Blog

Jan 28, 2024

Come gli utensili di precisione possono rendere possibile la miniaturizzazione

2 February 2023 13:15 Rob Connelly, principal engineer, Trelleborg Healthcare &

2 febbraio 2023

13:15

Rob Connelly, ingegnere principale di Trelleborg Healthcare & Medical, spiega come strumenti di precisione, validazione e ingegneri qualificati rendono possibile la miniaturizzazione.

La richiesta di miniaturizzazione di prodotti stampati in silicone e termoplastici per dispositivi medici ha accresciuto l'importanza della convalida del processo, della progettazione di strumenti di precisione e di operatori e ingegneri qualificati. Secondo Plastics News Research, i progressi e la miniaturizzazione nel settore dei dispositivi medici hanno migliorato l’assistenza sanitaria in tutto il mondo, rendendo i trattamenti e il monitoraggio delle patologie più semplici, meno invasivi e più portatili.

Sfrutta gli strumenti e la precisione

Per miniaturizzare i dispositivi, i componenti devono diventare più piccoli. Ciò aumenta significativamente la complessità del processo di produzione e richiede attrezzature, strumenti e processi che promuovano un elevato livello di precisione. Inoltre, gli esperti dovrebbero progettare per la producibilità (DfM) per ridurre i tempi di commercializzazione, migliorare la resa produttiva futura e garantire la consegna del prodotto in volumi elevati.

Gli strumenti e i processi di stampaggio tipici non sono solitamente in grado di fornire la qualità e la precisione necessarie per i dispositivi in ​​miniatura. Pertanto, è importante collaborare con un fornitore che comprenda le complessità del microstampaggio.

Un robusto processo di microstampaggio inizia con attrezzature di stampaggio a iniezione di alta qualità che determineranno la qualità del prodotto finale. Tutti gli strumenti di microstampaggio, sia che producano componenti in plastica o silicone, richiedono un elevato grado di precisione nelle tolleranze e nelle superfici di chiusura per controllare con precisione il flusso del materiale nella cavità dello stampo. Per raggiungere questo livello di qualità, sono necessarie apparecchiature di lavorazione ad alta precisione per la fabbricazione degli stampi.

Nei processi di microstampaggio è inoltre fondamentale l'utilizzo di attrezzature in grado di iniettare piccole dosi di materiale nella cavità dello stampo. Dosi di materiale o dimensioni di iniezione inferiori a 1,0 grammi sono tipiche per questi componenti di dimensioni micro. Il controllo delle dimensioni della stampata è fondamentale per la gomma siliconica liquida (LSR) a bassa viscosità ed è, pertanto, un obiettivo importante per le apparecchiature di microstampaggio.

Senza uno stretto controllo sulle dimensioni dell'iniezione, dal 5 al 10% del volume della cavità della microparte può facilmente "fuoriuscire" dalla cavità dello stampo. Ciò produce materiale in eccesso attorno al perimetro della parte, comunemente indicato come bava. In un componente stampato più grande e di dimensioni più tipiche, ad esempio la dimensione di una mano, una piccola quantità di bava è accettabile e può essere rimossa in un processo secondario. Tuttavia, quando una parte è più piccola della capocchia di uno spillo, la bava potrebbe essere grande quanto la parte stessa e la produzione senza bava diventa obbligatoria. Ciò richiede utensili di precisione, unità di iniezione più piccole, un migliore controllo delle zone termiche e una maggiore precisione delle unità di iniezione.

Quando si lavora con un produttore altamente qualificato di componenti microstampati, sono ideali funzionalità più avanzate, come lo stampaggio a iniezione multicomponente, comunemente indicato anche come 2K, 2shot o 2C LSR. Questa tecnica altamente avanzata, che prevede l'iniezione simultanea di LSR in combinazione con plastiche tecniche, consente la combinazione di parti all'interno di un assieme in un unico componente integrato, eliminando potenziali guasti di assemblaggio e spazi morti in cui i batteri possono riprodursi. Tuttavia, richiede strumenti sofisticati e ingegneria dei processi.

Dare valore alla validazione

Oltre agli stampi e alle attrezzature di alta precisione, sono fondamentali anche robusti metodi di validazione del processo e di misurazione per garantire che i componenti miniaturizzati siano fabbricati nel rispetto delle specifiche. La validazione dei componenti microstampati è impegnativa a causa della complessità del controllo del processo e della difficoltà di misurare, maneggiare e ispezionare piccole caratteristiche. Ad esempio, i pezzi microstampati sono così piccoli che l'elettricità statica può letteralmente farli volare via durante la movimentazione. Pertanto, durante tutto il processo di produzione sono necessari speciali dispositivi di manipolazione e di mitigazione dell'elettricità statica.