Até 2026, o mercado global de plástico moldado por microinjeção deverá atingir US$ 1.692 milhões, com um CAGR de 11,2% em relação a 2021[i]. Este aumento na demanda é amplamente atribuído a atividades e desenvolvimentos significativos nos setores médico, de saúde e bem-estar.
Além da pandemia, grande parte desse crescimento está sendo impulsionado pelos avanços no setor de saúde domiciliar e pelo envelhecimento da população que, segundo previsão da OMS, dobrará até 2050. Médico especialista do Reino Unido na Sumitomo (SHI) Demag, Sam Carr explora as oportunidades que isso apresenta e como a máquina IntElect de menor tonelagem da empresa está respondendo aos requisitos de produção em evolução.
A fabricação de componentes termoplásticos extremamente pequenos e de alta precisão com tolerâncias de mícron é uma arte. Em alguns casos, os componentes podem ser tão pequenos quanto um único grão de granulado. O limite do que pode ser moldado pode ser tão leve quanto 0,0003g, com paredes tão finas quanto 0,0004in e tolerâncias dimensionais de ±0,0005in.
Itens típicos sendo micromoldados usando esta técnica podem incluir uma ampla gama de dispositivos cirúrgicos, endoscópicos, de ponto de atendimento, gerenciamento de diabetes, entrega de medicamentos e pesquisa de DNA e dispositivos de sequenciamento. Além disso, o mercado em expansão inclui componentes de cateteres, aparelhos auditivos, próteses dentárias, microfluidos, frascos, tampas, copos de amostras, tubos de coleta de sangue e soro a vácuo, seringas e peças intravenosas. Uma coisa que todas essas aplicações têm em comum é seu tamanho diminuto e sua necessidade de precisão total e zero defeitos durante o processo de moldagem.
Na realidade, o processo de micro moldagem por injeção não é muito diferente da criação de peças maiores. A precisão tiro a tiro é onde está a principal diferença. Se mais material for permitido sob a válvula de retenção em uma peça de 10g, não será um grande problema. No entanto, se o peso da peça for 0,1g, torna-se um grande problema.
Historicamente, os microinjetores teriam investido em sistemas de pistão ou máquinas hidráulicas realmente especializados. Este último significava lidar com variações de temperatura e compressibilidade do óleo. Essas desvantagens são removidas da equação com a nova geração de máquinas totalmente elétricas. Oferecendo uma riqueza de controle sem precedentes, não atingível anteriormente, o IntElect oferece a máxima precisão ao mesmo tempo em que oferece total segurança do molde, garantindo que os núcleos mais sensíveis e os detalhes do molde não sejam danificados.
A exposição de pipetas Männer, na qual a equipe médica da Sumitomo (SHI) Demag colaborou no ano passado, é uma prova do nível de controle que agora pode ser alcançado com a última geração de máquinas de moldagem totalmente elétricas. Equipada com seus motores de acionamento altamente dinâmicos, a célula de moldagem de sala limpa IntElect S 130T pronta para uso é uma das poucas máquinas totalmente elétricas compactas no mercado com espaço de molde para acomodar uma ferramenta de cluster de 64 cavidades e robótica de desmoldagem.
Além da faixa de tamanho médio, a IntElect prospera na tonelagem menor, com a capacidade de fornecer tamanhos de parafuso tão pequenos quanto 14 mm nas máquinas de 50T e 75T. Essa combinação permite que os usuários atinjam pesos de injeção pequenos, mas com o controle preciso que é necessário com componentes micromoldados. Para aumentar a capacidade de produção, alguns moldadores optam por uma rosca e barril maiores para permitir a moldagem de peças maiores. Permitir que eles moldem componentes maiores na mesma máquina demonstra a flexibilidade que o IntElect oferece sem comprometer a precisão da aplicação.
Atendendo aos requisitos de GMP
Quaisquer contaminantes transportados pelo ar, como poeira e partículas das matérias-primas, bem como contaminantes humanos, como bactérias, podem afetar a função de um componente médico. Embora as salas limpas não sejam um requisito para todas as peças micromoldadas, os componentes médicos devem ser fabricados e embalados em um ambiente de sala limpa independente para atender aos padrões ISO Classe 7 ou 8 e cumprir com quaisquer regulamentos GMP e FDA. Com o IntElect, a documentação de validação DQ, IQ e OQ acompanhante é emitida automaticamente na instalação.
Um grande número de máquinas médicas terá um complexo sistema automatizado de ferramentas de extremidade de braço para garantir que as peças sejam removidas sem danificá-las. Muitas vezes, os sistemas de extração a vácuo são integrados à célula de automação para remover peças de microdispositivos médicos da máquina de IM. Dado que muitos podem ser menores que uma cabeça de fósforo, o vácuo ajuda a evitar que peças se percam dentro da máquina ou caiam no chão. Além disso, esses robóticos impedem que os operadores entrem em contato direto com eles, o que pode causar contaminação.
A ionização dentro da célula é outra consideração importante. “Isso não é apenas para manter as peças limpas, mas também para evitar a estática para garantir que as peças não grudem. Isso torna o processo mais fácil para os robôs manusearem e embalarem os componentes”, observa Sam.
Flexibilidade e liberdade de design
As unidades Medical IntElect de menor tonelagem são agora caracterizadas por sua liberdade insuperável para acomodar uma variedade de configurações de ferramentas. Voltado para a produção em massa de componentes micromédicos, Sam afirma: “A capacidade de instalar parafusos menores de 14 mm com uma grande distância da barra de ligação e espaço do molde é uma grande vantagem para os micro moldadores. Este nível de controle é possibilitado por nossa própria tecnologia de acionamento direto altamente dinâmica e sistema de alternância avançado. Com a aceleração das velocidades de injeção, o IntElect é capaz de preencher até 96 microcavidades com precisão, garantindo que componentes de alta qualidade sejam produzidos de forma consistente.”
A eficiência energética e o custo total de propriedade (TCO) também são bastante aprimorados pelos drives de alto desempenho. Verificados por extensos testes de durabilidade da máquina e do ciclo de vida das peças, os fusos de fixação foram testados sob as condições mais extremas e não mostraram evidência de desgaste visível – mesmo após milhões de ciclos.
Aumentar a capacidade do sistema de recuperação de energia do IntElect não apenas melhorou a eficiência energética, mas também estendeu a longevidade dos componentes elétricos. O controle aprimorado da temperatura dos fusos, motores e inversores da máquina ajudam a garantir a operação segura da máquina, mesmo para as aplicações de micromoldagem de alto desempenho.
Como resultado da temperatura de operação mais consistente, o consumo de energia é menor. Um benefício adicional é a redução do calor que é necessário para a remoção de ambientes climatizados. Assim, ajudando a reduzir ainda mais os custos operacionais e aumentar as margens de lucro.
Além disso, a introdução de parâmetros de usuário rigorosos garante que os padrões explícitos de garantia de qualidade e validação de componentes médicos sejam consistentemente cumpridos. Sam explica: “As principais áreas que podem afetar um processo estável incluem mudanças na pressão, temperatura, vazão e taxas de resfriamento. Se estes forem alterados de alguma forma, pode desencadear um exercício de revalidação dispendioso. Ao limitar o alcance do que um operador está autorizado a ajustar, os processos validados de moldagem por injeção micromédica podem ser mantidos.”
Prevendo o futuro
Nas instalações de produção de componentes médicos atuais e globalizadas, a capacidade de monitorar e reconciliar dados de várias fontes de máquinas é agora imperativa. Ter acesso a esses dados por meio de um único gateway pode ajudar os gerentes de produção a gerenciar melhor as ineficiências, reduzir custos, melhorar o custo total de propriedade, solucionar problemas de equipamentos e minimizar o tempo de inatividade da máquina.
Rastreamento avançado de lote, inspeção sem contato usando câmeras e montagem altamente automatizada estão entre os mais recentes desenvolvimentos para atender aos requisitos de precisão e controle de qualidade do mercado.
Durante os últimos 24 meses, recursos da máquina, como diagnóstico remoto, foram bem adotados pelos clientes à medida que eles se esforçam para manter a eficiência operacional e economizar dinheiro, ao mesmo tempo em que aderem às orientações de saúde e segurança e garantem que os ativos da máquina sejam protegidos. Avanços de mercado correspondentes, novos recursos de processamento e projetos de digitalização já estão sendo filtrados pelo pipeline de P&D da Sumitomo (SHI) Demag.
Descrevendo vários dos novos recursos no horizonte imediato, Anatol Sattel, Diretor de Desenvolvimento de Negócios Médico, explica: “Estamos atualmente desenvolvendo um painel de IoT. Nossa visão final é uma máquina inteligente que pode fazer previsões de forma independente sobre a qualidade da peça, desgaste e falhas da máquina e realizar otimizações online.”
O rápido desenvolvimento de vários microcirúrgicos, nanotecnologia, micro-óptica e microfluídica inevitavelmente aumentará a demanda por moldagem de polímeros por microinjeção em toda a Europa. À medida que as empresas de moldagem continuam a avaliar as oportunidades, a Sumitomo (SHI) Demag continuará a adaptar sua linha de máquinas para flexibilizar as crescentes demandas.
[i] https://www.marketsandmarkets.com/pdfdownloadNew.asp?id=81256553
Fonte: BPF | Sizing up tomorrow’s medical micro-moulding trends