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医疗领域案例丨3D打印在医用喉镜模具上的应用

李说书 2020-01-13 15:40 发文

医疗器械器材本身具有严苛的精密属性。因此,对医疗器械器材零部件生产配套也相应提出了更精密的技术要求。在医疗制件生产配套过程中,对大到高压氧舱,小到助听器、麻醉咽喉镜、医用纽扣等注塑产品的表面质量,精度,卫生要求容不下一丝瑕疵。

 

有需求,那么就要有所改变,注塑制品的良品率主要与注塑机,模具,原材料以及使用的温控系统有关。

 

那么如何通过源头——模具的改良确保医疗等高精尖产品提高质量标准的同时加快生产速度也成为我们众多医疗器械模具制造厂商关注的焦点。

 

本期,ESU毅速将以医用喉镜为例,共同探讨3D打印在医疗领域等高精尖项目中的具体优势及分析。

 

医用一次性麻醉咽喉镜,在众多医用注塑产品中是较为复杂的,且最为典型。如图1所示。第一、产品结构复杂,顶部空间狭小。二、顶部尖端接触体内皮肤,材料卫生要求严格。三、尺寸,质量要求严格,不允许表面瑕疵。四、注塑产品咽喉镜一般为一次性产品,量大且价格成本在控制范围内。

 

 图1:医用喉镜塑件产品实体图

 

因此对于模具制造厂商而言,如何处理好喉镜模具的质量、效率、卫生等各方面平衡,成为关键所在。

 


众所周知就模具而言,水路系统是模具产品质量的重要因素之一,优越的水路系统能够缩短产品成型周期,提高产品良率。但目前,水路基本由铣床等机加工工艺制造,无法加工弯曲的水路,水路无法覆盖模具型腔,

 

图2:原始方案水路无法设计进去


图3:ESU毅速3D打印随形水路方案


 图4:3D打印医用喉镜的优势

 

如图4所示,针对普通方案所面临的困局,利用增材制造技术设计的随形水路可以逐条解决。

 

1、成型周期

相对于传统水路而言,3D打印可设计出覆盖模具型腔的水路系统,从而加快冷却,缩短工件成型周期,提高生产效率。

 

 

普通水路冷却时间:32S                                         随形水路冷却时间:23S


如上图所示:传统水路模具冷却时间大约需:32S,随形水路方案冷却时间:23S,3D打印与原始方案相比,达到顶出温度的时间快23%

 

2、表面质量

注塑产品成型质量与模具模温有着巨大的关系,模温不均衡,最高温与最低温度相差较大,则高温处易产生烫伤、变形等缺陷,产品良率低。3D打印随形水路均匀遍布模具内腔可减小温差,均衡模温,提高产品良率。

         普通水路温差:32.5℃                                                   随形水路温差:4.98℃

通过模流分析结果的对比,普通水路模具最高温与最低温温差为32.5℃,而随形水路温差可缩减到4.98℃,可以说温差已经微乎其微。

 

此外在模具3D打印材料上,选用ESU毅速自主研发的EM191金属粉末材料。EM191为ESU毅速自主研发的粉末体系中的一款粉末,具备防锈、防腐蚀、耐磨耐用等功能,从而保证打印件的使用寿命。在ESU毅速自主研发的粉末体系中还有EM181、EM201等模具3D打印专用金属粉末材料,针对不同需求进行选材打印。

3D打印医用喉镜实体工件图

 

随着技术的发展与完善,3D打印必将应用到越来越多的领域,而模具制造也必须利用新技术来弥补自身的不足和局限。ESU毅速一直秉承着开启模具制造新时代的使命,力争为传统模具注入新鲜的血液,为传统制造业焕发新的活力。


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