Uma nova abordagem para micromoldagem de cânulas de parede fina foi desenvolvida pela Accumold, empresa de micromoldagem de precisão. Espera-se que o novo processo reduza os custos e as taxas de falha e, ao mesmo tempo, aumente os volumes de produção. O design da cânula de parede fina também pode ser personalizado para atender a aplicações específicas e comprimentos de projeto, requisitos de material e design de cabeça.
Peças em pequena escala com tolerâncias rígidas
A produção convencional de cânulas normalmente envolve extrusão, inclinação e colagem em um cubo de metal, o que introduz limitações de eficiência e qualidade, disse a Accumold. A extrusão, que envolve forçar o material através de uma matriz para criar o formato da cânula, torna-se especialmente desafiadora para pequenas dimensões devido ao risco de inconsistência do material, irregularidades na espessura da parede e possíveis defeitos. A ponta, o processo de adicionar uma ponta de plástico ou metal à cânula, introduz variabilidade em termos de força de ligação e alinhamento da ponta, o que pode afetar a precisão necessária para os procedimentos médicos. Também há preocupações gerais sobre o processo de colagem, pois os adesivos podem se degradar com o tempo e levar a problemas de segurança se a cânula se soltar do hub.
Com o aumento contínuo da demanda atual por componentes menores e mais finos, a moldagem por microinjeção pode desempenhar um papel significativo no setor médico, principalmente à medida que os procedimentos minimamente invasivos e a necessidade de dispositivos menores se tornam mais predominantes.
A moldagem por microinjeção também permite a produção de componentes médicos de design intrincado que, muitas vezes, exigem tolerâncias rígidas.
Os funcionários da Accumold preveem que essa abordagem de moldagem será aplicável a aplicações em outros setores, incluindo o eletrônico e o automotivo, devido à sua capacidade de produzir peças em pequena escala com tolerâncias rígidas e qualidade consistente.
Miniaturização e capacidade de manobra
Prevê-se que a demanda por cânulas pequenas e de paredes finas cresça para facilitar os procedimentos invasivos de atendimento ao paciente, como cirurgia laparoscópica, endoscopia e inserção de cateteres. O tamanho reduzido e as paredes finas das cânulas também permitem um rompimento mínimo do tecido durante a inserção, além de reduzir a dor, acelerar o tempo de recuperação e diminuir o risco de complicações. As cânulas especializadas desempenham um papel particularmente importante em áreas em que a manobrabilidade é essencial, como neurocirurgia e intervenções cardiovasculares. Seu design fino permite o acesso a estruturas anatômicas complexas que poderiam ser difíceis de alcançar com instrumentos maiores. Além disso, como as tecnologias médicas continuam a evoluir para a miniaturização e técnicas minimamente invasivas, as cânulas pequenas e de paredes finas tornam-se componentes essenciais para dispositivos médicos inovadores.
Particularidades do processo
Aperfeiçoado ao longo de cinco anos de pesquisa na Accumold, o processo de moldagem por microinjeção requer várias considerações de projeto para manufaturabilidade (DFM) a serem abordadas para ser eficaz. Garantir a uniformidade da espessura da parede é fundamental, pois as variações podem levar a deformações, inconsistências de resfriamento e enchimento inadequado. O posicionamento adequado da porta é essencial para influenciar o fluxo de material e minimizar os pontos de estresse, enquanto os canais de ventilação adequados são cruciais para evitar armadilhas de ar que podem resultar em defeitos de superfície. A incorporação de ângulos de inclinação adequados facilita a ejeção contínua do molde e evita possíveis danos.
A manutenção de um alinhamento preciso da linha de partição evita o aparecimento de fagulhas e incompatibilidades na superfície. O posicionamento estratégico de recursos como nervuras e suportes aumenta a integridade estrutural sem comprometer o design geral, enquanto a análise cuidadosa do posicionamento dos pinos ejetores evita a interferência em recursos críticos durante a desmoldagem.
Em alguns casos, as considerações sobre a montagem podem ser vitais, principalmente se a cânula fizer parte de um dispositivo maior. Garantir que as superfícies de contato, os recursos de alinhamento e os mecanismos de intertravamento sejam bem projetados permite uma integração tranquila.
Uma relação de aspecto adequada afeta diretamente a capacidade de fabricação e a qualidade da peça moldada. Manter uma relação de aspecto equilibrada é essencial para evitar desafios associados à dinâmica do fluxo, ao resfriamento e à integridade estrutural. Uma relação de aspecto excessivamente alta pode causar dificuldades no fluxo de material e no preenchimento da cavidade, o que pode resultar em espessura irregular e defeitos. Por outro lado, uma relação de aspecto muito baixa pode prejudicar o resfriamento adequado e causar empenamento, o que torna vital encontrar o equilíbrio certo que promova tanto a moldagem precisa quanto a estabilidade estrutural.
Atingir a proporção ideal é crucial não apenas para o preenchimento bem-sucedido do molde, mas também para garantir uma qualidade consistente em todo o processo de produção. Uma proporção bem equilibrada minimiza o risco de defeitos, como marcas de afundamento, linhas de fluxo e superfícies irregulares, que podem comprometer a funcionalidade e o desempenho geral da cânula. Além disso, a relação de aspecto afeta a facilidade de desmoldagem e montagem, contribuindo para uma produção eficiente e produtos finais confiáveis.
Seleção de materiais
Durante o processo de desenvolvimento de cinco anos, foi dada atenção especial à seleção de materiais, que é fundamental para otimizar os resultados. Os desafios exclusivos apresentados pela fabricação em microescala, como o preenchimento preciso da cavidade e a replicação intrincada da geometria, exigem que os materiais tenham propriedades específicas, como baixa viscosidade, excelente fluidez e encolhimento mínimo. A seleção de materiais também afeta a durabilidade e a biocompatibilidade dos dispositivos médicos, garantindo que eles possam suportar os rigores do uso e, ao mesmo tempo, ser seguros para os pacientes. Ao escolher materiais que se alinham com a aplicação e o processo de fabricação pretendidos, os fabricantes podem obter qualidade consistente, precisão dimensional e confiabilidade funcional, o que, em última análise, impulsiona o sucesso dos empreendimentos de micromoldagem, de acordo com a Accumold.
Aplicações médicas atuais
O processo de micromoldagem tem sido realizado com sucesso em uma série de aplicações de uso final em uma variedade de materiais. Um exemplo citado pela Accumold é uma aplicação de cânula oftalmológica na qual o policarbonato foi usado para produzir cânulas curtas para uso em cirurgia ocular. A cânula tinha um diâmetro externo de 0,889 mm (0,035 pol.), um diâmetro interno de 0,6858 mm (0,027 pol.) e uma espessura de parede de 0,1016 mm (0,004 pol.).
A empresa também criou um protótipo de uma cânula moldada para um dispositivo de entrega de medicamentos contra o câncer de um fabricante de medicamentos usando polipropileno. O dispositivo tem um diâmetro interno de 0,027 pol. (0,6858 mm), um diâmetro externo de 0,015 pol. (0,381 mm) e uma espessura de parede de 0,006 pol. (0,1524 mm). Para essa aplicação, a espessura da parede se afunilou até a agulha e ficou mais fina na ponta.
Um protótipo de duas cânulas moldadas para dispositivos de administração de medicamentos de uma grande empresa de diabetes também utilizou polipropileno para uma cânula com diâmetro externo de 0,5588 mm (0,022 pol.), diâmetro interno de 0,2794 mm (0,011 pol.) e espessura de parede de 0,01397 mm (0,0055 pol.).
As cânulas foram moldadas em prensas convencionais e em prensas de micromoldagem de propriedade da Accumold. Os pesquisadores da Accumold descobriram que as prensas de micromoldagem convencionais tinham dificuldades com o não preenchimento e o flash. Com o uso das prensas internas totalmente automatizadas da empresa e das ferramentas de micromoldagem de 16 cavidades, foi possível obter uma produção confiável, repetível e de alto volume de 40 milhões de peças por ano em uma única célula de produção.
Fonte: Plastics Today | Joe Darrah