Accumold detalla el moldeo por inyección de cánulas de pared delgada

19 de septiembre de 2023 Por el personal de MDO

Después de 5 años de arduo trabajo, Accumold, líder innovador en micromoldeo, ha desarrollado una forma de moldear por microinyección cánulas de pared delgada en volúmenes muy altos. Antes de este enfoque innovador de producción, las cánulas normalmente se producían mediante un proceso de extrusión, que al mismo tiempo es costoso, propenso a altas tasas de caída y que no se presta a los grandes volúmenes requeridos por los fabricantes de dispositivos médicos para algunas aplicaciones. .

Accumold tardó 5 años en perfeccionar el moldeo por microinyección de cánulas de pared delgada en volumen, y este artículo describe cómo se hizo, los problemas en juego al moldear por microinyección dispositivos tan complejos, las ventajas del proceso de moldeo por microinyección y qué esto significa que las aplicaciones de dispositivos médicos seguirán adelante.

El moldeo por microinyección es un proceso de fabricación de precisión que implica la producción de piezas de plástico pequeñas e complejas con alta precisión y repetibilidad. Utiliza máquinas y moldes especializados para inyectar plástico fundido en pequeñas cavidades, generalmente en la escala de micrómetros a milímetros. El proceso permite la creación de geometrías complejas y componentes de paredes extremadamente delgadas que son difíciles de lograr mediante técnicas de moldeo tradicionales. El moldeo por microinyección encuentra aplicaciones en diversas industrias, incluidas la electrónica, la automoción y los dispositivos médicos, debido a su capacidad para producir piezas a pequeña escala con tolerancias estrictas y calidad constante.

Para los fabricantes de equipos originales (OEM) de dispositivos médicos, el moldeo por microinyección es de suma importancia ya que la demanda de componentes más pequeños y delgados continúa aumentando. En el campo médico, donde los procedimientos mínimamente invasivos son cada vez más frecuentes, la necesidad de dispositivos y herramientas médicos más pequeños es crucial. El moldeo por microinyección permite la producción de componentes médicos complejos, como catéteres, implantes, conectores, cánulas y dispositivos de administración de medicamentos con dimensiones precisas y características complejas. Estos dispositivos a menudo requieren diseños complejos, tolerancias estrictas y materiales biocompatibles, que el moldeo por microinyección puede acomodar. Esta tecnología permite a los OEM médicos crear dispositivos más avanzados y eficientes que mejoran la atención al paciente, minimizan la invasividad y mejoran los procedimientos médicos en general.

Las cánulas pequeñas y de paredes delgadas desempeñan un papel fundamental en diversas aplicaciones médicas debido a su importancia para minimizar las molestias del paciente y optimizar los procedimientos médicos. Estos tubos delgados y delicados son fundamentales para facilitar procedimientos menos invasivos como cirugías laparoscópicas, endoscopia e inserciones de catéteres. Su diminuto tamaño y paredes delgadas permiten una mínima alteración del tejido durante la inserción, lo que resulta en una reducción del dolor, tiempos de recuperación más rápidos y un menor riesgo de complicaciones. Las cánulas pequeñas y de paredes delgadas también contribuyen a mejorar la precisión durante procedimientos delicados, permitiendo a los profesionales de la salud acceder a áreas específicas del cuerpo con mayor precisión.

Además, estas cánulas especializadas son particularmente cruciales en campos donde la maniobrabilidad compleja es esencial, como la neurocirugía y las intervenciones cardiovasculares. Su diseño delgado permite el acceso a estructuras anatómicas complejas que pueden resultar difíciles de alcanzar con instrumentos más grandes. Además, a medida que las tecnologías médicas continúan evolucionando hacia la miniaturización y las técnicas mínimamente invasivas, las cánulas pequeñas y de paredes delgadas se convierten en componentes esenciales para dispositivos médicos innovadores. En general, estas cánulas permiten a los profesionales médicos proporcionar tratamientos más eficaces, reducir el trauma del paciente y avanzar en el panorama de los procedimientos médicos modernos.

La producción en gran volumen de cánulas pequeñas y de paredes delgadas utilizando métodos tradicionales como extrusión, inclinación y pegado a un centro metálico presenta varias limitaciones que obstaculizan la eficiencia y la calidad. La extrusión, que implica forzar el material a través de una matriz para crear la forma de la cánula, se vuelve desafiante para dimensiones extremadamente pequeñas debido al riesgo de inconsistencia del material, irregularidades en el espesor de la pared y posibles defectos. La inclinación, el proceso de agregar una punta de plástico o metal a la cánula, introduce variabilidad en términos de fuerza de unión y alineación de la punta, lo que afecta la precisión requerida para los procedimientos médicos. Además, el proceso de pegado plantea problemas de confiabilidad, ya que los adhesivos podrían degradarse con el tiempo, lo que provocaría un posible desprendimiento de la cánula del conector y comprometería la seguridad del paciente.

Además, estos métodos tradicionales requieren mucha mano de obra y tiempo, lo que dificulta satisfacer de manera eficiente las demandas de una producción de gran volumen. Por el contrario, las tecnologías de fabricación modernas, como el moldeo por microinyección, ofrecen un enfoque más ágil. El moldeo por microinyección permite la creación de diseños de cánula complejos y consistentes con un control preciso del espesor de la pared. Elimina la necesidad de pasos separados de extrusión, volcado y pegado al producir la cánula completa en un solo molde, lo que mejora la confiabilidad del producto y reduce el riesgo de defectos. Este enfoque no solo mejora la calidad y confiabilidad de las cánulas, sino que también ofrece una solución más escalable y rentable para satisfacer las demandas de producción de alto volumen en la industria médica.

Si bien el uso de moldeo por microinyección para la fabricación de cánulas de gran volumen es obviamente ventajoso, también hay problemas que Accumold necesitaba abordar y superar para convertirlo en un proceso de fabricación viable utilizando su experiencia de décadas como pionero del proceso para aplicaciones industriales dinámicas.

Por ejemplo, la elección del material es fundamental a la hora de optimizar los resultados en el micromoldeo debido a su profunda influencia en el rendimiento, la confiabilidad y la capacidad de fabricación del producto. Los desafíos únicos que plantea la fabricación a microescala, como el llenado preciso de cavidades y la replicación de geometrías intrincadas, exigen materiales con propiedades específicas como baja viscosidad, excelente fluidez y contracción mínima. La selección de materiales también afecta la durabilidad y la biocompatibilidad de los dispositivos médicos, lo que garantiza que puedan soportar los rigores del uso y al mismo tiempo ser seguros para la interacción con el paciente. Al elegir materiales que se alineen con la aplicación prevista y el proceso de fabricación, los fabricantes pueden lograr una calidad constante, precisión dimensional y confiabilidad funcional, lo que en última instancia impulsa el éxito de los esfuerzos de micromoldeo.

En Accumold, contamos con cánulas moldeadas por inyección con éxito para una variedad de aplicaciones de uso final en una variedad de materiales. Para una aplicación de cánula oftalmológica, por ejemplo, utilizamos policarbonato para producir cánulas cortas para su uso en cirugía ocular. Esta cánula tenía un diámetro exterior de 0,035” (0,889 mm), un diámetro interior de 0,027” (0,6858 mm) y un espesor de pared de 0,004” (0,1016 mm). La rigidez de la cánula funciona bien en el ojo pero no es ideal para la piel.

También creamos un prototipo de una cánula moldeada para una compañía farmacéutica para un dispositivo de administración de medicamentos contra el cáncer utilizando polipropileno. Este dispositivo tiene un diámetro exterior de 0,027” (0,6858 mm), un diámetro interior de 0,015” (0,381 mm) y un espesor de pared de 0,006 ”(0,1524 milímetros). Para esta aplicación, el espesor de la pared se redujo hasta la aguja y fue más delgado en la punta.

Finalmente, creamos con éxito un prototipo de dos cánulas moldeadas para una gran empresa de diabetes para sus dispositivos de administración de medicamentos, esta vez también utilizando polipropileno para una cánula con un diámetro exterior de 0,022” (0,5588 mm), un diámetro interior de 0,011” (0,2794 mm) y un espesor de pared de 0,0055” (0,01397 mm).

Lo que descubrimos durante 5 años de aprendizaje fue que para moldear por inyección con éxito cánulas de paredes delgadas para aplicaciones como las mencionadas, si bien la elección del material era fundamental, también lo era el diseño de la cánula y las relaciones de aspecto.

Se deben abordar varias consideraciones críticas de diseño para la capacidad de fabricación (DFM). Garantizar un espesor de pared uniforme es primordial, ya que las variaciones pueden provocar deformaciones, inconsistencias en el enfriamiento y un relleno inadecuado. La ubicación adecuada de la compuerta es esencial, ya que influye en el flujo de material y minimiza los puntos de tensión, mientras que los canales de ventilación adecuados son cruciales para evitar trampas de aire que pueden provocar defectos en la superficie. La incorporación de ángulos de inclinación adecuados facilita la expulsión perfecta del molde y evita posibles daños.

Además, mantener una alineación precisa de la línea de separación evita desajustes en las superficies y las rebabas. La ubicación estratégica de elementos como nervaduras y soportes mejora la integridad estructural sin comprometer el diseño general, mientras que considerar cuidadosamente la ubicación de los pasadores expulsores evita la interferencia con elementos críticos durante el desmolde.

Además, en algunos casos puede ser vital abordar las consideraciones de montaje, especialmente si la cánula forma parte de un dispositivo más grande. Garantizar que las superficies de contacto, las características de alineación y los mecanismos de interbloqueo estén bien diseñados permite una integración fluida. Al abordar minuciosamente estos problemas de DFM, Accumold ha moldeado con éxito por inyección cánulas pequeñas de paredes delgadas con precisión y confiabilidad en volumen.

Una relación de aspecto adecuada impacta directamente en la capacidad de fabricación y la calidad de la pieza moldeada. Mantener una relación de aspecto equilibrada es esencial para evitar desafíos asociados con la dinámica del flujo, el enfriamiento y la integridad estructural. Una relación de aspecto excesivamente alta puede provocar dificultades en el flujo del material y en el llenado de la cavidad, lo que podría provocar espesores desiguales y defectos. Por el contrario, una relación de aspecto demasiado baja podría dificultar el enfriamiento adecuado y provocar deformaciones, por lo que es vital lograr el equilibrio adecuado que promueva tanto el moldeado preciso como la estabilidad estructural.

Lograr la relación de aspecto ideal es crucial no sólo para el llenado exitoso del molde sino también para garantizar una calidad constante durante todo el proceso de producción. Una relación de aspecto bien equilibrada minimiza el riesgo de defectos como marcas de hundimiento, líneas de flujo y superficies irregulares, que pueden comprometer la funcionalidad y el rendimiento general de la cánula. Además, la relación de aspecto afecta la facilidad de desmoldeo y ensamblaje, lo que contribuye a una producción eficiente y productos finales confiables.

Más allá de la elección de materiales, consideraciones de diseño y relaciones de aspecto, hubo otra variable que ha sido fundamental para el éxito de Accumold en la fabricación de grandes volúmenes de cánulas de paredes delgadas, y es el uso de sus prensas de micromoldeo patentadas, desarrolladas a lo largo de generaciones. Se moldearon cánulas en prensas convencionales y en prensas de Accumold, y se descubrió que las prensas de micromoldeo convencionales tenían problemas de falta de llenado y rebabas. Mediante el uso de nuestras prensas de micromolde desarrolladas internamente y completamente automatizadas y herramientas de micromolde de 16 cavidades, logramos una producción confiable, repetible y de alto volumen de 40 millones de piezas al año desde una sola celda de producción.

A través de una combinación de experiencia y perseverancia, Accumold ahora puede ofrecer producción de alto volumen de cánulas con cuerpos simplificados totalmente de plástico y cabezales diseñados para maximizar la eficiencia de fabricación y la integración de productos. El diseño de la cánula se puede personalizar para cumplir con la longitud, el material y el diseño del cabezal específicos del proyecto, y los materiales disponibles incluyen PP, FEP, Pebax, TPU, PC y otras opciones especificadas por el cliente. Esto interrumpe la producción de cánulas de paredes delgadas y representa un gran paso adelante para los fabricantes de dispositivos médicos que requieren cánulas complejas de paredes delgadas para sus aplicaciones innovadoras.

Paul Runyan es vicepresidente de ventas de Accumold. Accumold ha crecido hasta convertirse en una instalación fortificada de 130.000 pies cuadrados diseñada para garantizar el suministro, emplea a más de 350 personas y es un exportador neto que realiza envíos a todo el mundo todos los días desde sus instalaciones en Ankeny, IA, EE. UU., que funcionan las 24 horas del día, los 7 días. una semana.www.accu-mold.com

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