Komplexes Spritzgießen: Was Sie wissen müssen

20. März 2018 Von Chris Newmarker

Bei sorgfältiger Planung können durch komplexes Spritzgießen Kosten gesenkt, die Funktionalität optimiert und die Ästhetik medizinischer Geräte verbessert werden.

Ken Glassen, Kaysun Corp.

Ein Roboter nimmt Metalleinsätze mit Gewinde und Metallabstandshalter auf, die in das Spritzgusswerkzeug eingesetzt werden. Anschließend wird Kunststoff über die verschiedenen Einsätze gegossen. [Bild mit freundlicher Genehmigung von Kaysun]

Da sich das Design medizinischer Geräte weiterentwickelt, um immer bessere Ergebnisse im Gesundheitswesen zu erzielen, arbeiten Hersteller mit erfahrenen Komplett-Service-Spritzgießern zusammen, um die größere Gestaltungsfreiheit und Prozesseffizienz zu erlangen, die erforderlich sind, um mit den Fortschritten medizinischer Geräte Schritt zu halten. Diese Partnerschaft stellt einen durchgängigen Mehrwert dar, von der Teile- und Werkzeugkonstruktion über die Materialauswahl bis hin zur Prozesskontrolle, und versetzt viele Erstausrüster im Medizinbereich in die Lage, Probleme anzugehen, bevor sie in die Produktion oder ins Endergebnis gelangen.

Das Spritzgießen gibt OEMs im Medizinbereich die Möglichkeit, unterschiedliche Materialien zu integrieren – von unterschiedlichen Polymeren bis hin zu Linsen, Befestigungsgewinden, Metallkomponenten und anderen Nicht-Kunststoffen –, um die Montage zu erleichtern, die Funktionalität zu optimieren und die Haltbarkeit zu erhöhen.

Die Entscheidung für komplexes Spritzgießen wird häufig von mehreren Faktoren bestimmt, darunter:

Viele der entscheidenden Entscheidungen beim komplexen Spritzgießen sollten so früh wie möglich in der Entwurfsphase und unter Einbeziehung des Spritzgießers getroffen werden. In dieser Phase haben Anpassungen eine geringere Auswirkung auf die Gesamtkosten und den Produktzeitplan. Wenn Ingenieure zu Beginn des Projekts auf das Design medizinischer Komponenten, die Funktionalität der Werkzeuge und die Materialien achten, können sie im Allgemeinen Fehltritte in drei Schlüsselbereichen verhindern:

Die Werkzeugentwicklung ist das Herzstück des Spritzgussprozesses, der Schritt, aus dem sich alles andere ergibt. Der endgültige Erfolg des Teils beginnt an dem Punkt, an dem das Ingenieurteam das Metall, aus dem ein Werkzeug hergestellt wird, auf der Grundlage bestimmter Prozesskriterien auswählt, darunter:

Idealerweise erfolgt die Auswahl der Materialien für das Spritzgussteil in Zusammenarbeit zwischen dem Kunststoffingenieur und dem OEM, um die Anforderungen des Projekts klar zu definieren und ein gemeinsames Verständnis über fünf entscheidende Faktoren zu erreichen:

Aufgrund der einzigartigen Natur medizinischer Umgebungen ist es nicht ungewöhnlich, dass bei medizinischen Anwendungen zusätzliche Überlegungen bei der Materialauswahl berücksichtigt werden, wie zum Beispiel:

Die hochhitzebeständigen Harze, die dem Autoklavieren standhalten müssen, wie etwa Polysulfon (PSU), haben ihre eigenen Prozessaspekte. Die Verarbeitung dieser Materialien ist schwieriger – und daher teurer –, vor allem aufgrund ihrer höheren Schmelzpunkte, was alles von der Einhaltung der Sicherheitsvorschriften bis hin zum Formprozess erschwert.

Beispielsweise hat PSU einen Schmelzpunkt von 700 °F, im Vergleich zu 500 °F bis 550 °F bei typischen Harzen. Diese höheren Anforderungen bedeuten höhere Risiken sowohl für die Sicherheit als auch für die Abweichung. Da das Werkzeug selbst eine Temperatur von 325 °F (im Vergleich zu 180 °F bei einem wasserbeheizten Werkzeug) erreichen kann, unterliegt es einer höheren Wärmeausdehnung, was den gesamten Werkzeugkonstruktionsprozess komplexer macht.

Komplexes Spritzgießen kann einem Hersteller medizinischer Geräte und Ausrüstungen eine Wettbewerbsdifferenzierung in der fortschrittlichen Medizinbranche verschaffen. Darüber hinaus bietet die Entscheidung für die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Spritzgießer mit umfassendem Service den OEMs größere Designfreiheit und Prozesseffizienz, was zu qualitativ hochwertigen Teilen und Geräten führt, die mit optimaler Effizienz und niedrigeren Gesamtproduktionskosten arbeiten.

Ken Glassen ist VP of Engineering bei Kaysun Corp. (Manitowoc, Wisconsin) – einem Anbieter von kundenspezifischen Spritzguss- und Ingenieurdienstleistungen. Glassen teilt sein Fachwissen im Bereich der technischen Kunststofftechnik und nutzt es, um OEMs in einer Vielzahl von Branchen, darunter Medizin, Automobil und Verteidigung, bei der Entwicklung komplexer Spritzgusslösungen zu unterstützen.

Die in diesem Blogbeitrag geäußerten Meinungen sind ausschließlich die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die von MedicalDesignandOutsourcing.com oder seinen Mitarbeitern wider.