Reverse engineering van chirurgische schroeven
Voor een klant ontwikkelde MartCad een nieuw type chirurgische schroef op basis van drie bestaande schroeven. Iedere referentieschroef beschikte over een specifieke geometrische eigenschap die in het nieuwe ontwerp behouden moest blijven.
Van de eerste schroef werd de kop met de bestaande instrumentopname als uitgangspunt gebruikt. Een tweede schroef diende als referentie voor de gewenste schroefdraadgeometrie en spoed. Van de derde schroef werd de zelfborende puntgeometrie overgenomen.
De opdracht bestond dus niet uit het kopiëren van één bestaand onderdeel. De geometrieën van drie verschillende schroeven moesten nauwkeurig worden vastgelegd, technisch worden beoordeeld en samengebracht in één nieuw, reproduceerbaar ontwerp.
MartCad verzorgde hiervoor het 3D-scannen, de geometrische analyse, de CAD-reconstructie en de uitwerking van productietekeningen.
Project in het kort
Vraag: ontwikkel één nieuw schroeftype op basis van drie bestaande referentieschroeven.
Uitdaging: combineer de instrumentopname, de gewenste schroefdraadgeometrie en de zelfborende punt in één technisch samenhangend ontwerp.
Aanpak: 3D-scannen, meten, geometrische analyse, CAD-modellering en uitwerking van werktekeningen.
Resultaat: een reproduceerbaar 3D-CAD-model in meerdere lengtes, inclusief technische tekeningen voor verdere beoordeling en productie door de klant.
De opdracht
De klant leverde drie verschillende chirurgische schroeven aan. Geen van deze schroeven voldeed afzonderlijk volledig aan de gewenste combinatie van eigenschappen.
Iedere schroef vervulde daarom een andere rol binnen het nieuwe ontwerp:
- Eerste schroef: referentie voor de kop en de specifieke opname waarmee de schroef door het bestaande instrument kan worden aangedreven.
- Tweede schroef: referentie voor de gewenste schroefdraadgeometrie en schroefdraadspoed.
- Derde schroef: referentie voor de zelfborende punt.
De nieuwe schroef moest deze drie geometrische kenmerken in één ontwerp combineren. Daarbij moesten de overgang van de kop naar de schacht, de aansluiting van de schroefdraad en de geometrie van de zelfborende punt technisch correct en reproduceerbaar worden uitgewerkt.
De technische uitdaging
De drie referentieschroeven verschilden niet alleen in functie, maar ook in maatvoering en geometrische opbouw. De gewenste kenmerken konden daarom niet simpelweg worden gekopieerd en aan elkaar worden gezet.
De volgende onderdelen moesten als één samenhangend ontwerp worden uitgewerkt:
- de vorm en maatvoering van de schroefkop;
- de specifieke instrumentopname in de kop;
- de buitendiameter en kerndiameter van de schroefdraad;
- de spoed en profielvorm van de draad;
- de overgang van schroefdraad naar punt;
- de geometrie van de zelfborende punt;
- de schaalbaarheid naar verschillende schroeflengtes.
De functie van de opname, de schroefdraad en de punt moest behouden blijven, terwijl deze onderdelen geometrisch tot één nieuw schroeftype werden samengevoegd.
Reverse-engineeringproces
1. 3D-scannen en meten van de referentieschroeven
Alle drie de schroeven zijn nauwkeurig 3D-gescand en aanvullend gemeten. Hiermee zijn de relevante geometrische kenmerken van ieder onderdeel digitaal vastgelegd.
Het 3D-scannen maakte het mogelijk om onder meer de kopvorm, de instrumentopname, de schroefdraad, de overgangsgebieden en de zelfborende punt nauwkeurig te analyseren.
Omdat het om kleine en complexe vrije vormen ging, bood een volledige 3D-scan meer informatie dan losse handmetingen alleen.
2. Ontwerp van de nieuwe schroef
Op basis van de scandata en aanvullende maatvoering is een nieuw 3D-CAD-model opgebouwd.
In dit model zijn de gewenste eigenschappen van de drie referentieschroeven samengebracht:
- de kop met de bestaande instrumentopname;
- de geselecteerde schroefdraadgeometrie en spoed;
- de zelfborende punt van de derde schroef.
De verschillende geometrieën zijn niet als losse delen aan elkaar gekoppeld, maar als één samenhangend schroefontwerp opnieuw opgebouwd. Daarbij zijn de overgangen tussen kop, schacht, schroefdraad en punt zorgvuldig gemodelleerd.
Vervolgens is het ontwerp in meerdere lengtes uitgewerkt, waarbij de functionele geometrie van de kop, de draad en de punt gelijk bleef.
3. Uitwerking van productietekeningen
Na afronding van het 3D-model zijn gedetailleerde technische tekeningen opgesteld. Hierin zijn de relevante afmetingen en geometrische kenmerken vastgelegd die nodig zijn voor verdere beoordeling en productie.
De tekeningen bevatten onder meer maatvoering van de kop, de instrumentopname, de schroefdraad, de puntgeometrie en de verschillende lengtevarianten.
De materiaalkeuze, productiemethode, validatie en medische goedkeuring vallen onder de verantwoordelijkheid van de opdrachtgever en de betreffende producent.
Resultaat
Op basis van drie bestaande referentieschroeven is één nieuw schroeftype ontwikkeld.
Het nieuwe ontwerp combineert de specifieke instrumentopname van de eerste schroef, de gewenste schroefdraadgeometrie van de tweede schroef en de zelfborende punt van de derde schroef.
De schroef is vervolgens in meerdere lengtes gemodelleerd en vastgelegd in technische tekeningen. MartCad leverde daarmee een reproduceerbaar 3D-CAD-model en een tekeningset op voor verdere beoordeling en productie door de klant.
Deze case laat zien dat reverse engineering niet alleen wordt gebruikt om een bestaand onderdeel te kopiëren. Door geometrische kenmerken uit meerdere onderdelen te analyseren en te combineren, kan ook een nieuw product worden ontwikkeld.
Meer informatie over het digitaal vastleggen van complexe onderdelen vindt u op onze pagina 3D-scannen .
Veelgestelde vragen
Waarom waren drie verschillende schroeven nodig?
Iedere referentieschroef leverde een ander onderdeel van het nieuwe ontwerp: de instrumentopname, de gewenste schroefdraadgeometrie en de zelfborende punt.
Wat is het verschil tussen kopiëren en reverse engineering in deze case?
Er is niet één bestaande schroef gekopieerd. De relevante geometrieën van drie onderdelen zijn afzonderlijk vastgelegd en vervolgens samengebracht in één nieuw CAD-model.
Waarom is 3D-scanning geschikt voor kleine schroefgeometrieën?
Met 3D-scanning kunnen complexe vormen, overgangsgebieden en vrije geometrieën volledig digitaal worden vastgelegd. Dit geeft meer informatie dan alleen losse diameters, lengtes en spoedmaten.
Welke bestanden levert MartCad op?
Afhankelijk van de opdracht kan MartCad een 3D-CAD-model, verschillende productvarianten en gedetailleerde technische tekeningen opleveren.
Een bestaand onderdeel reconstrueren of doorontwikkelen?
MartCad ondersteunt bij het 3D-scannen, reconstrueren en technisch uitwerken van bestaande onderdelen en nieuwe productvarianten.
