La fabrication additive rend complexe, d'abord

1 mai 2022 Par contenu sponsorisé

Par Tyler Stark, directeur principal de la fabrication additive et de l'innovation, Spectrum Plastics Group

La fabrication additive (FA), également connue sous le nom d'impression 3D, comprend une suite innovante de technologies avancées qui permettent la fabrication d'une variété de composants et de produits, avec des caractéristiques remarquablement complexes et à haute résolution qui ne peuvent souvent pas être réalisées dans les contraintes des méthodes de fabrication traditionnelles. Les nouvelles technologies, équipements et matériaux spécialisés de FA continuent d'entrer sur le marché à un rythme rapide. En fin de compte, la FA avancée favorise l'ingénierie créative, le prototypage rapide innovant et la transition transparente vers la fabrication à grand volume, faisant avancer la conception des dispositifs médicaux.

Les technologies AM populaires incluent :

Applications médicales pour AM

Les technologies de fabrication additive permettent aux entreprises de dispositifs médicaux de développer rapidement des dispositifs innovants de nouvelle génération, qui peuvent également être adaptés pour répondre à l'évolution des demandes de production.

Les avantages de la fabrication additive par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles telles que l'usinage, le moulage par injection et l'extrusion incluent :

Processus exclusifs/personnalisés

La FA dans l'industrie médicale continue de progresser, en particulier le nombre de nouveaux matériaux de FA aux propriétés techniques très spécifiques. Les avancées logicielles et matérielles améliorent également la précision et le contrôle du débit, ce qui permet d'obtenir des pièces très précises. Selon la géométrie et la complexité de la pièce, les tolérances peuvent être aussi serrées que +/-0,0005 pouce.

La fabrication additive est devenue monnaie courante, mais avec des capacités et des offres limitées pour incorporer des thermoplastiques hautes performances, qui peuvent offrir une flexibilité de conception bien supérieure à celle des métaux en raison du grand nombre de matériaux thermoplastiques disponibles, tels que l'acrylique, l'ABS, le nylon, le PLA, le polycarbonate, le polyéther sulfone, le PEEK, le polyéthylène, les uréthanes et les matériaux personnalisés. Ces matériaux peuvent être modifiés par manipulation chimique ou mécanique pour améliorer les propriétés physiques telles que la résistance aux chocs, la résistance mécanique, la résistance à la chaleur, la résistance chimique, le pouvoir lubrifiant, la résistance à l'abrasion, la résistance à la stérilisation, la biocompatibilité, la transparence et la faible absorption d'eau.

Spectrum utilise la FA pour traiter tous les matériaux thermoplastiques de qualité médicale. La cohérence des matériaux est essentielle pour la fiabilité et la répétabilité de la FA. Pour obtenir le plus grand contrôle sur la qualité et la cohérence des matériaux, Spectrum fabrique ses propres filaments en interne. Tous les produits sont fabriqués à partir de matériaux et d'additifs de qualité médicale USP Classe VI et/ou ISO 10993 qui sont biocompatibles, traçables et certifiés.

Fabrication additive du spectre

Spectrum a développé Spec+ Additive Manufacturing, son propre équipement et processus AM exclusifs pour créer des produits médicaux que d'autres entreprises ne peuvent pas, tels que des tubulures à une ou plusieurs lumières de haute précision de qualité médicale, une première dans l'industrie. Cette technologie exclusive produit des tubulures multilumières prototypes, repoussant les limites de la conception, des matériaux et de la vitesse des tubulures de qualité médicale. Le système Spec+ peut créer un tube multi-lumen pleine longueur selon les spécifications en une seule journée (en comparaison, avec le processus d'extrusion standard, il peut prendre jusqu'à trois itérations de matrice ou plus et des semaines avant d'affiner un prototype d'extrusion multi-lumen). Spec+ imprime simplement le profil d'extrusion complet à partir du premier coup de matériau désigné.

Progrès futurs

La miniaturisation est une tendance dominante dans l'industrie des dispositifs médicaux. Les processus et matériaux de fabrication additive intégrés, combinés à des contrôles système minutieux, peuvent produire des pièces microscopiques de très haute précision qui conviennent à la fois au prototypage rapide et à la production. Les technologies Spectrum AM peuvent imprimer des pièces incroyablement petites à partir de presque n'importe quel type de thermoplastique, même plusieurs matériaux ensemble en une seule impression. Les pièces peuvent être si petites qu'elles sont souvent difficiles à voir à l'œil nu.

Les avantages de la FA sont nombreux, notamment le prototypage rapide, la personnalisation des produits et la création de structures et de textures de surface complexes qui réduisent le poids et améliorent les performances à l'échelle micro. La FA ne nécessite pas non plus la configuration et l'outillage coûteux requis par le moulage par injection traditionnel ou l'usinage CNC. Cela facilite également l'accès à l'outillage de pont pour tester de courtes séries avant de faire des investissements coûteux dans des outils.

Les matériaux de FA continueront d'évoluer à un rythme rapide, y compris les matériaux biorésorbables. Les composants implantables sont testés avec différents systèmes AM pour voir comment divers matériaux influencent les performances du produit, en particulier l'usure et la durabilité. Les matériaux sont également mélangés au cours du processus de fabrication additive pour former des alliages "in situ". Les alliages in situ peuvent avoir de meilleures propriétés mécaniques que les métaux individuels préalliés. Les composites plastiques peuvent également être formés in situ pendant la FA, créant des possibilités intéressantes d'amélioration des performances.

Le plus grand avantage de la FA est peut-être la liberté de conception qu'elle offre aux ingénieurs en dispositifs médicaux, ce qui leur permet de choisir parmi une large gamme de plastiques de qualité médicale, avec des caractéristiques de matériaux et des composants de conception spécifiquement conçus, pour des constructions multi-matériaux et multidimensionnelles. L'avantage ultime de la FA est que les entreprises de dispositifs médicaux peuvent inventer de nouveaux produits innovants qui offrent des délais de mise sur le marché considérablement améliorés.

Partenaire avec l'équipe technique AM de Spectrum

Pour plus d'informations sur les technologies avancées de fabrication additive Spec+ de Spectrum pour les dispositifs médicaux, visitez www.spectrumplastics.com ou appelez le 404-564-8560 pour parler directement avec nos experts techniques.

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