合約制造商既需生產(chǎn)出高質(zhì)量金屬部件，又要進(jìn)行成本管理，面對這些壓力，合約制造商可采取其他加工成型方案。

將皮下注射套管集線器冷鍛成型，而不是對其進(jìn)行機(jī)械加工，可以節(jié)省時(shí)間和成本。

Technavio，預(yù)測2018-2022年期間全球醫(yī)療器械制造外包市場的復(fù)合年增長率將達(dá)近12%。由于原始設(shè)備制造商需要減少生產(chǎn)成本，醫(yī)療設(shè)備外包公司以及合約制造商的需求量將有望增加。對于需求量大、低成本的耗材（如內(nèi)窺鏡和外科儀器）尤為如此。

為了向客戶提供可靠的低成本解決方案，同時(shí)要保證公司的健康發(fā)展和業(yè)績，這些外包公司面臨的壓力將越來越大。這意味著以較低的成本尋找效果一致或更好的傳統(tǒng)產(chǎn)品替代品，將會是企業(yè)成功的主要推動力。

螺紋加工可生產(chǎn)質(zhì)量高、可重復(fù)利用且緊密度容限強(qiáng)的部件，因此廣泛用于制造醫(yī)療產(chǎn)品。添加劑制造（如金屬注塑成型MIM）是另一種有望能增加企業(yè)利潤的制造方法。

還有一種在很大程度上被忽視的制造方法，即冷鍛成型，這是一種向模具中的金屬板材施加沖力的部件制造技術(shù)。該種成型方法僅通過沖力成型，而不再采用熱能或切削剪切進(jìn)行加工。

本文介紹了冷鍛成型部件，尤其是相對于螺紋加工，在經(jīng)濟(jì)、優(yōu)勢、收益和快速上市方面的特點(diǎn)。本文的目標(biāo)是為向外包制造公司的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師提供一個(gè)客觀的比較，以便其在進(jìn)行微精部件采購時(shí)，做出更加明智的決策。

新產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師很大程度依賴接受教育、反復(fù)實(shí)踐和成功經(jīng)驗(yàn)中積累的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。他們通常對使用新技術(shù)持謹(jǐn)慎態(tài)度，尤其是醫(yī)療和保健產(chǎn)品應(yīng)用上，在該領(lǐng)域，已知的解決方法都是經(jīng)過驗(yàn)證的。

盡管應(yīng)用較少，冷鍛成型是一種久經(jīng)考驗(yàn)的制造技術(shù)，目前尚未為人熟知。因此，人們并未廣泛采用冷鍛技術(shù)來增加收益、減少成本和浪費(fèi)、提高質(zhì)量。在微精密部件的制造領(lǐng)域，冷鍛成型并不是一項(xiàng)新技術(shù)，但由于工程學(xué)校普遍未開設(shè)相關(guān)課程，導(dǎo)致冷鍛成型技術(shù)尚未為人熟知。

新產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師最好在設(shè)計(jì)的初期（或在適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目審查階段）研究冷鍛成型的優(yōu)勢和局限性，并與組件設(shè)計(jì)和制造公司進(jìn)行溝通，以便對產(chǎn)品進(jìn)行修改，提高組件優(yōu)勢和可生產(chǎn)性，同時(shí)最大限度地降低成本。

很多時(shí)候，當(dāng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師固定了微小零件的幾何結(jié)構(gòu)時(shí)，便沒有機(jī)會更改了。即使這些零件只是大型項(xiàng)目中的小小一環(huán)，但如果能提前了解，就可對零件進(jìn)行流水化生產(chǎn)，以達(dá)成設(shè)計(jì)者的目標(biāo)。換句話說，為了滿足功能性規(guī)格要求，如果設(shè)計(jì)師和組件制造商在零件最終設(shè)計(jì)批準(zhǔn)之前進(jìn)行協(xié)作，有時(shí)可以在冷鍛成型零件的非臨界尺寸和公差上進(jìn)行權(quán)衡。事實(shí)上，不僅是冷鍛成型技術(shù)和滾壓成形，這種合作方法適用于任何制造技術(shù)，通常能在單一板材上固定多個(gè)部件，可以節(jié)省更多的時(shí)間和成本。

何為冷鍛成型？

如前所述，冷鍛成型需要在模具中的金屬板材上施加沖力，然后在必要時(shí)再進(jìn)行一些額外的冷鍛成型二次操作。沖力超過合金的彈性極限，引起塑性流動，直到金屬板材，變形為沖力與模具擠壓形成的預(yù)期形狀。因此，冷鍛成型不會像其他工藝那樣再次退火或物理破壞材料的原始冶金晶粒結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，它不但不會破壞結(jié)構(gòu)，相反還會提高零件強(qiáng)度。

下文將介紹冷鍛成型用于醫(yī)療外包專業(yè)公司的主要優(yōu)勢。

1

成本低

冷鍛成型零件的單個(gè)成本一般比螺紋加工零件的單個(gè)成本低一個(gè)數(shù)量級。這主要是因?yàn)槔溏厵C(jī)的生產(chǎn)力明顯更高，可達(dá)90-300 ppm，而螺紋加工的生產(chǎn)力為5-30 ppm（典型值），所以相對于其他加工流程，單個(gè)零件的成本要低得多。

成本節(jié)約的另一原因是冷鍛成型幾乎不會產(chǎn)生廢料，廢料回收相關(guān)成本也就很低了，而且潤滑油也用的很少。冷鍛成型是一種凈成型或近凈成型過程，它壓縮材料而非去除材料，不會產(chǎn)生廢料，減少了能耗、人工和回收成本。

根據(jù)以下范例（指上圖中在獸醫(yī)業(yè)務(wù)中使用的皮下注射套管集線器），比較了使用冷鍛技術(shù)制造皮下注射器套管集線器的成本節(jié)約情況。

2

供貨穩(wěn)定

由于冷鐓機(jī)的生產(chǎn)力高，與螺紋加工相比大約為4:1（或更高），因此很少會出現(xiàn)不能交貨或延遲交貨的問題。冷鍛成型機(jī)器每天運(yùn)行24小時(shí)，每周可運(yùn)行7天，一個(gè)操作員可管理多個(gè)站點(diǎn)，以相同方式連續(xù)制造同一零件。嚴(yán)格的品控程序可確保制造的后續(xù)數(shù)百萬個(gè)零件也都符合第一個(gè)獲批零件的質(zhì)量要求，冷鍛制造商及時(shí)進(jìn)行進(jìn)度安排使得醫(yī)療產(chǎn)品外包買家無需擔(dān)心交付的產(chǎn)品不滿足交付要求。

下面的醫(yī)療嵌入緊固件示例說明了通過冷鍛成型，1,000,000個(gè)零件制造僅需6天，而在螺紋加工中需花23天，節(jié)省了17天的時(shí)間。同樣，這個(gè)數(shù)量下的成本節(jié)約也相當(dāng)可觀，可達(dá)11,500美元。

03

清潔

螺紋加工去除材料需使用較多潤滑油，比較而言，冷鍛成型在零件成型中使用的潤滑油要少得多，這使得其更容易清潔。此外，除了簡易壓造，冷鍛成型產(chǎn)品在進(jìn)一步的加工程序中，如螺紋軋制、滾花、穿孔等，也只需要很少的潤滑油，一般來講，冷鍛成型產(chǎn)品不需要去毛刺。在許多情況下，如需電鍍或其他精加工操作，零件很少需要進(jìn)行額外的清洗。

不需要進(jìn)行額外的清洗流程，意味著冷鍛成型加工是一項(xiàng)環(huán)境友好型的技術(shù)。

4

提升材料強(qiáng)度

冷鍛成型壓縮材料而非去除材料。不像螺紋加工會弱化材料的性能，相反，冷鍛加工還會加強(qiáng)材料的強(qiáng)度。對于醫(yī)療保健耗材來說，這是是一個(gè)主要的考慮因素，因?yàn)檫@些耗材需要保證零件的完整，以便增加產(chǎn)品的耐久性或靈活性。

例如內(nèi)窺鏡鉗的線環(huán)（如下所示）。單股線的末尾進(jìn)行了環(huán)路冷鍛成型，使用起來更加有力，彈性更小，方便醫(yī)生進(jìn)行操作，提升治療效果。

上圖：技術(shù)員計(jì)算生產(chǎn)設(shè)備的OEE值。

結(jié) 論

冷鍛成型適合加工大量軸對稱微型組件，對于醫(yī)療保健外包設(shè)計(jì)師和商品外包買家而言，具有這些優(yōu)勢：

成本：工序更少，產(chǎn)量更高

強(qiáng)度：零件比原材料的強(qiáng)度更好

生產(chǎn)力：90 – 300 PPM

凈成型：0 – 2%的廢料

環(huán)境保護(hù)：廢料少，很少需要回收

此外，冷鍛成型還具有其他優(yōu)勢：

模具：NRE/模具投資適中

設(shè)計(jì)簡化：減少部件甚至不再需要部件

醫(yī)療外包專業(yè)人員可以在其下一個(gè)項(xiàng)目中，或在任何合適的環(huán)節(jié)研究冷鍛成型技術(shù)，以從中獲益。