中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

专注于为医疗器械研发与生产服务

2021年9月1-3日 | 上海世博展览馆2&4号馆

【独家】适用于3D打印组件的脱脂液

2021-02-01


金属3D打印是增材制造的一个应用领域,受到了医疗器械制造商的青睐。他们以多种方式使用金属3D打印技术。最常见的是制造简单的制造支撑应用,如夹具、固定装置和其他机械工具。但它也可用于小批量制作非常复杂的零件和手术器械。或者制造高度定制的医疗器械,如骨移植物、矫正器和假肢。此外,当对安全性有较高要求时,器械制造商会倾向于金属3D打印。凭借在公司内部快速制作3D原型的能力,制造商无需公开器械设计,有助于保护创新设计的机密性。

目前使用的金属3D打印方法有很多种。然而,许多设计师选择粘合剂喷射,因为它比其他方法更便宜、更快、更容易使用。粘合剂喷射使用细金属粉末和粘合剂制作零件。它通过金属粉末和粘合剂的沉积交替层在粉末床上形成零件。零件以水平渐进层的形式制作,直至形成最终形状。

各种金属粉末,包括医用不锈钢、低合金钢、碳钢、镍合金、工具钢和钨合金,用于制造小型、精密和精细的医疗器械和外科器械。常用粘合剂类别有石蜡、巴西棕榈蜡和特种聚乙烯蜡。

粘合剂可帮助金属粉末形成特定形状。然而,粘合剂是暂时的。只有非常少量的粘合剂必须留在零件内部,以防止其在烧结过程中变形和开裂。小心地移除其余的粘合剂,以更快地进行烧结。除去粘合剂后,烧结时间通常会从几天缩短到几小时。零件成功脱脂是在不损坏易碎零件的情况下,尽可能快地选择性去除适量粘合剂。

零件在接近熔化温度进行热烧结。这将烧掉任何残留的粘合剂,并将金属粉末粘结到其固体状态,通常为96-99.8%的密度。之后,使用标准精加工技术对零件进行后处理,如用砂纸打磨、喷漆或涂层。

在一些车间,零件脱脂通常使用专用脱脂液在蒸汽脱脂机内进行。将零件浸入液体中或将其保持在液体蒸汽中,溶解粘合剂并将其从零件上移走。

零件脱脂是个简单的过程。然而,获得最好的最终产品的详细信息很重要。脱脂液必须有区别地去除一些粘合剂,但不是全部,以确保零件保持其结构完整性。为此,脱脂液的物理性质非常重要。以下是要寻找的内容:

脱脂液性能

低粘度:粘性较小的流体能更容易地在金属零件周围流动并进入其中,从而实现更彻底的脱脂。

低表面张力:低表面张力允许流体进入零件,特别是内部紧密的几何形状,以去除粘合剂。

正确的强度:脱脂液应具有足够的侵蚀性,以选择性地去除适量的粘合剂,同时保持零件的完整性。

良好的材料兼容性:脱脂液应能安全地与金属粉末和粘合剂一起使用,以保护成型的零件。

快速蒸发:快速蒸发脱脂液可确保零件中不会留下气化粘合剂。零件内部残留的流体可能会导致烧结过程中出现裂纹、变形或零件膨胀。此外,快速蒸发的脱脂液意味着金属零件干燥更快,从而缩短生产时间。

低沸点:低沸点脱脂液仍能熔化蜡粘合剂,但不会损坏不可溶的易碎零件。此外,它能使蒸汽脱脂剂更有效地运行。它还缩短了蒸汽脱脂剂的启动时间,降低了整体能耗和成本。

免维护:现代脱脂液不需要稳定剂、清除剂或每周酸验收测试来保持其完整性,从而减少维护时间和成本。

脱脂液的安全性和合规性

低毒性:现代脱脂液不使用正溴丙烷、甲基吡咯烷酮、聚乙二醇、庚烷或三氯乙烯,这些物质都有严重的健康和/或环境问题。

不易燃:不可燃脱脂液体对工人更安全,不需要特殊的防火或防爆设备。

合规:大多数现代脱脂液都不是有害空气污染物(HAP)。许多不需要国家有害空气污染物排放标准(NESHAP)许可证。

对工人安全:对于现代脱脂液来说,PEL(允许暴露限值),或OSHA指定的工人暴露于溶剂的时间限制大约是200-250ppm。这明显好于TCE(100-ppm PEL)或nPB(0.1ppm PEL)。

环境可持续性:大多数现代脱脂液的GWP值(全球变暖潜能值)低于10,臭氧消耗潜能值(ODP)为零。因此,它们对于整体空气质量更友好。选择一种环境可持续脱脂液不仅有助于公司满足当前的法规要求,还有助于遵守未来不断变化的法规。此外,在使用蒸汽脱脂剂时,现代脱脂液经过蒸馏、回收和再利用,减少了环境废弃物。

面向未来的金属3D打印
金属3D打印技术变化很快。直到最近,它只是用于原型制作或小批量生产,因为它过于昂贵,而且对于大规模生产而言速度太慢。但是,随着更多的零件材料可供选择,以及新软件和硬件的发展,更多公司开始使用金属3D打印来提高医疗器械的生产效率。此外,使用现代脱脂液可为未来的金属3D打印工艺实现更高的操作效率、成本节约和更好的环境可持续性。

与专家合作
脱脂液是用3D打印成功制造医疗器械的重要工具。有许多好的现代脱脂液可供选择,不仅能有效脱脂,而且对人类更安全,对地球的影响更小。公司在选择脱脂液或方法时,应咨询专门从事蒸汽脱脂的清洁合作伙伴。一些流体制造商有现场工程师进行现场审核,以评价脱脂方法,还可以对样品零件进行全面的实验室测试,确保找到效果最好的脱脂液。

Venesia Hurtubise是MicroCare Medical的技术化学家,可提供医疗器械清洁、涂层和润滑解决方案。她从事该行业超过5年,拥有伦敦帝国理工学院绿色化学的硕士学位。Hurtubise研究、开发和测试日常用于医疗和精密清洁应用的清洁相关产品。更多信息请访问www.microcaremed.com 。