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Jun 27, 2023

Die Vorteile UV-härtbarer Abdeckmaterialien

14. August 2023 17:44 Bei der Herstellung orthopädischer Implantate werden temporäre Masken verwendet, um Oberflächen vor Metallbearbeitungsprozessen zu schützen. Ihre dauerhafte Haftung dichtet und schützt bearbeitete,

14. August 2023

17:44

Bei der Herstellung orthopädischer Implantate werden temporäre Masken verwendet, um Oberflächen vor Metallbearbeitungsprozessen zu schützen. Ihre dauerhafte Haftung dichtet und schützt bearbeitete, geschliffene oder polierte Oberflächen beim Trommel-, Hämmer-, Schleif- oder Reinigungsprozess und trägt dazu bei, die gewünschte Oberflächengüte in verschiedenen Bereichen des Implantats zu erzielen. Allerdings kann die Maskierung aufgrund der Eigenschaften der Maskierungsmaterialien selbst eine Herausforderung für Hersteller medizinischer Geräte darstellen. Hier erörtert Kevin Brownsill, Leiter Technik: Lernen und Entwicklung bei Intertronics, wie temporäre Maskierungsherausforderungen mit UV-härtbaren Materialien überwunden werden können.

Ungefähr 200.000 Menschen erhalten in England und Wales jedes Jahr Hüft- oder Kniegelenkersatz, und diese sind in der Regel sehr effektiv. Untersuchungen der Universität Bristol ergaben, dass acht von zehn Knieimplantaten und sechs von zehn Hüftprothesen bis zu 25 Jahre halten. Um einen langfristigen Erfolg zu gewährleisten, müssen orthopädische Implantate präzise mit spezifischen Oberflächenbeschaffenheiten hergestellt werden, um die erforderlichen biologischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften zu erreichen – beispielsweise um Reibung und Verschleiß zu reduzieren.

Hersteller von orthopädischen Implantaten erreichen die gewünschte Oberflächengüte in der Regel durch mehrere Verarbeitungsschritte. Während dieser Schritte werden Maskierungsmittel aufgetragen, um bestimmte Oberflächen vor Prozessen wie Anodisierung, Plasmabehandlung oder Kugelstrahlen zu schützen, während sie gleichzeitig auf die freiliegenden Oberflächen aufgetragen werden. Sobald der Prozess abgeschlossen ist, wird die Maske entfernt, typischerweise durch Abziehen, was ein Einweichen in Wasser zum Erweichen des Materials oder eine Verbrennung erfordern kann. Anschließend können bei Bedarf weitere Masken hinzugefügt werden, während das Produkt verschiedene Verarbeitungsschritte durchläuft.

Zu den traditionellen Ansätzen zur Implantatmaskierung gehören Klebebänder, Stiefel, Wachse und Lacke. Jede dieser Techniken bringt jedoch Vorteile und Herausforderungen mit sich. Da orthopädische Implantate in der Regel komplexe Geometrien aufweisen, ist die genaue Maskierung mit Stiefeln und Klebebändern schwierig und zeitaufwändig. Eine weitere Herausforderung bei Manschetten und Bändern besteht darin, dass sie sich verformen können. Wenn sich beispielsweise die Kanten des Bandes anheben, kann dies zu einer suboptimalen Kantendefinition führen. Das Auftragen dieser Materialien erfolgt in der Regel manuell, was zeitaufwändig sein und menschlichen Fehlern unterliegen kann.

Diese Herausforderungen können durch die Verwendung einer flüssigen Maske, beispielsweise eines Lacks oder Wachses, gemeistert werden. Wenn sie eine niedrige Viskosität haben, kann es schwierig sein, sie genau aufzutragen, und sie können in weitere Bereiche des Implantats tropfen oder fließen, was zu einer schlechten Randdefinition führt. Darüber hinaus kann die Abkühl- oder Aushärtezeit Minuten bis Stunden dauern und zu laufenden Arbeiten führen, die die Fertigung verlangsamen.

Wenn während des Maskierungsvorgangs ein Problem auftritt, z. B. wenn sich die Kanten des Klebebands lösen, die Maske an der falschen Stelle angebracht wird oder die Maske nicht richtig befestigt wird, besteht die Möglichkeit einer Nacharbeit oder Ausschuss. Da es sich bei Implantaten um hochwertige Teile handelt, ist deren Vermeidung für die Rentabilität der Fertigung von größter Bedeutung.

UV-härtbare Flüssigmasken sind eine überzeugende Option zum Abdecken orthopädischer Implantate. Ihre Prozessgeschwindigkeit und Einfachheit führen zu Produktivitätssteigerungen und überwinden gleichzeitig die Herausforderungen, die mit herkömmlichen Maskierungsansätzen verbunden sind – sie können Arbeitsaufwand, Nacharbeit und Ausschuss reduzieren.

Einer der Hauptgründe dafür ist, dass UV-härtbare Materialien „bei Bedarf“ aushärten, typischerweise in Sekunden. Da das Material erst dann aushärtet, wenn es der richtigen Wellenlänge und Intensität des UV-Lichts ausgesetzt wird, kann der Hersteller sehr präzise vorgehen. Sollte der Prozess aus irgendeinem Grund ungenau sein, kann der Hersteller das Material einfach abwischen und von vorne beginnen. Die schnelle Aushärtungszeit bedeutet auch, dass das abgedeckte Implantat sofort in die nächste Verarbeitungsstufe überführt werden kann, wodurch die laufende Arbeit reduziert wird.

Es gibt eine große Auswahl an UV-härtbaren Maskierungsmaterialien in Formulierungen mit niedriger, mittlerer und hoher Viskosität und unterschiedlichen Hafteigenschaften, sodass Hersteller ein Material auswählen können, das zu ihrer Anwendung passt. Dymax SpeedMask beispielsweise ist eine beliebte Option für die Abdeckung orthopädischer Implantate und ist in abbrennbaren und abziehbaren Qualitäten erhältlich, um Oberflächen rückstandsfrei zu hinterlassen. Diese Materialien passen sich komplexen Formen an und bieten eine zuverlässige Abdeckung in einer einzigen Schicht, sodass keine Zeit zum Warten auf das Trocknen der Schichten benötigt wird.

UV-härtbare Materialien sind einkomponentig und lösungsmittelfrei, was bedeutet, dass sie ohne Mischen einfach und sicher zu handhaben sind. Abhängig von den Anforderungen der Anwendung können UV-härtbare Materialien mit unterschiedlicher Präzision dosiert werden, von der einfachen Zeit-Druck-Dosierung bis hin zur volumetrischen Dosierung, wie beispielsweise mit dem preeflow eco-PEN, der eine Genauigkeit von ±1 %, >99 bietet % der ganzen Zeit. Bei komplexen Geometrien oder Oberflächen mit Variationen möchten Hersteller möglicherweise kontaktlose Anwendungen mithilfe von Strahlventilen oder durch Sprühen in Betracht ziehen. Die Anwendung lässt sich leichter automatisieren als andere Optionen, wodurch das Risiko von Anwendungsfehlern weiter verringert wird.

Bei der Auswahl eines UV-härtbaren Materials ist es wichtig zu beachten, dass es für optimale Ergebnisse mit einem geeigneten Härtungssystem kombiniert werden muss. LED-Härtungssysteme bieten gegenüber herkömmlichen Quecksilberlichtbogensystemen viele Vorteile, insbesondere durch ihren geringeren Energieverbrauch. Sie erfordern keine Aufwärm- und Abkühlzeit, sodass Benutzer sie bei Bedarf für den sofortigen Einsatz ein- und ausschalten können. Darüber hinaus ist kein Lampenwechsel erforderlich, was im Laufe der Zeit zu weiteren Kosteneinsparungen führen kann.

Um die Aushärtung zu bestätigen, enthalten einige Materialien, wie z. B. Dymax 726-C, eine Farbwechseltechnologie, die bedeutet, dass die Maske blau aufgetragen wird und rosa aushärtet, was einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor bietet.

Orthopädische Implantatoperationen sind in der Regel sehr effektiv, und die Aufrechterhaltung eines präzisen, produktiven Herstellungsprozesses ist der Schlüssel dazu, sicherzustellen, dass Patienten die Behandlung erhalten, die sie benötigen. Mit UV-härtbaren Maskierungsmaterialien können Hersteller die mit anderen Techniken verbundenen Herausforderungen meistern und so dazu beitragen, präzise Implantate effizienter herzustellen.

14. August 2023

17:44