Introduzione

Numerose tecniche di stampaggio sono ben note per la produzione di massa di oggetti comuni. Tuttavia, numerose aziende richiedono che parti e componenti più complessi vengano prodotti con metodi convenzionali stampi per iniezione plastica (Jyo, 2023). Stampaggio ad iniezione ad alta precisione della plastica è il processo utilizzato per soddisfare tali esigenze di produzione. Questo efficace metodo di stampaggio a iniezione utilizza stampi accurati ed è una tecnologia altamente avanzata. Il fatto che venga utilizzato per generare pezzi di plastica più complessi anziché articoli interi lo rende più accessibile ed efficace nel soddisfare le diverse esigenze dell’attuale produzione di articoli in plastica. Il settore sanitario fa molto affidamento sullo stampaggio a iniezione medicale perché consente di creare in modo rapido ed efficace parti complesse e compatibili per un'ampia gamma di strumenti medici. Siringhe, tubi, impianti utilizzati per la chirurgia e dispositivi per la somministrazione di farmaci ne sono alcuni esempi. È una soluzione davvero pratica ed economica. Ma per soddisfare la crescente domanda di prodotti medici, la precisione perfetta deve coesistere con la produzione di massa. Per garantire l'efficienza, la sicurezza e l'affidabilità di queste parti cruciali, questa precisione è necessaria. Questo post esaminerà le tecniche chiave per produrre stampaggio a iniezione medicale in modo rapido e accurato (tronicarts – Multimedia-Agentur, 2016).

Sfide nel bilanciare velocità e precisione

Nella produzione, precisione e velocità spesso si scontrano. L’aumento della produzione attraverso tempi di ciclo più rapidi non è esente da ostacoli. Il funzionamento dei dispositivi medici può essere compromesso da componenti stampati che presentano difetti superficiali, restringimenti e deformazioni a causa di velocità di iniezione più elevate e periodi di raffreddamento più brevi. Cicli più rapidi si traducono anche in meno tempo impiegato per la regolazione dei parametri di processo, che potrebbe portare a una deviazione dai requisiti(Specialisti dello stampaggio a iniezione | Preventivo per il giorno stesso | Aberdeen Tech., nd).

La precisione e l'equilibrio della velocità sono questioni particolari nello stampaggio a iniezione medicale. Rigidi vincoli normativi richiedono materiali di grado medico che soddisfino standard particolari. A causa della loro maggiore viscosità del fuso rispetto alle plastiche tipiche, questi materiali necessitano di parametri regolati per un flusso ottimale e per prevenire difetti. I componenti medici con dimensioni critiche richiedono uno stampaggio di precisione con tolleranze strette.

Strategie di produzione ad alta velocità e precisione

È possibile implementare diverse strategie.

1. Progettazione e produzione di stampi

La progettazione e la costruzione dello stampo stesso forniscono la struttura per un processo di stampaggio efficace. Per ridurre la deformazione e preservare dimensioni uniformi delle parti, sono essenziali acciai per stampi di alta qualità con eccezionale stabilità dimensionale. Per ottenere un riempimento uniforme e ridurre i punti di stress sull'oggetto stampato, metodi come il posizionamento accurato delle guide e dei cancelli fanno parte del processo di miglioramento della progettazione dello stampo per un flusso di materiale efficace. Inoltre, l'aggiunta di funzionalità come percorsi di raffreddamento aderenti può ridurre considerevolmente i periodi di raffreddamento, con conseguenti tempi di ciclo più rapidi senza sacrificare la qualità dei componenti (Peixoto et al., 2022).

L'acquisizione di velocità e precisione è ulteriormente migliorata dall'uso di sofisticate procedure di produzione degli stampi. È possibile produrre più pezzi in un unico ciclo grazie agli stampi multicavità, che aumentano notevolmente la produttività. I sistemi a canali caldi riducono i tempi di ciclo e risparmiano sprechi di materiale eliminando la necessità di rimuovere canali di colata e canali. Ultimo ma non meno importante, l'utilizzo di precise procedure di lavorazione e lucidatura garantisce che i componenti stampati abbiano un'eccellente qualità superficiale, essenziale per alcune applicazioni mediche.

2. Selezione e ottimizzazione dei materiali

È fondamentale scegliere il giusto materiale di grado medico per garantire lavorabilità, prestazioni e biocompatibilità. L'indice di fluidità e la conduttività termica sono due parametri del materiale che influenzano le caratteristiche di raffreddamento e flusso dello stampo. Queste qualità vengono massimizzate utilizzando i giusti metodi di asciugatura e preriscaldamento, che riducono anche al minimo il ritiro dei componenti finiti e forniscono un flusso costante. Inoltre, lo studio di materiali all’avanguardia per usi particolari, come i polimeri bioriassorbibili, potrebbe fornire ulteriori vantaggi, inclusa la disgregazione corporea regolamentata (Gülçür et al., 2021).

3. Controllo e monitoraggio del processo

Una qualità costante dei componenti nella produzione ad alta velocità richiede l’implementazione di un solido sistema di gestione della qualità. Dati in tempo reale su parametri cruciali come pressione di iniezione, temperatura di fusione, forza di presa, temperatura dello stampo, durata del ciclo e velocità di raffreddamento possono essere ottenuti mediante sofisticati sistemi di monitoraggio del processo. Questi dati possono essere analizzati utilizzando metodi statistici di controllo del processo per individuare eventuali cambiamenti nel processo che possono causare guasti. I produttori possono garantire la qualità di ogni articolo stampato e mantenere costanti i parametri di processo implementando misure correttive basate sui dati.

Tecnologie avanzate per alta velocità e precisione

Nel settore medico moderno, l’uso della produzione mediante stampaggio a iniezione si basa fortemente sull’automazione e sui robot. L'automazione della rimozione delle parti e della movimentazione dei materiali accelera la produzione e semplifica la procedura. L'integrazione della decorazione nello stampo e delle procedure di lavorazione secondaria può semplificare il processo di stampaggio e accelerare i programmi di produzione eliminando la necessità di fasi separate. Inoltre, dimensioni costanti dei componenti e qualità della superficie possono essere garantite per grandi volumi di produzione utilizzando ispezioni automatizzate di controllo qualità che utilizzano sistemi di visione (RAPID DIRECT, 2022).

Oltre ai metodi tradizionali di stampaggio a iniezione, le tecnologie all’avanguardia offrono la possibilità di produrre componenti medici complessi in modo ancora più rapido e preciso. Per alcuni dispositivi medici, lo stampaggio a iniezione multi-shot consente di realizzare pezzi con numerosi colori o materiali in un unico ciclo. Lo stampaggio a microiniezione risponde alla necessità di produrre componenti medici molto precisi e su piccola scala con dimensioni precise. Infine, prima dell'inizio della produzione vera e propria, è possibile utilizzare sofisticati strumenti di simulazione per migliorare la progettazione dello stampo, la selezione dei materiali e i parametri di processo. La prototipazione virtuale accelera i tempi di sviluppo e aumenta le percentuali di successo al primo tentativo riducendo drasticamente le procedure di tentativi ed errori (Peixoto et al., 2022).

Mantenimento della sterilità e conformità normativa

Quando si producono dispositivi medici, il mantenimento della sterilità è fondamentale. La produzione esente da contaminazioni è garantita da rigorose procedure di pulizia e convalida degli stampi. Per le apparecchiature mediche, è essenziale mantenere la pulizia durante tutto il processo di produzione. Per evitare di contaminare i componenti stampati, sono necessari adeguati protocolli di pulizia e validazione dello stampo. Gli ambienti con camere bianche sono essenziali per ridurre la possibilità di contaminanti. La rigorosa aderenza agli standard normativi, come ISO 13485, garantisce una documentazione approfondita e un forte controllo di qualità, entrambi necessari per la conformità normativa.