Überwindung der Fertigungskomplexität mit Dip Molding
Die Herstellung komplexer Formen (schnell und in großem Maßstab) ist eine häufige Herausforderung bei der Entwicklung medizinischer Geräte. Obwohl das Spritzgussverfahren in vielen Fällen die Oberhand hat, ist es für Geräte mit komplexen Krümmungen nicht immer machbar. Wir bei Root3 Labs waren selbst mit dieser Herausforderung konfrontiert, als ein Kunde sein komplexes, gekrümmtes medizinisches Gerät für die Fertigung umgestalten musste.
Unsere Lösung? Tauchen Sie ein in die Welt des Tauchgießens, einer weniger bekannten Produktionsmethode für die Herstellung von Medizinprodukten. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie komplexe Geometrien hergestellt werden können und welche Vor- und Nachteile das Dip-Molding-Verfahren mit sich bringt.
Wie funktioniert das Dip Molding?
Das Tauchformen ist ein Herstellungsverfahren, bei dem Kunststoffteile durch Eintauchen von erhitzten Metallformen (Dornen) in ein flüssiges Polymer wie Flüssig-PVC oder Latex hergestellt werden. Es wird häufig für medizinische Ballons, Kanülen und chirurgische Handschuhe verwendet. (Alles kompliziert geformte Gegenstände mit Kurven!)
Gehen wir den Prozess Schritt für Schritt durch:
1. Entwurf und Herstellung der Dorne
- Der erste Schritt besteht darin, die Metallformen, die so genannten Dorne, zu entwerfen und zu modellieren.
- Das Design des Dorns ist entscheidend. Zur Erleichterung des Entformungsvorgangs ist ein großer Radius erforderlich, und am oberen Ende des Dorns sollte genügend Raum verbleiben, damit der Hersteller den Dorn beim Eintauchen greifen kann.
- Nach der Konstruktion werden die Dorne auf einer CNC-Maschine aus Aluminium oder Stahl gefertigt.
- Für die Endbearbeitung wird das Elektropolieren empfohlen, da es den Entformungsprozess erleichtert, indem es einen glatteren inneren Hohlraum des Teils schafft.
- Wenn die Dorne fertig sind, werden sie an die Tauchformerei geschickt.
Dies ist eine CAD-Darstellung eines Dorns für die Herstellung von Kanülen.
2. Eintauchen und Aushärten
- In der Tauchformanlage werden beheizte Dorne in das flüssige Polymer getaucht.
- Das am häufigsten verwendete Polymer ist Flüssig-PVC oder Plastisol, es gibt aber auch andere Optionen wie Latex, Polyurethane und Silikone.
- Das Eintauchen kann manuell von Hand oder mit einer programmierbaren, automatischen Maschine erfolgen. Die Automatisierung ermöglicht eine genauere Kontrolle über Dinge wie die Ausrichtung des Dorns und die Geschwindigkeit des Tauchens. Dies führt zu gleichmäßigeren, wiederholbaren Ergebnissen.
- Die endgültige Dicke des Produkts hängt von mehreren Faktoren ab, wie der Anfangstemperatur der Form, der Polymertemperatur, der Tauchgeschwindigkeit und der Verweilzeit (wie lange der Dorn eingetaucht bleibt).
- Nach einer bestimmten Verweilzeit werden die Dorne zum Trocknen in einen Ofen gestellt. Die Hitze des Ofens vernetzt das Polymer und lässt es zu einem festen Stück aushärten.
3. Entformen und Endbearbeitung
- Schließlich werden die Dorne abgekühlt und die fertigen Teile von den Dornen genommen.
- Die Teile sind nun einsatzbereit!
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Warum Dip Molding für medizinische Geräte?
Das Tauchformverfahren bietet mehrere Vorteile gegenüber anderen Techniken!
- Kostengünstig: Niedrige Werkzeug- und Produktionskosten im Vergleich zum Spritzgießen.
- Rapid Prototyping: Schnelle Durchlaufzeit für die Erstellung von Prototypen.
- Skalierbarkeit: Geeignet für kleine oder große Produktionsmengen.
- Gestaltungsfreiheit: Ermöglicht die Herstellung von Teilen mit komplexen Formen, mit denen das Spritzgießen Schwierigkeiten hat.
- Vielseitigkeit der Materialien: Es kann eine breite Palette von Materialien mit unterschiedlichen Härtegraden verwendet werden.
- Keine Trennungslinien: Die fertigen Teile haben ein nahtloses Aussehen.
Was sind die Grenzen des Tauchformens?
Obwohl es viele Vorteile bietet, hat das Tauchverfahren auch einige Einschränkungen.
- Potenzial für Unvollkommenheiten: Aufgrund der Art des Verfahrens sind bei einigen Proben Tropfspuren oder Blasen möglich.
- Wanddicke: Es kann schwierig sein, die Wandstärke der Teile konstant zu halten.
- Einschränkungen bei der Dornkonstruktion: Sie müssen so konstruiert sein, dass kleinere Querschnittsflächen, die über größere Querschnittsflächen gezogen werden, mindestens halb so groß sind wie die größere Fläche. Wenn die Konstruktion der Vorrichtung dies nicht zulässt, muss der Dorn möglicherweise in separaten Teilen hergestellt werden.
Tauchgießen: Ein wertvolles Werkzeug im Arsenal Ihrer Geräteentwicklung
Trotz einiger Einschränkungen ist das Tauchgießen nach wie vor eine wertvolle Lösung für bestimmte Szenarien. Seine Schnelligkeit, Kosteneffizienz und die Fähigkeit, komplexe Geometrien zu verarbeiten, machen es zu einem leistungsstarken Werkzeug für die Umsetzung von Ideen in hochwertige medizinische Geräte.
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