塑造植入物的未来：hyperMILL 如何助力 Sigma Surgical 迈向成功
印度医疗器械制造业正经历前所未有的增长，其中古吉拉特邦正迅速崛起为重要产业中心，而 Sigma Surgical 正处于这一发展浪潮的核心。通过采用 OPEN MIND Technologies AG 的 hyperMILL CAM 软件，Sigma Surgical 全面提升了其生产制造能力。
Sigma Surgical Pvt Ltd 的发展始于 1998 年。当时，创始人 Jayanthi Gothi 的一位朋友在医疗器械生产中面临高达 50% 的不良率，急需技术支持。彼时，Gothi 主要从事钻石加工设备的制造。他成功提出了解决方案，并带领仅有五名员工的公司转型进入医疗器械行业。如今，公司已拥有 368 名员工，成为印度最大的创伤植入物制造商，为全球客户提供超过600种产品线，并每年新增约10条产品线。
“最具代表性的成果之一，是原型开发周期缩短了 90%，从原本的一个月大幅缩短至仅三天。”
Mehul Gothi, Sigma Surgical Pvt Ltd 首席执行官，古吉拉特邦
其生产车间配备了来自 DMG MORI、Hermle、Makino、Chiron 以及 Mazak 的多款高端机床。然而，在持续扩张产能的同时，公司也必须克服一系列关键制造挑战。正是在这一背景下，hyperMILL 开始发挥其至关重要的作用。
Sigma Surgical 以自有品牌 “Sorath Ortho” 生产骨板，同时也是国际领先的医疗器械合同制造商。其产品组合涵盖 615 种不同的植入物 SKU（库存单位），包含多种变体，总计约 32,000 种零件。此外，还有 1,200 种手术器械 SKU 以及 440 种通用器械变体。如此广泛的产品范围，充分体现了公司在市场中的重要地位。公司每年生产110万块骨板、3.8万件手术器械及1.1万件通用器械，其工厂配备了63台CNC机床，含14台五轴机床，全天候24小时生产。
面对如此惊人的产量与多样性，，首席执行官 Mehul Gothi 解释道：“针对某一位客户，我们生产的人工膝关节置换产品包含超过 290 种不同零部件，而另一位客户还会额外增加 120 种变体，仅膝关节产品就达到 16,000 个 SKU。其中一款畅销产品是远端股骨骨板，月产量可高达 28,000 件，而锁骨钩型骨板每月可能只需约 200 件。”
Sigma Surgical 位于印度西部古吉拉特邦的先进制造基地
来源：Sigma Surgical
公司正在快速成长。Mehul Gothi 表示：“我们在 2019 年将医疗手术器械纳入产品组合，当时的营业额为 14 Crore 印度卢比（约 140 万欧元）。今年我们持续扩展产品线，涵盖运动医学、替换零部件以及脊柱产品。2024 年，公司实现营业额 78 Crore（约 775 万欧元），并预计在 2025 年达到 120 Crore（约 1,200 万欧元）。我们通常提前两年规划新产品上市，这意味着制造投资也需要同步进行前瞻性布局。为了支撑这一战略，hyperMILL 在其中发挥着关键作用。”
制造挑战
在引入 hyperMILL 之前，Sigma Surgical 面临的挑战已影响期增长计划。随着产品范围不断扩大，原有流程的局限性日益明显，同时公司还需要取得 CE 认证，才能进入欧洲市场。
传统制造流程需要大量的工装开发工作，包括模具制造、钣金切割、冲压弯折以及反复的验证周期。这使交期被拉长至一个月，而在一个高度依赖快速设计迭代以满足市场需求的行业中，这样的周期已难以接受。
同时，人员培养与工艺流程的规模化也面临严峻挑战：Sigma Surgical公司的员工数量从2019年的72人增至如今的368人，其中大量员工从事打磨抛光等手工后处理。预测数据显示，若沿用传统方法维持增长，到2030年公司需雇佣超过4000名员工，这种局面显然不可行。
Sigma Surgical 首席执行官 Mehul Gothi 指出：“针对人工工序培养熟练工人，至少需要六个月甚至更长时间，而且我们必须在每一位员工身上投入大量成本。为了实现可持续扩展，我们必须取消人工后处理步骤。对人工劳动的高度依赖，并不符合我们的增长规划。”
Mehul Gothi 是 Sigma Surgical 的愿景型领导者兼首席执行官，致力于制定并推动公司实现长期的全球化增长战略。
当开始使用更先进的五轴联动加工时，原有软件的局限性变得尤为明显。原有的CAM解决方案不仅加工周期冗长，且需选用特定机床并配合专用编程，严重限制了车间生产的灵活性。同时，Sigma Surgical 也意识到，其此前使用的 CAM 软件在表面质量和加工精度方面，已无法充分满足不断提升的产品要求。
为此，该公司在DMG MORI EVO 40加工中心上对hyperMILL进行了测试，重点针对此前编程困难的骨板类产品。测试结果超出预期：编程时间、加工周期、表面光洁度及零件质量的显著提升， 这些成果充分验证了 hyperMILL 的性能，因此 Sigma Surgical 于 2024 年 7 月购入首套授权，并于 2025 年 3 月追加了第二套授权。
创新技术与关键功能
通过采用 hyperMILL MAXX Machining （高性能加工） 中的先进精加工策略，例如五轴切向加工，Sigma Surgical 在曲面零件上的表面质量得到了显著提升。生产方式也从传统对板材的多道工序、多次装夹转变为使用hyperMILL对实心毛坯进行五轴联动加工，，不仅提高了生产效率与表面光洁度，更显著减少了后续手工抛光及返修工序。
在骨骼形状的植入物轮廓加工方面，桶形刀具切向加工策略对 Sigma Surgical 尤为有效。Sigma Surgical 编程经理 Chaitanya Deshpande 表示：“我们许多植入物的外形与骨骼轮廓高度匹配，而桶形刀具非常适合这类应用。相较于球头刀仅 0.1 mm 的步距相比，我们改用锥度桶形刀后，步距可提升至 1 mm，大幅减少加工波纹，同时缩短加工周期，并显著改善刀具寿命。 hyperMILL MAXX Machining（高性能加工） 的 HPC 策略通过充分利用整个刀刃长度，而非仅刀尖，使刀具消耗降低了15%，使每个植入物原本需要 8 至 10 次的换刀过程，能够稳定支撑 24 小时的无人化连续加工。”
此外，hyperMILL 直观的操作界面，使编程时间相较于之前使用的 CAM 系统缩短了 30% 至 40%。同时，hyperMILL 在 Job Linking 模块中的高速连接功能，可使用同一把切削刀具将多道加工工序串联起来，避免不必要的回到原点或安全平面的退刀动作。这不仅缩短了加工周期，还降低了机床磨损，并通过平顺的刀具运动进一步提升了表面质量与加工稳定性。
hyperMILL 强大的后处理器功能以及高质量的 G 代码生成能力，也全面提升了整个机床设备的加工性能。Mehul Gothi 补充道：“hyperMILL使我们能够在DMG MORI、牧野、赫姆勒等不同品牌机床上实施统一加工策略，显著提升了各生产线的一致性与装夹效率。”
可量化的生产效益：编程时间缩短约 30%
hyperMILL 带来的最显著改进之一体现在编程效率上。Sigma Surgical 编程经理 Chaitanya Deshpande 表示：“通过采用 hyperMILL，编程时间约缩短了 30%，复杂骨板的刀路生成时间从原本的 6 至 7 小时，减少到约 4 小时，使新零件的开发和交付速度显著提升。这得益于直观的编程界面以及高效的五轴加工策略，使我们的编程资源能够更多地投入到更复杂的项目中，并加快新设计从开发到量产的进程。”
在加工周期方面，通过优化的刀路和刀具切削策略，同样取得了令人印象深刻的成果。Chaitanya Deshpande 进一步指出：“加工周期缩短了 20% 至 30%，单件骨板的生产时间从 60 分钟降至约 40 分钟。这使我们在不增加机床运行时间的情况下，大幅提升了整体产出能力。”
Sigma Surgical 编程经理 Chaitanya Deshpande 正在使用 hyperMILL 进行医疗植入物的编程工作
这使得200个零件的批量生产周期从5个工作日缩短至3.5天，同时单台机床的日产能从每24小时班次生产38-40个植入物提升至48-50个。优化后的工作流程在保持同等产量水平下，实现了20%的人力精简。培训效率也显著提升，新入职的 CAM 编程人员仅需 40 至 45 小时即可胜任工作，而此前的 CAM 系统则c需要超过两周的培训时间。
hyperMILL 对后续工序的优化同样发挥了关键作用。Mehul Gothi 指出：“先进的五轴精加工策略显著提升了表面质量，大幅降低了人工抛光和返工的需求。诸如五轴切向加工等功能，在我们引入新的机器人抛光技术后，使人工后处理从全职投入，降低为仅需极少量的材料去除，即可满足严格的 5 至 20 微米公差要求。”
其中最具代表性的改进，是原型开发周期缩短了 90%，从原本的一个月大幅缩短至仅三天。这使 Sigma Surgical 能够快速响应设计变更和客户需求，在节奏快速的医疗器械市场中保持关键竞争优势。
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拓展市场应用机遇
在骨板成功导入 hyperMILL 之后，Sigma Surgical 将其应用范围进一步扩展至手术器械的生产。公司目前能够制造完整的手术器械套件，其中包含针对特定骨板应用而设计的专用器械。每一套器械都需要根据不同的骨骼类型和手术方式，搭配定制的加工工具。
一个特别值得关注的应用案例是在定位装置加工中部署hyperMILL。。这类零件具有极高的公差要求、多重轮廓以及复杂的三维曲面。Sigma Surgical 编程经理 Chaitanya Deshpande 解释道：“通过 hyperMILL，我们能够采用先进的 3+2 以及五轴加工策略，在一次装夹中完成多面加工。”
这些定位装置由尺寸为 250 × 150 × 120 mm 的铝块加工而成，材料去除率高达 85%。此前，在零件进行 180 度旋转时，会形成微小痕迹需人工处理。Mehul Gothi 解释说：“刀具移动到中心后，整个零件旋转 180 度并继续前进，会留下细小痕迹，过去我们必须通过人工进行处理。借助 hyperMILL 的 Smooth Overlap 平滑过渡策略，我们彻底消除了这一问题，零件可以直接从机床下线，达到成品质量。”
Sigma Surgical 为其 Sorath Ortho 品牌制造的骨板
来源：Sigma Surgical
Sigma Surgical 为其 Sorath Ortho 品牌制造的其中一款骨板。该骨板不仅展示了所需孔位的数量，还体现了孔位的平面方向、定位方式以及对加工精度的高要求。
来源：Sigma Surgical
卓越服务与支持整合
Mehul Gothi 特别强调了OPEN MIND公司支持服务的关键作用：“服务与支持是 hyperMILL 能够成功融入我们生产运营中的重要组成部分。”
他进一步表示：“在初期培训阶段，OPEN MIND 根据我们在植入物和手术器械制造方面的实际需求，提供了切实可用的专业化应用培训。他们的团队通过定制化的现场培训，帮助我们的编程人员迅速建立对软件的信心，并能够高效地将其应用到真实的生产零件中。持续性的支持同样极具价值，无论是在技术层面还是战略层面都是如此。无论是后处理器的定制、刀路优化，还是对特定加工策略的解答，OPEN MIND 团队始终展现出高度的响应速度和主动性。”
Sigma Surgical 公司已成功将hyperMILL VIRTUAL Machining（虚拟加工）模块整合至生产流程，并实现了显著的工艺提升。Sigma Surgical 编程经理 Chaitanya Deshpande 表示：“我们已经将 Virtual Machine 虚拟机床扩展模块应用于工作流程，这对制造工艺带来了质的飞跃。通过使用 hyperMILL 的 NC 代码仿真功能，我们能够精确模拟真实机床的运动学特性，并在生产前验证复杂的五轴程序，从而大幅减少装夹错误和碰撞风险。同时，这也提升了机床利用率，减少了停机时间，并让我们在加工骨板和手术器械等高复杂度零件时，具备更高的安全性和信心。”
OPEN MIND Technologies 印度区销售总监 Hemang Panchal（左）与 Sigma Surgical 的 Chaitanya Deshpande 于生产现场合影
未来增长与战略愿景
展望未来，hyperMILL 在 Sigma Surgical 的扩展计划中扮演着核心角色。Mehul Gothi 表示：“我坚信，只要技术优于竞争对手，就一定能够赢得市场。引入 hyperMILL 之后，我们工程团队的信心显著提升，使我们能够承接更加复杂的项目。随着我们持续开发更高复杂度的手术器械和患者定制型植入物，hyperMILL 先进的五轴加工策略将在高效加工复杂几何形状方面发挥关键作用。同时，它还能通过更快速的刀路生成与仿真，加速我们的研发流程，使设计变更和新产品导入的周期大幅缩短。”
谈及 hyperMILL 的自动化能力，Mehul Gothi 总结道：“我们看到了 hyperMILL 内部自动化技术的巨大潜力，例如模板化和基于特征的编程方式，能够显著缩短编程时间。例如，我们计划应用自动化技术实现可变孔位编程，，使骨板能够根据需求选择 3 到 21 个孔位，并共用同一份 NC 程序。这将有效提升编程效率、降低人为错误，同时支持高产量且结果一致的生产。进一步引入更多基于特征的编程方式和模板驱动的工作流程，将持续缩短编程时间、实现流程标准化并提升整体效率。此外，将刀具数据库管理与工艺库更深度地整合至hyperMILL系统中，有望优化刀具决策流程，强化刀具寿命监控，并在所有机床上推广一致的加工策略。”
自引入 hyperMILL 以来，这家行业领先的医疗器械制造商已获得深远而显著的转型成果，而这段发展之路，显然才刚刚开始。