De beste materialen voor uw medische prototypes

Prototyping is een belangrijk onderdeel van de ontwikkeling en commercialisering van medische hulpmiddelen. De meeste medische producten moeten voldoen aan strenge veiligheidseisen, dus het is belangrijk om een ​​verscheidenheid aan prototypes te herhalen voor R&D en testen om een ​​veilig en functioneel eindgebruiksonderdeel te maken.

Verschillende medische prototypes vereisen verschillende materialen. De keuze tussen bepaalde metalen en kunststoffen kan afhangen van het eindgebruik van het onderdeel - is het een implantaat, een instrument, een onderdeel van een machine of iets anders? — en in het stadium van prototyping:prototypen in een vroeg stadium hoeven misschien niet te worden gebouwd van medisch veilige materialen, maar werkende prototypes doen dat meestal wel.

Hoewel er veel en gevarieerde medische prototypes zijn, probeert dit artikel de beste materiaalopties te bespreken die tot uw beschikking staan, van siliconen tot titanium. Merk op dat het artikel veelvoorkomende materialen bevat, maar niet uitputtend is.

Wat is biocompatibiliteit?

Bedrijven in medische hulpmiddelen maken vaak producten die in direct contact komen met het menselijk lichaam. Voor de veiligheid van patiënten moeten deze producten worden gecertificeerd als biocompatibel, wat betekent dat ze het menselijk lichaam op geen enkele manier schaden wanneer contact plaatsvindt.

Sommige metalen en kunststoffen zijn biocompatibel, terwijl andere bepaalde kenmerken vertonen (toxiciteit, afbraak, enz.) waardoor ze onveilig zijn voor lichamelijke interactie.

De Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) zegt dit over biocompatibiliteit:

Bedrijven in medische hulpmiddelen beoordelen de biocompatibiliteit van een materiaal door te testen hoe het menselijk lichaam reageert op het materiaal dat ze in hun apparaat willen gebruiken. Deze biologische evaluatie van medische hulpmiddelen wordt uitgevoerd om te bepalen of er een mogelijk nadelige biologische reactie is als gevolg van contact van de onderdelen van het apparaat met het lichaam en of de bijbehorende risico's acceptabel zijn.

Er bestaan ​​verschillende soorten testprocedures voor het bepalen van biocompatibiliteit. Hierbij kan het gaan om het toedienen van monsters van het materiaal (oraal, op de huid, geïmplanteerd, etc.) aan een proefdier.

Materialen voor CNC-gefreesde medische prototypes

CNC-bewerking is een nuttige productieoptie voor een verscheidenheid aan medische prototypes, zowel metaal als plastic. Het biedt een veel grotere reeks materiaalmogelijkheden dan andere productieprocessen. De volgende materialen hebben allemaal de voorkeur van bedrijven in medische apparatuur, maar gewone materialen zoals aluminium kunnen ook worden gebruikt voor prototypes in een vroeg stadium.

PC, PEEK, PEI, PPSU, acetaal

Verschillende biocompatibele kunststoffen zijn geschikt voor CNC-bewerking. Materialen zoals PEEK, PEI en PPSU hebben allemaal een goede temperatuur- en kruipvastheid en zijn daarom gemakkelijk te steriliseren, wat essentieel is voor prototypes van b.v. chirurgische instrumenten. Bepaalde polycarbonaten zijn ideaal voor heldere medische onderdelen zoals microfluïdische apparaten, vooral wanneer ze worden behandeld met een polijstende oppervlaktebehandeling.

Titanium

Titanium is een hoogwaardig bewerkbaar metaal dat geschikt is voor veel medische toepassingen. Hoewel het niet altijd haalbaar is om met titanium te prototypen, gezien de hoge kosten van het materiaal, zijn titaniumprototypes lichtgewicht en corrosiebestendig. Titanium wordt vaak gebruikt voor machinaal bewerkte lichaamsimplantaten en andere apparaten.

Roestvrij staal

Minder duur dan titanium, roestvrij staal zoals 316L is perfect voor medische prototypes omdat ze gemakkelijk kunnen worden gesteriliseerd. Deze kwaliteit roestvrij staal wordt regelmatig gebruikt voor medische producten zoals chirurgische instrumenten.

Materialen voor 3D-geprinte medische prototypes

3D-printen wordt steeds meer gebruikt in de medische industrie, hoewel regelgevers de technologie op bepaalde gebieden nog steeds inhalen. Afdrukmaterialen van medische kwaliteit (hieronder) worden gebruikt voor prototypes in de laatste fase, maar andere veelgebruikte materialen zoals ABS en PLA worden gebruikt voor medische prototypen in een vroeg stadium waar biocompatibiliteit niet vereist is.

Nylon

Het additieve fabricageproces van Selective Laser Sintering (SLS) is geschikt voor het maken van nylon onderdelen, waaronder medische prototypes. Het is een van de weinige 3D-afdrukbare kunststoffen (andere omvatten PC-ISO en PPSF) die kunnen worden gesteriliseerd, waardoor het geschikt is voor sommige toepassingen in de gezondheidszorg.

Titanium

3D-geprinte titanium implantaten zijn een van de belangrijkste en meest geavanceerde toepassingen van AM in de geneeskunde. Selective Laser Melting (SLM) 3D-printers kunnen implantaten maken in complexe en lichtgewicht vormen die botgroei op het implantaat stimuleren. Het maken van prototypes van deze apparaten in titanium is duur maar snel en geeft een betrouwbare indicatie van het eindproduct. Naast implantaten is 3D printen ook ideaal voor het maken van titanium protheses.

Materialen voor gegoten medische prototypes

Spuitgieten wordt veel gebruikt voor de massaproductie van medische onderdelen, en het kan voordelig zijn om medische onderdelen te prototypen met dezelfde fabricagetechniek. Hoewel het niet kosteneffectief is om IM-onderdelen in kleine hoeveelheden te prototypen, kan IM nodig zijn voor het maken van prototypes van siliconenonderdelen.

PC, PEEK, PEI, PPSU

Veel van de plastics van medische kwaliteit die beschikbaar zijn als extrusies voor CNC-bewerkingen, zijn ook verkrijgbaar in pelletvorm voor spuitgieten. Deze materialen zijn geschikt voor het prototypen van massaproductieonderdelen in plaats van patiëntspecifieke apparaten en implantaten.

Vloeibaar siliconenrubber

Van de drie hier besproken processen is spuitgieten de enige levensvatbare productietechniek voor het maken van medische onderdelen van siliconenrubber die geschikt zijn voor contact met de menselijke huid. Het materiaal wordt vaak gebruikt bij overmolding, waarbij een deel van het medische hulpmiddel is gemaakt van een stijf materiaal zoals pc en een ander deel is gemaakt van de soepele siliconen.

Een goedkoper alternatief voor siliconenprototypes is vacuümgieten, waarmee we flexibele onderdelen kunnen maken die qua prestaties vergelijkbaar zijn met spuitgegoten onderdelen.

Medische prototypes met 3ERP

3ERP heeft jarenlange ervaring met het maken van prototypes voor medische hulpmiddelen, van bewakingsmachines tot chirurgische instrumenten, en we kunnen u helpen uw product naar voltooiing te brengen. We kunnen CNC-bewerkings-, 3D-print- en spuitgietprojecten uitvoeren, evenals projecten die meerdere processen vereisen.

Vraag een gratis offerte aan om uw medische prototyping-project bij ons te starten.