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Jan 28, 2024

精密ツーリングがいかにして小型化を可能にするか

2 febbraio 2023 13:15 Rob Connelly, Ingegnere principale, Trelleborg Healthcare &

2023 年 2 月 2 日

13:15

Trelleborg Healthcare & Medical 社の主任エンジニアである Rob Connelly 氏は、精密なツール、検証、熟練したエンジニアがどのようにして小型化を可能にするのかについて説明します。

医療機器用のシリコーンおよび熱可塑性プラスチック成形品の小型化の需要により、プロセスの検証、精密なツール設計、熟練したツールオペレーターやエンジニアの重要性が高まっています。 Plastics News Research によると、医療機器業界の進歩と小型化により、世界中の医療が改善され、治療と状態の監視がよりシンプルになり、侵襲性が低くなり、持ち運びが容易になりました。

工具と精度を活用する

デバイスを小型化するには、コンポーネントも小さくする必要があります。 これにより、製造プロセスが大幅に複雑になり、高レベルの精度を高めるための機器、工具、プロセスが必要になります。 さらに、専門家は、市場投入までの時間を短縮し、将来の生産歩留まりを向上させ、製品の大量納品を確実にするために、製造容易性を考慮した設計 (DfM) を行う必要があります。

一般的な成形ツールやプロセスでは、通常、小型デバイスに必要な品質と精度を提供できません。 したがって、マイクロモールディングの複雑さを理解しているサプライヤーと提携することが重要です。

堅牢なマイクロモールディングプロセスは、最終製品の品質を決定する高品質の射出成形ツールから始まります。 すべてのマイクロモールディングツールは、プラスチックコンポーネントを製造するかシリコンコンポーネントを製造するかにかかわらず、金型キャビティへの材料の流れを正確に制御するために、公差と遮断面の高度な精度を必要とします。 この品質を実現するには、金型製作に高精度の機械加工設備が必要です。

微細成形プロセスでは、少量の材料を金型キャビティに射出できる装置を使用することも重要です。 これらのマイクロサイズのコンポーネントでは、材料の投与量またはショット サイズが 1.0 グラム未満であるのが一般的です。 ショット サイズの制御は、低粘度の液状シリコーン ゴム (LSR) にとって非常に重要であるため、微細成形装置では重要な点となります。

ショット サイズを厳密に制御しないと、マイクロ部品のキャビティ容積の 5 ～ 10% が金型キャビティから簡単に「漏れる」可能性があります。 これにより、一般にバリと呼ばれる余分な材料が部品の周囲に生成されます。 より一般的なサイズの成形部品 (たとえば手のサイズ) では、少量のバリは許容され、二次プロセスで除去できます。 ただし、部品がピンの頭よりも小さい場合、バリは部品自体と同じくらい大きくなる可能性があるため、バリなしでの製造が義務付けられます。 これには、精密工具、小型の射出ユニット、ヒートゾーンのより適切な制御、および射出ユニットのより高い精度が必要です。

マイクロモールド部品の非常に有能なメーカーと協力する場合、一般に 2K、2shot、または 2C LSR とも呼ばれる多部品射出成形などのより高度な機能が理想的です。 工業用プラスチックと組み合わせた LSR の同時注入を含むこの高度な技術により、アセンブリ内の部品を単一の統合コンポーネントに組み合わせることが可能になり、潜在的なアセンブリの故障やバクテリアが繁殖するデッドスペースが排除されます。 ただし、高度なツールとプロセスエンジニアリングが必要です。

検証に価値を置く

小型コンポーネントが仕様内で確実に製造されるようにするには、高精度の金型と装置に加えて、堅牢なプロセス検証と測定方法も重要です。 プロセス制御の複雑さと、小さな形状の測定、取り扱い、検査の難しさにより、マイクロモールド部品の検証は困難です。 たとえば、マイクロモールド部品は非常に小さいため、取り扱い中に静電気によって文字通り部品が飛び散ってしまう可能性があります。 したがって、製造プロセス全体を通じて特別な取り扱いと静電気軽減装置が必要です。

自動グリッパーは、非常に小さなシリコーン部品を離型する場合、一般に大きすぎますが、イジェクターはサイズに関係なくシリコーン部品には適していません。 これは、シリコーンがエジェクター システムの隙間に流入する傾向があるためです。 別の方法としては、ブラシを使用して金型から部品を取り外す方法がありますが、微細な微細成形部品は金型から離れずにブラシ自体にくっつき、下の容器に「落ちて」しまいます。 その解決策は、マイクロサイズの部品用に特別に設計された特殊なグリッパーです。

非常に小さな部品の場合、標準的なポリエチレン袋は実用的ではないため、製造プロセスでの梱包についても考慮する必要があります。 このパーツはバッグの表面に静電気で張り付き、取り除くのが非常に困難になります。 したがって、部品は小さな硬いプラスチックの容器や両面テープなどで梱包する必要がある場合があります。

ゲージの再現性と再現性の研究は、マイクロモールド部品の測定プロセスを保証する上で重要な役割を果たします。 これらのテストは、測定プロセスの精度を測定し、単一の検査者による測定の再現性と複数の検査者による測定の再現性を確保するのに役立ちます。 部品または部品の特徴とそれに関連する公差が小さくなるにつれて、測定機器と測定方法は複雑になります。 方法と装置は、測定誤差を最小限に抑え、統計的なプロセス能力と制御を実証するように設計する必要があります。

経験豊富なマイクロモールディングのメーカーは、金型内のキャビティの数を増やすことと、追加のキャビティを検証するという課題との間のトレードオフのバランスをとります。 工具内のキャビテーションが増加すると、スループットが向上し、コストが削減される可能性があります。 ただし、キャビテーションが追加されると、工具やプロセス制御の課題が増大し、検証の複雑さが増します。 コンポーネントをキャビティごとに個別に分析できるようにするプロセス内制御を組み込むことも重要です。

成功には経験が不可欠です

マイクロモールディングの正確な性質には、一貫性と、工具、装置、プロセスおよび材料科学、エンジニアリングに関する深い実用的な知識が必要です。 専門家は、マイクロモールディングに存在する課題と変動を理解し、課題が発生する前に予測して軽減する必要があります。 医療機器業界で長年の実績があり、非常に深い機能を備えたパートナーを見つけることは、マイクロモールディングにとって非常に貴重です。

結論

マイクロモールド部品は、患者の生活の質を向上させ、入院期間を短縮し、医療費を削減するための医療機器の開発を促進するため、ヘルスケアおよび医療業界において非常に有益です。 高品質で侵襲的な手術方法への要求と高齢者の人口増加により、小型化の需要が高まっています。 デバイスメーカーは、マイクロモールディングの重要な要素（工具、機器、プロセス制御、材料の知識、測定システム、プロセスと製品の検証、総合的なエンジニアリング専門知識）を考慮し、経験豊富な成形業者と提携して、デバイスが望ましい品質、一貫性、耐久性を確実に提供できるようにする必要があります。結果。

2023 年 2 月 2 日

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