Micro Med Machining: Presisi Melampaui Standar Swiss Lathe

Saat Jim dan Joe Davis memulai job shop mereka pada 1987, mereka berfikir mereka memiliki peluang baik untuk berhasil besar di industri medis. Mereka sudah setengah jalan. Daripada memulai dari nol, kedua saudara ini membeli departemen Swiss lathe presisi dari perusahaan medis yang sedang menyusutkan skala tempat mereka keduanya bekerja. Dan demikianlah Micro Med Machining, Inc. (Miami Lakes, Florida) lahir.

Pemuda-pemuda ini memiliki banyak keuntungan. Mereka kurang atau lebih tumbuh di machine shop ayah mereka. Keduanya adalah insinyur manufaktur berijazah, dan mereka telah melalui program intern manajemen manufaktur majikan sebelumnya mereka. Jadi keduanya familiar secara langsung dengan proses logam secara umum dan dengan Swiss turning untuk industri medis secara khusus—dengan pemahaman yang baik baik tentang persyaratan kualitas industri maupun lingkungan regulasinya. Terkait, mereka tahu dari pengalaman mereka sendiri seberapa sulit untuk menemukan supplier bagian yang diolok yang secara konsisten dapat memenuhi standar industri. Tentu saja ada nich yang harus diisi.

Selama lima bulan pertama, pekerjaan satu-satunya Micro Med adalah membuat bagian untuk catheter dan pacemaker yang dapat ditanam milik pemilik sebelumnya mereka. Namun setelah itu, prospek bengkel meledak luas. Memang, mereka memulai dengan 19 orang dan kini memiliki lebih dari seratus, sementara volume penjualan mereka tumbuh dengan proporsi yang lebih besar.

Pertumbuhan itu tidak sedikit berasal dari asumsi yang benar mereka tentang kebutuhan industri medis akan supplier yang dapat diandalkan. Sama pentingnya, bagaimana bengkel telah menerapkan teknologi. Mereka awalnya sebagian besar dengan Swiss lathes otomatis dan Hardinge chuckers, serta sekumpulan peralatan sekunder. Kini mereka melakukan sebagian besar pekerjaan pada multi-axis CNC turn/mill centers. Bengkel memiliki 30 mesin canggih ini dalam berbagai konfigurasi.

Sementara teknologi tentu saja lebih mahal daripada automatics lama, ia memberikan kemampuan untuk mengolok sebagian besar bagian yang sangat rumit bengkel sepenuhnya dalam satu setup. Pada dasarnya mereka menggantikan biaya banyak setup dengan peralatan yang lebih mampu—yang merupakan solusi biaya lebih rendah secara keseluruhan—dan menyampaikan tingkat kualitas yang diminta pelanggan, batch demi batch. Namun rumus teknis Micro Med membutuhkan lebih dari sekadar menempatkan mesin yang baik di lantai bengkel. Mereka memiliki keahlian proses yang besar dengan mesin ini, yang benar-benar membedakan bengkel ini dari persaingan biasa.

Sementara kita tidak dapat mengungkapkan elemen paling kritis dari pengetahuan proses bengkel di sini, kita dapat memberikan sekilas tentang apa yang membuat bengkel luar biasa ini berfungsi. Berikut bagaimana mereka melakukannya di Micro Med.

Bagian dan Mesin

Untuk memahami tuntutan proses, membantu untuk memulai dengan melihat beberapa bagian. Mereka rumit, presis—dan kecil. Memang, pameran bagian contoh Micro Med terlihat lebih seperti sesuatu dari toko perhiasan daripada bengkel mesin. Biasanya termasuk bor tulang; tabung kecil, fitting dan valve; komponen untuk alat bedah miniatur; dan post gigi. Bor presisi, misalnya, berukuran hingga 1 mm panjang, dan 1 mm diameter dengan busur cancellous 1 mm. Kosmetika sangat penting, dan hampir semua bagian di-finish dan diperiksa secara visual di bawah mikroskop pada pembesaran 20x. Burr apa pun sangat tidak dapat diterima.

Memperberat kesulitan pengolahan bagian kecil ini adalah bahan-bahan yang sulit dari mana mereka dibuat. Sekitar 65 persen bagian dipotong dari titan, 30 persen lain dari stainless steel yang paling sulit, dan sisanya dari logam berharga seperti emas dan platinum. Lebih dari 60 persen piece memerlukan operasi milling atau drilling yang salah satu. Lubang cross yang di-drill umum, beberapa kecil hingga 0,005 inci diameter (lubang lebih kecil di-EDM). Banyak lubang kecil ini harus presis dan dalam. Misalnya, satu bagian tabung memerlukan lubang tengah diameter 0,04 inci di-drill 1,5 inci dalam . . . dengan hanya ketebalan dinding 0,007 inci . . . di titan. Dan bagian bukan hanya bundar. Banyak bagian yang pada dasarnya prismatik dihasilkan pada mesin CNC Swiss berkat kemampuan milling-nya dan keuntungan workholding yang inherent dari menghasilkan bagian rapi ini dari bar stock.

Semua mesin multi-axis adalah Citizens (Marubeni Citizen-Cincom, Allendale, New Jersey). Beberapa mesin adalah desain tiga-sumbu yang relatif sederhana dengan sliding headstock khas Swiss-style dan guide bushing (Z), single-axis tool turret (X), dan rotary positioning dari main spindle (C). Alat stationary dan powered dipasang pada turret untuk turning atau on-center drilling dan milling operasi.

Mesin lain Micro Med jauh lebih kompleks. Model E-Series adalah desain enam-sumbu, yang menambahkan turret kedua dua-sumbu dan subspindle untuk operasi back-working. Twin turrets memungkinkan pinch turning—artinya turning dengan dua alat sekaligus—yang efisien dan, sama pentingnya, melawan kecenderungan workpiece tipis untuk meleleh dari satu alat. Dan turret kedua memungkinkan rentang operasi yang lebih luas untuk dieksekusi pada bagian yang dipakai di spindle primer atau sekunder. Terkait, operasi turning atau milling dapat dieksekusi pada kedua spindle secara bersamaan.

Delapan-sumbu M-20 model bengkel pergi beberapa langkah lebih jauh. Daripada turret kedua, mesin memiliki gang plate delapan stasiun, mampu menahan hingga lima alat stationary dan tiga alat rotary. Gang tooling sangat efisien dalam operasi turning karena menghilangkan waktu turret yang diperlukan untuk index dari alat ke alat. Mesin ini juga memiliki kemampuan Y-axis untuk tooling gang plate, berarti operasi milling dan drilling off-center dapat dilakukan dengan station powered. Sebuah swivel-axis delapan mengakomodasi in-process workpiece atau tool gaging, atau robotic workpiece manipulation.

Tujuan dari semua mesin ini adalah mereka memungkinkan Micro Med untuk mengolok bahkan bagian yang sangat rumit dalam satu setup. Keuntungan dari kemampuan ini banyak. Paling jelas, itu menghemat waktu, tenaga kerja dan biaya work-in-process dari routing pekerjaan melalui serangkaian mesin single-purpose. Ini juga memungkinkan bengkel untuk jauh lebih responsif terhadap persyaratan delivery pelanggan yang semakin menuntut. Menyelesaikan pesanan mendesak jauh lebih sederhana ketika pekerjaan hanya perlu di-route melalui satu mesin, daripada tiga atau empat.

Sama pentingnya adalah keuntungan kualitatif. Setiap kali bagian dilepaskan dari workholder dan lalu di-grip ulang, elemen baru dari variabilitas dimensi ditambahkan ke proses. Dengan pekerjaan Micro Med, toleransi 0,001 inci adalah umum, tetapi mereka seringkali harus memegang "tenth"—0,0001 inci—dan melakukannya secara konsisten. Mempertimbangkan seberapa sulit dapat fixturing bagian kecil ini untuk operasi sekunder, tidak butuh tumpukan toleransi workholding yang sangat tinggi untuk mendorong total proses pengolahan keluar dari batas yang dapat diterima. Lebih baik untuk memegang satu grip pada bagian untuk seluruh proses dan menghilangkan masalah itu sepenuhnya.

Mempertahankan kontrol fisik konstan pada workpiece juga membawa kredibilitas ilmiah pada penguasaan proses bengkel, yang merupakan perhatian utama bagi pelanggan yang peduli kualitas Micro Med. Kata Joe Davis, "Orang-orang saat ini melihat nilai Cpk Anda. Mereka ingin tahu bahwa Anda memiliki proses Anda di bawah kontrol." Dan untuk pelanggan paling canggih mereka, Micro Med berada dalam posisi untuk menyediakan studi kelayakan manufaktur yang andal secara statistik. Itu sangat membantu untuk mendapatkan bisnis baru ke bengkel.

Masih, persaingan kembali biaya menjadi pertimbangan utama—dan untuk tingkat kualitas yang bengkel dirancang untuk menyampaikan, menghilangkan setup memiliki dampak yang sangat menguntungkan. Contoh yang baik adalah connector medis yang sebelumnya diproduksi oleh supplier lain dalam enam setup pada serangkaian chuckers dan milling machine single-purpose. Pada volume 4500 per bulan, pelanggan membayar $8 per piece. Micro Med melihat bagian, menyarankan beberapa perubahan sederhana untuk kemudahan pengolahan dan menempatkannya pada salah satu mesin enam-sumbu. "Kami menurunkan biaya menjadi empat dolar dan sebagainya," kata Mr. Davis. Apakah supplier sebelumnya mengenakan tarif yang berlebihan? "Tidak terlalu," katanya, "Itu mungkin cukup sesuai dengan biayanya. Dia hanya tidak memiliki proses terbaik untuk pekerjaan tersebut."

Proses yang Lebih Baik

Siapa pun dapat pergi dan membeli peralatan, tetapi memanfaatkannya dengan baik adalah hal yang lain, dan inilah di mana Micro Med unggul. Kreativitas proses sangat penting—untuk efisiensi dan kualitas—dan itu hanya dapat datang dengan orang-orang yang sangat familiar dengan mesin. Juga kritikal adalah mengetahui apa yang dapat dan tidak dapat dilakukan dengan tooling standar, dan bagaimana tooling dapat dimodifikasi atau dibuat khusus. Keahlian ini memungkinkan bengkel untuk melakukan hal-hal dengan mesin mereka yang membuat developer mesin kaget. "Tidak menggunakan mesin ini untuk potensi penuhnya seperti mengemudikan mobil balap 50 mil per jam," kata Mr. Davis. Di Micro Med, mereka suka berkendara cepat.

Tapi itu hanya berbicara secara hiasan, karena mencapai laju pengolahan logam yang cepat jelas bukan tentang bengkel ini. Perhatian kritikal bagi industri medis adalah bagaimana bagian selesai—bebas burr dan kosmetik sempurna—tetapi efisiensi dan kualitas operasi akhir itu sangat terkait dengan bagaimana logam diolok pada awalnya. Finishing adalah operasi tangan, dan seperti bengkel pengolahan logam presisi lainnya, sesuatu yang mereka suka mempertahankan ke minimum. "Kami dengan senang hati menukar waktu mesin primer untuk waktu finishing," kata Mr. Davis, tapi mereka hanya dapat menikmati imbalan dari pertukaran itu melalui pembuatan rutin pengolahan yang hati-hati.

Burr mungkin adalah perhatian tunggal terbesar. Cara terbaik untuk menangani burr adalah mencegahnya, dan jika tidak dapat dihindari, untuk mengelola proses dengan cara yang memungkinkan mereka dengan mudah dilepaskan dalam proses sekunder yang cukup efisien. Itu berarti mereka harus peduli dengan arah burr, ukurannya dan apa yang diperlukan untuk melepasnya. Pertimbangan ini dapat memiliki dampak besar pada waktu siklus. Dalam kasus ini, kecepatan tidak sepenting kondisi bagian saat keluar dari mesin.

Mengelola defleksi bagian adalah faktor lain yang dapat menambahkan waktu yang sangat terlihat pada siklus pengolahan, dan mungkin area rahasia dagang terbaik bengkel. Pertimbangkan bahwa Micro Med mempertahankan integritas dimensi yang presisi pada berbagai bagian yang sangat ramping yang terbuat dari bahan yang sangat sulit diolok, dan seringkali dipotong dengan alat yang lembut yang bahkan lebih cenderung meluluhlintar daripada workpiece. Mereka harus memahami dengan tingkat yang luar biasa halus speeds, feeds dan cut depths yang sesuai untuk kondisi ini. Misalnya, sebuah busur yang seharusnya memakan delapan pass mungkin sebenarnya memakan 18. Mereka juga telah menemukan cara untuk busur dalam bagian dan menggabungkannya sempurna bersama. Ini seringkali proses yang lambat dan menyakitkan, tapi berharga karena prediktabilitas proses adalah keutamaan utama bengkel.

Umur alat adalah faktor penting lainnya, tidak begitu untuk biaya alat itu sendiri sebagai untuk, lagi, mempertahankan kontrol kualitatif proses. Operator harus tetap waspada untuk menghapus alat yang aus dari proses sebelum ia mendorongnya keluar dari kontrol. Dan mereka harus menyaring alat yang standar di bawah dari proses sepenuhnya. Kualitas alat kritikal bahkan dengan bahan yang tampaknya lemah seperti platinum—memang terutama dengan platinum, yang merupakan bahan yang sangat abrasif, dan jelas dengan nilai yang tinggi sehingga scrap adalah proporsi yang mahal. Seperti yang lebih ringkas diungkapkan Mr. Davis, "Saat Anda drilling lubang diameter 0,012 inci, kualitas alat sangat kritikal, dan Anda tidak dapat mengasumsikan bahwa alat off-the-shelf apa pun akan melakukan pekerjaan."

Karena run rata 1500 hingga 2.000 piece, dan multi-axis turn/mill centers adalah aset yang cukup mahal untuk diam, operator harus sangat baik dalam memasukkan dan mengeluarkan pekerjaan dari mesin. Salah satu cara mereka melakukannya adalah dengan preset alat. Pada beberapa mesin, misalnya, mereka telah membeli turret tambahan. Dengan cara ini alat diatur dan dikualifikasi off-line "dalam beberapa `tenths.' Kemudian setelah turret tersebut dipasang, hanya memerlukan beberapa bagian setup untuk memulai proses. Itu tidak berarti mereka mendekati waktu pergantian satu digit; mesin ini terlalu kompleks. Tapi mereka mendapatkan pekerjaan berjalan dalam satu jam dibandingkan enam yang mungkin dibutuhkan untuk memuat dan menyesuaikan semua alat secara individu pada mesin.

Dan ada banyak hal lain yang harus diketahui. Pemrograman penting, tetapi kontrol mesin menawarkan banyak bantuan dalam hal ini. Operasi turning atau milling individual dapat diprogram secara independen, dan kemudian CNC secara otomatis mengkompilasinya menjadi satu rutinitas yang efisien. Workholding juga kritikal, terutama untuk mengambil bagian yang diolok di subspindle, dan terkait collet khusus dibuat. Ini banyak yang harus diketahui. Tapi penguasaan bengkel atas informasi proses kritis ini telah, menurut perhitungan mereka sendiri, menjadi perbedaan krusial antara Micro Med dan persaingannya.

Mendorong Batas

Micro Med telah meraup beberapa pengetahuan ini dengan melakukan hal-hal yang diharapkan setiap hari dan memerhatikan hasilnya dengan cermat. Misalnya, mereka menggunakan SPC untuk memvalidasi setiap proses baru, dan selanjutnya mencatat proses untuk kontrol produksi. Namun ukuran yang lebih besar dari keuntungan kompetitif paling potens bengkel telah datang dari kecenderungan konsisten mereka untuk mendorong batas proses, terus-menerus mencari efisiensi baru yang tidak merusak standar kualitas mereka.

Tidak diragukan lagi, saudara Davis sangat bangga dengan "keberanian proses" mereka—kecenderungan mereka untuk mencoba ide baru dan menyelesaikan masalah yang sulit. Namun bukan sekadar pameran yang mendorong mereka; mereka percaya bahwa eksperimen berkelanjutan dengan proses memberikan pengalaman pembelajaran yang bengkel butuhkan untuk mempertahankan keunggulan kompetitifnya. Itu adalah bagian besar dari alasan mengapa bengkel produksi ini bersedia melakukan prototyping—bertugas menyelesaikan bagian dan proses secara bersamaan pada peralatan produksi—untuk pengetahuan yang dihasilkan. Secara harfiah, mereka mencoba menikahi ujung terluar dari peralatan produksi yang sangat mampu mereka dengan kebutuhan yang tidak biasa dari industri yang mereka layani. Karena personil kunci bengkel berasal dari industri medis, mereka memiliki keuntungan signifikan dalam hal ini. Mereka membawa banyak pengetahuan tentang proses yang sesuai dalam keterbatasan bidang, dan mereka bahkan dapat membantu pelanggan mengembangkan desain—meningkatkan kemudahan pembuatan tanpa mengorbankan fungsionalitas atau menghadapi batasan regulasi umum. Untuk alasan ini, manajer bengkel bertekad untuk menjaga bisnis sangat fokus. Micro Med terbaik dalam multi-axis Swiss-type turning ke standar kualitas yang sangat tinggi, dan itu yang akan mereka terus lakukan. Menariknya, rasa fokus yang kuat dan konsisten ini membantu karyawan bengkel menyesuaikan standar kualitas pribadi mereka ke tingkat yang sesuai untuk jenis pelanggan yang dilayani Micro Med, yang pada gilirannya membantu bengkel mencapai keseimbangan yang tepat antara kualitas dan efisiensi. Itu adalah isu yang sensitif di industri medis, yang semakin peduli biaya, namun di mana bagian masih harus terlihat sempurna. "Anda ingin menanamkan keinginan untuk kesempurnaan," kata Mr. Davis, "tapi pada saat yang sama, Anda tidak ingin mereka membuang waktu mencapai tingkat yang di luar persyaratan praktis pekerjaan." Itu adalah keseimbangan yang halus, dan yang menurutnya tidak akan melambatkan pemasukan lebih banyak machining tipe komoditas ke dalam campuran. Atau bengkel akan memiliki biaya berlebihan untuk bagian tersebut atau, lebih buruk, mereka akan mendorong ambigu yang merusak di bengkel tentang apa artinya "cukup baik."

Jadi Micro Med akan terus fokus pada bagian yang sulit. Mr. Davis percaya masih banyak di luar sana, dan ia lebih dari bersedia mengambil risiko pada kemampuan bengkel mereka untuk terus bersaing dengan sukses untuk pekerjaan itu. MMS

Editor's note: Dua minggu setelah kunjungan kami ke Micro Med, perusahaan mengumumkan bahwa telah dijual kepada Uniform Tubes, produsen komponen tabung kustom. Uniform Tubes akan memberikan dukungan engineering dan penjualan yang ditingkatkan bagi Micro Med. Menurut Joe Davis, manajemen dan misi perusahaan akan tetap utuh.