Moderní technologie z Miskinu pomáhají léčit

Společnost Renishaw patří k jedněm z mála výrobců zařízení pro aditivní technologie z kovových prášků. Od prvního stroje pro 3D tisk kovových dílů došlo k mnohým vylepšením těchto zařízení a je jasné, že je potřeba pro tuto novou technologii hledat také vhodné uplatnění. V některých průmyslových oborech již své uplatnění našla. Ale v některých odvětvích si zatím jen těžko umíme představit, že se do nich tato technologie dostane nebo dokonce nahradí stávající výrobní zařízení. Např. v automobilovém průmyslu, kde jde zejména o počet vyrobených standardizovaných dílů, tato technologie nemá zatím vyšlapanou cestu. I když už i zde se aditivní technologie používají – např. ve fázi prototypování – a s přicházejícími možnostmi automatizovat tuto technologii bude zřejmě i v sériové výrobě hrát v budoucnu důležitou roli. Velký potenciál však má aditivní technologie v oboru lékařství. A já se přiznám, že propojení strojařiny a medicíny vnímám a myslím si, že právem jej mohu nazvat jako velmi vznešený přínos pro společnost. Vždyť zdraví máme jen jedno a spojením těchto dvou disciplín je dosahováno úctyhodných výsledků.

Ne náhodou uvádím článek těmito slovy. Minulý měsíc pozvala společnost Renishaw skupinu novinářů do výrobního podniku v Miskinu ve Walesu, kde společnost vyrábí od roku 2012 nejen 3D tiskárny, ale velké investice zde provedla také do Centra excelence péče o zdraví (Healthcare Centre of Excellence), kde se v nemalé míře využívají také aditivní technologie. Výroba zařízení pro aditivní výrobu s označením RenAM 500Q je jen částí aktivit v tomto závodě v jižním Walesu – v úzké spolupráci s lékaři jsou zde pro pacienty vyvíjeny a vyráběny díly zhotovené 3D tiskem. Další aktivitou je také vývoj nástrojů pro pohodlné a úspěšné implantace náhrad nebo např. vývoj zařízení a příslušenství pro neurochirurgii.

Na začátku článku jsem uvedla, že historie společnosti sahá daleko do minulosti. Otevřu pomyslné okénko a představím ve zkratce, kde a jak to všechno začalo, jak vznikla první sonda a kde se vlastně vzal název společnosti Renishaw. Jistý pan David McMurtry (dnes Sir David McMurtry), původem Ir, pracoval pro firmu Rolls-Royce v oblasti kontroly kvality motorů značky Olympus pro nadzvuková letadla Concorde. Již tenkrát byly požadavky na kvalitu vysoké a tehdy, v roce 1972, McMurtry vyvinul první dotykovou sondu. Tento vynález později vedl k revoluci v trojrozměrném souřadnicovém měření. Vynálezce se tehdy spojil s Johnem Deerem, založili vlastní firmu a pojmenovali ji S&A. Název v sobě skrýval iniciály manželek obou společníků (Sandry a Andrey). Když ale chtěli v Rolls-Royce sondu patentovat, právní uskupení jejich firmy tuto realizaci znemožňovalo. Hledali tedy jiné řešení. A nakonec ve vesničce Renishaw v severní Anglii koupili malou bývalou pekárnu, kam přesunuli výrobu, a nazvali ji Renishaw Electrical Ltd. s tím, že v budoucnu název upraví. Na změnu názvu už ale nikdy nedošlo.

Sondy Renishaw jsou dnes známé po celém světě a produkty pro metrologii patří k největšímu příjmu společnosti (tvoří cca 94 % celého obratu). Relativním nováčkem v portfoliu společnosti jsou zařízení pro aditivní výrobu z kovových prášků. Dnes je na trhu již třetí generace tohoto stroje. RenAM 500Q je kompaktní zařízení s pracovní komorou velikosti 250 x 250 x 350 mm a je vybaveno hned čtyřmi výkonnými 500W lasery. Nejdůležitější částí stroje je optický systém a řídicí software. Čtyři laserové paprsky uvnitř stroje se pohybují nezávisle na sobě a mohou pracovat každý ve svém kvadrantu a současně produkovat čtyři různé díly anebo společně pracovat na stavbě jediného dílu čtyřikrát vyšší rychlostí. Každý ze čtyř paprsků je dynamicky fokusován a všechny jsou nasměrovány do jediného tepelně řízeného galvanometrického bodu. V tomto bodě jsou umístěny čtyři páry digitálně řízených optických hranolů, které směrují jednotlivé laserové paprsky do libovolného místa v pracovní rovině. Některé komponenty optického systému jsou vyráběny právě technologií 3D tisku z kovových prášků. To umožnilo vyrobit mnohem kompaktnější tělesa optických hranolů. Navíc vybavená integrovanými konformními chladicími kanálky, které dále zlepšují přesnost teplotní stability optického systému. Inovativní je také řešení odvodu emisí vznikajících v pracovní komoře při využití vícepaprskových laserů. Systém recirkulace ochranného plynu zahrnující cyklonovou předfiltrační jednotku s mezichladičem plynu chrání pracovní filtr stroje a prodlužuje jeho životnost. Čistota pracovního filtru má totiž přímý vliv na kvalitu stavby dílců.

O kostních či kraniofaciálních implantátech toho bylo napsáno už mnoho. Jen ve zkratce vyzdvihnu velký přínos 3D technologií v této oblasti, na které se společnost Renishaw podílí, neboť náhrady díky vyspělým softwarům dokonale kopírují původní části těla a díky možnosti stavby geometricky složitých dílů také usnadňují zarůstání do organismu. Pacient tak dostává šanci s implantátem žít a plnohodnotně fungovat další léta. Důležitou součástí výroby implantátu jsou také všechna příslušenství pro provedení výměny šetrně a s důrazem na rychlé hojení i rekonvalescenci. Operace jsou díky důkladné přípravě všech potřebných nástrojů o mnoho rychlejší, což v důsledku také snižuje celkové náklady. Pro mě je však novinkou inciativa společnosti Renishaw v oblasti neurochirurgie. Zde společnost přispívá svým know-how k vysoce přesnému zavádění lékařských nástrojů nebo elektrod přímo na operačním sále do mozků pacientů, zvyšuje úspěšnost operace v podobě minimalizace chyb a urychlením celého procesu také její efektivnost. Nehledě na to, jak hrozně to zní, zavádění elektrod přímo do mozku pacienta s epileptickým onemocněním napomáhá sledovat mozkové signály a tím definovat tzv. spouštěcí mechanismy epileptických záchvatů, následně jim předcházet a tím zvyšovat kvalitu života lidí s tímto onemocněním. Dalším příkladem je dávkování medikamentů na konkrétní místo v mozku u lidí postižených Parkinsonovou chorobou, kdy obranné mechanismy samotného mozku do něj účinné látky léku užívané orálně či nitrožilně nepustí. Pacientovi v takovém případě jsou zavedeny cévky do přesných lokalit v mozku a léky jsou jednou měsíčně podávány těmito cévkami na místo určení (cévky má pacient v hlavě permanentně). Podobným způsobem se řeší dávkování cytostatik přímo k mozkovému nádoru, kdy je pacient navíc vystaven daleko menším vedlejším účinkům léků. Společnost Renishaw při těchto lékařských zákrocích dodává potřebný software i hardware ke kompletní kontrole nad operací. Již ve fázi plánování operace neuroinspire software napomáhá detailně naplánovat operaci na modelu mozku pacienta. Neuromate robot je pak oporou neurochirurgovi při delikátním zásahu přímo na operačním sále. Výše zmiňovaný software i v průběhu operace proces kontroluje a podporuje (řídí robota apod.). Potřebné nástroje a cévky jsou také z produkce společnosti Renishaw. Po operaci ještě na sále systém ze skenu pacientovi hlavy vyhodnotí úspěšnost celé operace. Všechny výše popsané příklady byly již reálně aplikovány na desítkách pacientů.

Pacientům s Parkinsonovou chorobou jsou instalovány cévky pro dávkování medikamentů přímo do mozku. Hadičky, jež jsou vidět na obrázku, má pacient pod pokožkou lebky. Kovový díl za uchem je odepínatelný, slouží k dávkování léčiv a byl vyroben 3D tiskem

V zázemí výrobního podniku v Miskinu se vzdělávají mladí technici. S rostoucí poptávkou po jakémkoliv průmyslovém produktu logicky rostou také nároky na výrobu. I přes vysokou automatizaci je jasné, že výrobní podniky budou potřebovat stále více techniků, avšak těch je celosvětově dlouhodobý nedostatek. Již u dětí školního věku a zejména pak u jejich rodičů je potřeba probudit zájem o technické obory. Společnost se rozhodla zbořit mýty o „špinavé“ strojírenské práci. Doba umazaných montérek je již dávnou minulostí, vystřídala ji doba high-tech. V Miskinu vybudovala společnost Renishaw vzdělávací centrum, které pravidelně navštěvují žáci z okolních základních škol a často i formou hry si zde osvojují různé technické dovednosti. A není lepší cesty, jak se něco dozvědět, než to na vlastní oči spatřit a vlastníma rukama si to osahat. Výrobní haly zde v Miskinu jsou čisté, stroje zde pracuji ve vysoce automatizovaném provozu – jednu celou halu se 43 obráběcími stroji obsluhují jen tři lidé (!), dalších pět připravuje polotovary a potřebné nástroje do karuselových vozíčků, které jsou automaticky odebírány a po obrobení zase vráceny samotnými obráběcími centry. V montážních halách na výrobu zařízení pro 3D kovový tisk a enkodérů se již pohybuje o mnoho více pracovníků, ale čisto je tu úplně stejné, neboť neméně důležité je také pohodlí zaměstnanců.

Mnohostrannost společnosti Renishaw je neuvěřitelná, vyspělost na nejvyšší úrovni a celosvětový impakt jejích produktů jsou nesporným důkazem léty budované firemní kultury.

Eva Buzkován Miskin

Eva.buzkova@mmspektrum.com