Hoe Carbon DLS de Medische Productie Transformeert

De technologische eisen van de medische industrie stimuleren continu de ontwikkeling van medische techniek en moderne productiemogelijkheden. Steeds meer geavanceerde technologieën worden ingezet om levensveranderende ontwerpen om te zetten in marktklaar producten. Een van deze technologieën is Carbon Digital Light Synthesis (DLS), een 3D-printtechnologie die de productie van delen mogelijk maakt gemaakt van engineering-elastomeeren die concurrerende materialen in de stereolithografie (SLA) of digital light processing (DLP) sfeer ver uitsteken. Dit artikel legt de voordelen uit van de overstap naar Carbon 3D-printen in de medische industrie.

Wat is Carbon DLS?

Carbon DLS maakt gebruik van het CLIP-proces, wat staat voor Continuous Liquid Interface Production. CLIP bestaat uit 2 stappen zoals hieronder beschreven:

Stap 1 – Printen

Carbon DLS-printen lijkt op SLA-printen omdat beide een reservoir hars en een lichtprojectiesysteem gebruiken om vaste delen te produceren. Hier eindigen de overeenkomsten echter. In Carbon DLS wordt een doorlatend scherm gebruikt dat zuurstofmoleculen doorlaat, maar de vloeibare polymer in het vat houdt. De zuurstof vormt een microscopische grenslaag tussen het scherm en de vloeistofinterface, bekend als de 'dode zone'. Deze zuurstoflaag voorkomt dat de hars direct op schermniveau uithardt, waardoor deze continu in de dode zone kan instromen en leidt tot de isotrope eigenschappen waar delen geprint met Carbon DLS-technologie bekend om zijn.

Stap 2 – Uitharden (Curing)

Wanneer het vormgevingsproces compleet is en ze uit de machine komen, zijn delen gemaakt van bepaalde geavanceerde materialen nog niet volledig uitgehard. Zulke delen moeten nog thermisch uitharden in een oven voordat ze hun volledige mechanische eigenschappen verkrijgen. De hitte versnelt de kruislinkering van de polymere ketens, wat resulteert in uiterst veerkrachtige en zachte delen.

Carbon DLS Materialen

Om de voordelen van Carbon DLS 3D-printen in de medische industrie volledig te waarderen, moeten we eerst het verschil tussen anisotropie en isotropie verduidelijken.

Anisotropie

De mechanische eigenschappen van anisotrope delen/materialen variëren wanneer ze in verschillende vlakken worden gemeten. 3D-geprinte delen zijn doorgaans anisotroper van nature vanwege hun laag-voor-laag opbouw. Een voorbeeld is een FDM-geprint deel dat wordt opgebouwd door lagen in de z-as te stapelen. De interfaces tussen opeenvolgende lagen zijn zwakke punten waar scheuren waarschijnlijk ontstaat en waar uiteindelijk falen optreden als het deel in de z-as wordt belast. Op de x- en y-assen zijn deze zwakke punten afwezig, en belasting op deze assen resulteert in geen problemen.

Daarom is het deel mechanisch zwakker in de z-as, vergeleken met de x- en y-assen. Anisotropie is geen geschikte eigenschap voor delen ontworpen voor de medische industrie, aangezien deze delen veelvuldig worden ingezet in complexe toepassingen waarin belasting in elke richting kan plaatsvinden.

Isotropie

Isotrope delen/materialen hebben, in tegenstelling tot hun anisotrope tegenhangers, dezelfde eigenschappen wanneer ze in alle richtingen worden gemeten. Hun eigenschappen zijn hetzelfde, ongeacht de richting waarin de belasting wordt toegepast en de eigenschappen worden gemeten. Dit materiaal/deelgedrag is cruciaal in producten die complexe multidirectionele belasting ondervinden. Niet veel 3D-printprocessen zijn in staat om isotrope delen te creëren. De unieke technologie achter Carbon DLS maakt het een van de zeer weinig 3D-printprocessen dat isotrope delen kan produceren.

Welke Materialen zijn Beschikbaar?

Carbon DLS is een uniek proces omdat het elastomere materialen met rubberachtige sterkte en veerkracht kan printen. Enkele zijn hieronder vermeld.

• Urethane Methacrylate (UMA 90) – Dit materiaal lijkt op standaard SLA-hars omdat het geen post-print thermische curing vereist.
• Rigid Polyurethane (RPU 70) – Vanwege zijn zwaarte, sterkte en hittebestendigheid is dit materiaal uitstekend voor productiedelen.
• Flexible Polyurethane (FPU 50) – Dit materiaal is een flexibele variant van de polyurethane-reeks harsen. Het biedt extra vermoeidingsweerstand en zwaarte.
• Cyanate Ester (DLS CE 221) – Dit is een rigide polymer met uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen. Het heeft ook hoge sterkte en stijfheid.
• Epoxy (DLS EPX 82) – Deze rigide epoxy heeft superieure mechanische eigenschappen en is geweldig voor het printen van structurele componenten.
• Silicone (SIL 30) – Een eigenschap die deze zachte silicone-urethane zeer begeerd maakt in de medische industrie is de biocompatibiliteit. Het heeft ook een goede scheurweerstand.
• Elastomeric Polyurethane (EPU 40) – Dit materiaal dient goed voor shockabsorptie en trillingsdemping.

De bovenstaande materialen bieden een breed scala aan treksterkte, zwaarte, vermoeidingsweerstand, slijtweerstand en veel andere gewenste eigenschappen. Wat de toepassing ook is, er zal er een of meer van geschikt zijn. Elke van deze eigenschappen is gewenst voor medische toepassingen waar delen meestal door hoge cyclische belasting gaan of hoge nauwkeurigheid vereisen wanneer gebruikt voor operatievoorbereiding of als testgeleiders.

Toepassingen van Carbon DLS 3D-printen in de Medische Industrie

Toepassing #1 – Gidsen/Hulpmiddelen

Carbon DLS kan delen printen die chirurgen helpen om boormachines en andere chirurgische instrumenten nauwkeurig te positioneren. De hoge snelheid en lage kosten van deze printmethode laten toe dat aangepaste gidsen voor patiënten worden geprint op basis van MRI's of 3D-scans. Op deze manier is elk deel op maat gemaakt voor de exacte fysieke constitutie van de patiënt, wat de chirurgische nauwkeurigheid verbetert en het risico vermindert.

Toepassing #2 – Chirurgische Voorbereiding

Om zich voor te bereiden op complexe operaties, analyseren chirurgen vaak patiëntgegevens zoals MRI- of CT-scans. Moderne Carbon 3D-printen heeft chirurgen in staat gesteld een patiënt veel beter te bestuderen voor de operatie door volschaalweergaven van de organen van een patiënt te printen op basis van die scans.

Toepassing #3 – Prothesen

De creatie van zowel aangepaste als generieke prothesen is een van de meest alomtegenwoordige toepassingen van Carbon 3D-printen in de medische industrie. Aangepaste prothesen waren doorgaans redelijk duur om te maken met traditionele productiemethoden. Aan de andere kant zijn FDM en andere laag-gebaseerde printtechnologieën onmachtig om mechanisch klankende delen te produceren. Met Carbon DLS-printtechnologie kunnen prothesen nu goedkoop geproduceerd worden uit hoogwaardige, engineering-grade materialen die de juiste eigenschappen bezitten om hun prestaties te verhogen.

Toepassing #4 – Hoortoestellen

Hoortoestellen zijn een andere medische technologie die immens profiteert van de flexibiliteit van Carbon DLS. Hoortoestellen moeten perfect de vorm van het gehoorgang van de patiënt matchen om goed te werken. Carbon DLS is in staat om uiterst nauwkeurige prints te produceren die in het oor van de patiënt passen. Ook kunnen hoortoestellen en andere gehoorbeschermingsapparaten gemaakt worden uit comfortabele zachtere elastomeeren die alleen met Carbon DLS-technologie geprint kunnen worden.

Toepassing #5 – Prototyping

Medische engineering is afhankelijk van rigorese onderzoek- en ontwikkelingscycli om een product te ontwikkelen. Meerdere prototypes moeten worden gecreëerd om de pasvorm, vorm en functionaliteit van een ontwerp grondig te testen. Met Carbon DLS kunt u goedkope geschikte materialen gebruiken om snel functionele prototypes te produceren. Hetzelfde proces kan vervolgens gebruikt worden om eindproducten te maken.

Lees meer over het gebruik van Carbon DLS 3D-geprinte delen in de medische industrie.

Conclusie

Naarmate de medische industrie geavanceerde innovaties blijft genereren, is even geavanceerd productieapparatuur vereist om deze innovaties snel en goedkoop op de markt te brengen zonder in te boeten op kwaliteit en functionaliteit. Om meer te leren over hoe u Carbon DLS 3D-printen in de medische industrie kunt benutten, maak gebruik van Xometry's instant offerte-tool om accurate kostenschattingen voor uw medisch apparaat te krijgen.