的方式进行预编程处理，包括高金属切削率的优化。
对于人造膝关节而言，“高速切削”周期本身已通过采用适合于加工材料的高切削速度得到证实。其特殊额外的功能，甚至可确保表面质量和轮廓曲线。膝关节滑动表面的最后精加工——只采用一次性装卡铣削加工——是通过“Advanced Surface”功能完成的。这种加工方式优化了加工速度，使铣削路径和谐地重叠前进，从而达到了镜面质量。像上述这样的单件生产，几乎不可能出现废品。在这里，西门子公司的Sinumerik控制系统的工艺模拟功能提供了很大帮助。它由CNC数控数据产生一个动画式的三维工艺预览视图，有了它的帮助，就可以在早期发现编程错误，并将其及时清除。控制系统支持一个可靠的生产顺序，依靠设置帮助节省停机时间，具有对工件、刀具和机床的很多监控功能。在这一顺序中，不存在加工不够精确的情况。一般来说，机床在第一次试生产时，就能获得一个完美的产品。西门子公司通过“影像植入”项目，证实了特定病人的人造膝关节可以如此直接地在一个专业化工艺链上生产制造。在未来，这将成为标准人造膝关节的替代生产方法。
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