Tibbiy mahsulotlarda titaniumli metall kukunli quyishning MIM texnologiyasini qo'llash

Tibbiy mahsulotlarda MIM metall kukunli quyish texnologiyasini qo'llash

 

 

Minimal invaziv jarrohlik forseps

Xitoy aholisi ko'p bo'lgan mamlakat bo'lib, qarish hodisasi tobora jiddiylashib bormoqda. Bundan tashqari, o'tmishda iqtisodiy rivojlanishga intilish atrof-muhitga haddan tashqari zarar etkazdi, bu esa odamlarning sog'lig'i bilan bog'liq muammolarni katta muammolarga duchor qilmoqda va butun jamiyatda tibbiy mahsulotlarga bo'lgan talabni rag'batlantirmoqda.

 

Tibbiyot mahsulotlarining sifatini oshirish va tannarxini pasaytirish mahalliy va xorijiy olimlarning tadqiqot mavzusi bo'ldi. Tibbiy mahsulotlarga bo'lgan talab katta va ko'plab mahsulotlarning tuzilishi ham juda murakkab, shuning uchun an'anaviy ishlab chiqarishni almashtirish uchun yangi ishlab chiqarish texnologiyasi kerak.

Metall inyeksion kalıplama(MIM) qisqa vaqt ichida murakkab shakldagi mahsulotlarni partiyalarda ishlab chiqarishga qodir bo'lgan yangi tarmoqqa yaqin shakllantirish texnologiyasidir. U tibbiy mahsulotlarni ishlab chiqarish talablariga javob berishi va ideal ishlab chiqarish usuliga aylanishi mumkin.

 

1 MIM texnologiyasi

1.1 MIM texnologiyasining texnologik jarayoni

MIM 20-asrda tez rivojlangan tarmoqni shakllantirish jarayonidir. Umumiy jarayon: chang plyus bog'lovchi → aralashtirish → inyeksion kalıplama → yog'sizlantirish → sinterlash.

Birinchidan, polimer va kukun ma'lum sharoitlarda etarli suyuqlik, bir xil aralashtirish va in'ektsiya talablariga javob beradigan ozuqa ishlab chiqarish uchun aralashtiriladi. Ikkinchidan, quyish uchun tegishli in'ektsiya harorati, qarshi bosimi, qarshi tezligi va boshqa jarayon parametrlari tanlanadi. Keyin, in'ektsiya blankasidagi bog'lovchi olib tashlanadi va kukunning metallurgik bog'lanishini hosil qilish uchun sinterlanadi. Nihoyat, malakali qismlar olinadi.

 

1.2 MIM texnologiyasining xususiyatlari

MIM - bu plastmassa shakllantirish texnologiyasi, polimer kimyosi, chang metallurgiya texnologiyasi, metall materiallar va boshqa fanlarni o'zida birlashtirgan qismlar uchun yangi tarmoqni shakllantirish texnologiyasi. U quyidagi xususiyatlarga ega:

① MIM texnologiyasidan foydalangan holda hosil qilingan qismlar keyingi ishlov berishni talab qilmaydi yoki keyingi ishlov berish kam. Materiallardan foydalanish darajasi yuqori bo'lgan holda, ular to'rga yaqin shakllantirish texnologiyasiga tegishli va yuqori samarali va murakkab shaklli qismlarni ishlab chiqarishi mumkin.

② Mahsulotlarni oziqlantirish va sinterlash jarayonini kompyuterda simulyatsiya qilish va eng yaxshi dizayn sxemasini olish uchun jarayonni dastlabki bosqichda [1-2] optimallashtirish mumkin.

③ In'ektsiya jarayonida bo'shliqdagi har bir nuqtaning bosimi teng bo'ladi va oziq-ovqatni bir xil aralashtirish sharti ostida zichlik hamma joyda teng bo'ladi, shuning uchun keng miqyosli ishlab chiqarishga erishish oson bo'lgan zichlik gradienti bo'lmaydi. .

 

2 MIM texnologiyasini tibbiy mahsulotlarda qo'llash

2.1 MIM texnologiyasida ishlab chiqarilgan tibbiy mahsulotlar

Tibbiy mahsulotlar odatda yaxshi foydalanish imkoniyatini va etarlicha uzoq xizmat qilish muddatini, tuzilishi va shakli dizayni bo'yicha moslashuvchan dizaynni talab qiladi [3].

1980-yillarning boshlarida MIM texnologiyasi birinchi marta tibbiy mahsulotlarda qo'llanila boshlandi va MIM bozorining eng tez rivojlanayotgan sohasiga aylandi.

1-rasmda 2015 yilda Shimoliy Amerikadagi turli sohalarda MIM texnologiyasining ulushi ko'rsatilgan [4]. Ko'rinib turibdiki, tibbiy davolash va stomatologiya Shimoliy Amerikada MIMning asosiy qo'llanilishi sohalariga aylandi.

Hozirgi vaqtda tibbiy MIM mahsulotlarining aksariyati zanglamaydigan po'latdan yasalgan, asosiy brendlar 316L va 17-4PH; Bundan tashqari, titan qotishmalari, magniy qotishmalari, oltin, kumush, tantal va boshqalar mavjud [5].

 

2.1.1 Ortodontik braket

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd tomonidan ishlab chiqarilgan ortodontik qavslar

MIM texnologiyasi birinchi marta tibbiy davolanishda ba'zi stomatologik ortopedik asboblarni ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Ushbu nozik mahsulotlar juda kichik o'lchamlarga ega va yaxshi biologik muvofiqligi va korroziyaga chidamliligiga ega. Amaldagi asosiy material 316L zanglamaydigan po'latdir. Ortodontik qavslar hali ham MIM sanoatidagi asosiy mahsulotlardir.

Germaniyaning Forestadent kompaniyasi MIM texnologiyasi bilan ikki tomonlama ilgakli ortodontik braket ishlab chiqardi. Mexanik ushlab turish kuchi 30 foizga oshirilishi mumkin. MIM bilan bir martalik shakllantirilgandan so'ng abraziv qilish qavs va kamar sim o'rtasidagi ishqalanishni sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Ushbu mahsulot ortodontik jarrohlikda ijobiy rol o'ynashi ByornLudvig tomonidan tasdiqlangan [6].

 

2.1.2 Jarrohlik asboblari

 

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd tomonidan ishlab chiqarilgan jarrohlik asboblari

Jarrohlik asboblari yuqori quvvatga ega bo'lishi, past qon ifloslanishi va agressiv dezinfeksiya jarayonlariga erisha olishi kerak. MIM texnologiyasining dizayn moslashuvchanligi ko'pchilik jarrohlik asboblarini qo'llashga javob berishi mumkin. Shu bilan birga, u texnologiyaning afzalliklariga ham ega. Turli xil metall buyumlarni arzon narxlarda ishlab chiqarishi mumkin. Asosiy ishlab chiqarish usuli sifatida an'anaviy ishlab chiqarish texnologiyasini asta-sekin almashtirmoqda.

 

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd MIM texnologiyasidan foydalangan holda zanglamas po'latdan yasalgan panjani [7] ishlab chiqdi, u 17-4PH zanglamaydigan po'latdan yasalgan va zichligi 7,5 g/sm3 dan ortiq. Jarrohlik paytida inson tanasidagi narsalarni ushlash uchun ishlatilishi mumkin va cımbız vazifasini bajaradi. Uning dizayni ancha murakkab va yuqori ishlab chiqarish aniqligini talab qiladi.

 

MIM texnologiyasi bilan shakllantirilgandan so'ng sinterlash yuqori bardoshlik darajasiga erishishi mumkin va tirnoqning chiziqli va geometrik shakliga zarar bermaslik uchun ko'plab keyingi ishlov berish jarayonlarini talab qilmaydi.

 

Bunday turdagi zanglamaydigan po'latdan murakkab shaklga ega tirnoqni quyish yoki ishlov berish yo'li bilan ishlab chiqarish qiyin, bu uzoq ishlab chiqarish tsiklini va yuqori narxni talab qiladi. Uni ishlab chiqarishda MIM texnologiyasidan foydalanish xarajatlarning 60 foizini tejash imkonini beradi.

 

Bir martali ishlatiladigan jarrohlik asboblari arzon narxlarda ommaviy ishlab chiqarilishi mumkin bo'lgan jarayonni ishlab chiqishi kerak. Smith Metal Products Co., Ltd yangi turdagi bir martalik jarrohlik asboblarida qo'llaniladigan milya to'plamini ishlab chiqarish uchun MIM texnologiyasidan foydalanadi [8]. Narxi Shveytsariya CNC dastgohining atigi 1/4 dan 1/5 qismini tashkil etadi, zichligi 7,5 g/sm3, maksimal tortishish kuchi 1190MPa ga, oquvchanlik kuchi 1090MPa, cho'zilish 6,0 ga teng. foiz , va maksimal qattiqlik 33 HRC.

 

Ushbu mahsulotni ishlab chiqarish jarayoni quyidagicha: birinchi navbatda, MIM texnologiyasi bo'yicha 178 mm uzunlikdagi ikkita mil qismi hosil bo'ladi, so'ngra ikkita qism lazer bilan payvandlanadi, so'ngra keyingi ishlov berish va issiqlik bilan ishlov berish amalga oshiriladi. Yaxshi bardoshlik talablariga javob berish uchun, shuningdek, otish va passivatsiya talab qilinadi.

 

2.1.3 Tizza implantlari qismlari

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd tomonidan ishlab chiqarilgan tizza suyagi implantlari qismlari

MIM texnologiyasining inson implantatsiyasi sohasidagi rivojlanishi nisbatan sekin, chunki mahsulotlarni sertifikatlash va qabul qilish uzoq vaqtni talab qiladi.

 

Hozirgi vaqtda MIM texnologiyasi suyak va bo'g'inlarni qisman almashtiradigan qismlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin va ishlatiladigan metall materiallar asosan Ti qotishmalaridir [9].

 

Biologik muvofiqlik nuqtai nazaridan, Chen Liangjian va boshqalar. [10] MIM texnologiyasidan foydalangan holda g'ovakliligi 60 foiz bo'lgan g'ovakli titan tayyorladi va yaxshilangan kondensatsiya polimerizatsiyasi o'zaro bog'lash usuli yordamida jelatin barqaror bo'linadigan mikrosferalarni tayyorladi va ularni g'ovakli titan yuzasiga qopladi.

 

Natijalar shuni ko'rsatdiki, g'ovakli titan bilan qoplangan jelatin doimiy ajralib chiqadigan mikrosferalar sitotoksiklikka ega emas va tibbiy implantlar uchun yaxshi material sifatida ishlatilishi mumkin.

 

Canadian MaettaSciences Inc Ti-6Al-4V dan muvaffaqiyatli foydalanib, odam implantatsiyasi uchun tizza namuna qismlarini ishlab chiqardi [11]. Implant asosan inson tanasiga kirgandan keyin bosim o'tkazadi va yaxshi biomoslashuvga ega. MIM hosil bo'lgandan so'ng, issiq izostatik presslash amalga oshiriladi, so'ngra sirtni yaxshiroq ishlash, inson tanasi bilan ishqalanishni kamaytirish va muvofiqlik va xizmat muddatini yaxshilash uchun otishma, parlatish va anodlash amalga oshiriladi.

 

2.1.4 Eshitish apparati ovoz trubkasi

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd tomonidan ishlab chiqarilgan eshitish apparati qobig'i qismlari

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd tomonidan ishlab chiqarilgan eshitish apparati trubkasi

MIM texnologiyasi turli tibbiy asboblar qismlarini ishlab chiqarish uchun ham ishlatilishi mumkin.

 

Indo MIM kompaniyasi MIM texnologiyasidan Germaniyadagi Phonak kompaniyasi [12] uchun eshitish moslamasi ovoz trubkasini ishlab chiqarishda foydalanadi, bu esa tovush tezligini yaxshilash va eshitish qobiliyatini yaxshilash ta'siriga ega.

 

Murakkab shaklga ega bo'lgan bunday eshitish apparati ovoz trubkasini MIM hosil qilgandan keyin sinterlash orqali olish mumkin. Ovoz trubasining sirtini silliq qilish uchun faqat keyinroq shisha boncuk qumini portlatish jarayonidan o'tish kerak.

 

Akustik trubaning zichligi 7,65 g / sm3 dan katta, maksimal tortishish kuchi 480 MPa, oqish quvvati 150 MPa, cho'zilish 45 foiz va maksimal sirt qattiqligi 100 HRB ga yetishi mumkin. MIM texnologiyasi oldingi an'anaviy ishlab chiqarish jarayoniga nisbatan xarajatlarni 20 foizga kamaytirishi mumkin.

 

MIM texnologiyasi tibbiyot sohasida ko'plab mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ham qo'llanilishi mumkin, jumladan, intervension terapiya stentlari, volframli yuqori zichlikli qotishma shpritsni radiatsiyadan himoya qilish, mikrojarrohlik manipulyatori, mikro nasosli endoskop qismlari va dori inhaleri [13].

2.2 Tibbiy mahsulotlarga qo'llaniladigan yangi MIM texnologiyasi

 

2.2.1 Metall mikro inyeksion kalıplama

Metall mikro inyeksion kalıplama, m MIM) Germaniyadagi IFAM tadqiqot instituti tomonidan ishlab chiqilgan shakllantirish texnologiyasi bo'lib, MIM texnologiyasini mikrometr darajasiga qadar o'lchamdagi qismlarni tayyorlash uchun organik ravishda qo'llashdir.

 

Umuman olganda, m MIM ikki turdagi mahsulotni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin:

 

① Mikrometr o'lchamli va bir necha milligramm massali qismlar;

② Qismning tashqi ko'rinishi an'anaviy inyeksion kalıplama qismining o'lchamiga o'xshaydi, lekin mahalliy strukturaning o'lchami mikrometr darajasiga qadar.

So'nggi yillarda mikro inyeksion kalıplama inyeksion kalıplama sohasida tadqiqot nuqtasiga aylandi. Miniaturizatsiyaga qaratilgan zamonaviy texnikaning rivojlanishi bilan mikro inyeksion kalıplamani qo'llash yanada kengroq bo'ladi [14].

Hozirgi vaqtda Karlsruha tadqiqot markazida m MIM texnologiyasi tibbiy asboblarning mikro qismlarini [15], masalan, spektrometr, titrlash plitasi va boshqalarni ishlab chiqarishda muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda. Mahsulotning struktura o'lchami mikron darajasiga yetdi va minimal devor qalinligi 50 m m.

2-rasmda Germaniyada IFAM dan foydalanish ko'rsatilgan m Jarrohlik operatsiyasi uchun MIM texnologiyasi tomonidan ishlab chiqarilgan tikuv ankori [16] faqat gugurt boshining o'lchami.

 

2.2.2 Metallni inyeksion kalıplama

1990-yillarda paydo bo'lgan metallga qarshi quyish (Co MIM) sendvich tipidagi kukunli quyish texnologiyasidir.

Bu jarayon bir vaqtning o'zida yoki partiyalarda turli xil xususiyatlarga ega ikkita materialni kompozit inyeksion kalıplama uchun qolipga AOK qilishdir. Xuddi shu qismda metall materiallar va butunlay boshqa xususiyatlarga ega bo'lgan materialni birlashtira oladi.

Funktsionallik va murakkab shaklga ega yadro / qobiq strukturasini ushbu usul bilan olish mumkin va qoplama, issiqlik bilan ishlov berish va mahsulotlarni yig'ish kabi keyingi jarayonlar talab qilinmaydi. Va nihoyat, funktsional gradient materiallarni tayyorlash jarayoni amalga oshirilishi mumkin, bu jarayonni sezilarli darajada kamaytiradi va xarajatlarni kamaytiradi.

 

Co MIM texnologiyasi funktsional qismlarni ishlab chiqish va loyihalash uchun yangi g'oyani taqdim etadi. Li Yimin va boshqalar. [17] Co MIM texnologiyasidan foydalangan holda yangi biologik implant tuzilishini taklif qildilar, u zich kortikal suyak tuzilmalarida va tashqi va ichki teshiklari bo'lgan suyak tuzilmalarida keng qo'llaniladi.

 

Ushbu tuzilma implant suyagi va uning atrofidagi suyak tuzilishi o'rtasidagi stressning interfeys o'tkazilishiga yordam beradi. Ko'p tashqi qatlamlar mavjud, gözenek strukturasining g'ovaklilik hajmi nisbati 5% ~ 60% ni tashkil qiladi va eng katta g'ovak 400 m m ni tashkil qiladi.

 

3 Outlook

BCCresearch kompaniyasining metall va seramika qarshi kalıplama bo'yicha yaqinda o'tkazilgan bozor tadqiqotlariga ko'ra, metall va keramika qarshi kalıplama qismlarining global bozor qiymati 2022 yildagi 2,5 milliard dollardan 2028 yilda qariyb 3,9 milliard dollargacha oshadi va o'rtacha yillik o'sish sur'ati 11,4 foizni tashkil qiladi.

Shu bilan birga, avtomobil sotishning pasayishi bilan MIM texnologiyasi tibbiyot, aerokosmik, elektronika va boshqa sohalarga ko'proq kiradi.

Evropa kukunli metallurgiya sanoati yo'l xaritasining yangi versiyasida Evropa chang metallurgiya assotsiatsiyasi tibbiy bozor inyeksion kalıplama sanoatining juda muhim qismi ekanligini ta'kidladi [18].

Bozorning uzluksiz kengayishi bilan MIM texnologiyasini tibbiyot sohasida qo'llash tobora chuqurroq bo'ladi va MIM texnologiyasiga asoslangan turli xil yangi materiallar va jarayonlar ham doimiy ravishda ishlab chiqiladi.

Ultrasonik skalpel boshi

Qinhuangdao Zhongwei Aniqlik Machinery Co.% 2c Ltd.hozirda turli xil tibbiy asboblar MIM mahsulotlarini ishlab chiqarishda boy tajribaga ega kuchli ishlab chiqaruvchi hisoblanadi. Kelajakda, shuningdek, tibbiy asbob-uskunalar sanoatida metall kukunli inyeksion kalıplama nozik mahsulotlarga ko'proq kuch sarflaydi.

Kalit so'zlar: metall kukunli inyeksion kalıplama; Tibbiy mahsulotlar; Metall mikro inyeksion kalıplama; Metallni qarshi quyish; Jarrohlik asboblari;