隨著人類壽命的普遍延長，越來越多的老年人患有關節炎和骨質疏松癥，這導致骨科置換器械的需求量不斷增長。全球范圍內的體重增加和肥胖化趨勢使得人類骨骼關節要承受更大的壓力。此外，大多數人的生活方式正在改變，從缺乏體育鍛煉到增加運動參與度，進一步增加了人們對身體部件置換件的需求。隨著新興經濟體的發展，越來越多的人可以承擔骨科醫療器械費用。據全球調研機構 Global Market Insights 預測，到 2024年，全球骨科器械市場的產值將會增長到 500 億歐元(530 億美元)。

　　競爭推動刀具開發

　　在競爭激烈的骨科配件市場，五家主要供應商占據大約 85% 的市場份額，其他 200 多家公司競爭剩余的份額。鑒于這種激烈的競爭，設備制造商致力于尋求更快、更經濟的零件加工方法。通過應用新型材料，植入物變得更堅固、更輕，并且能夠在人體內存續多達 25 年之久。此外，骨科器械是整個生活消費品市場走向個性化的一部分;醫療器械制造商都在想方設法定制自身的產品，從而適應患者對身體外觀和其他偏好的需求。產品多樣性已成為一項關鍵的競爭優勢。因此，機床制造商追求研發能夠快速加工復雜輪廓零件的方案，而刀具制造商致力于開發可以提供更高速度和靈活性的刀具技術。先進的制造技術方案包括用于機加工的 3D 打印技術和先進冷卻技術。

　　典型零件

　　骨科器械包括髖關節和膝關節置換零件、人造肘關節和踝關節、創傷康復器械、脊柱骨板以及各種康復用釘、桿和緊固件。關節重建器械約占 40% 以上的市場份額，其中大部分是髖關節和膝關節置換件。這些零件的關鍵要求是強度、可靠性、輕量化以及生物相容性。

　　加工挑戰

　　骨科配件通常由棒材、鑄件或鍛件加工而成，然后進行研磨和拋光。對于髖關節和膝關節植入物，最常見的工件材料是鈷鉻合金，但鈦合金的使用量也在增長。典型的鈷鉻合金包括 CoCr28Mo6 等，而 Ti6Al4V鈦合金是最常用的材料。

　　這兩種材料都具有生物相容性，極其堅硬，因此非常適合制造骨科零件。然而，這些相同的屬性也增加了合金的加工難度。鈷鉻合金堅硬耐磨，彈性大，且導熱性差。這種合金可能包含堅硬的、導致刀具嚴重磨損的磨蝕性成分，并會產生堅韌且連續的切屑，因此需要使用具有良好切屑控制性能的切削刃槽型。

　　鈦合金很輕且非常堅固。會在加工時變硬，并且導熱性差。熱量集中在切削刃和刀面上。高溫、大切削力和切屑通道的高摩擦會造成月牙洼磨損和刀具失效。該材料的彈性模量較低，這在一些植入應用中頗具好處，但在加工時材料會從切削刃上彈回，因此要求密切留意刀具的鋒利度。

　　冷卻液要求

　　骨科植入物加工中所用的材料通常會產生過多的熱量，因此需要使用冷卻液。然而，通常對傳統冷卻液的使用有著極其嚴格的限制，以防止污染骨科配件。并且在加工后，傳統冷卻液需要進行清洗，這個過程耗時且成本昂貴

　　。此外，在員工身體健康、安全和處理政策方面，冷卻液本身也會造成環境問題。另一種冷卻技術是采用超臨界二氧化碳 (scCo2) 的干式切削技術。這種超臨界 scCo2 作為一種介質，把干燥的強效潤滑劑輸送至切削區。

　　隨著融合冷卻系統的誕生，可以在不使用油、乳液或合成液的情況下加工零件。