模具3D打印如何对医疗注塑品的密封性能完成提升？

据有效数据统计:截止至2018年底,中国医药包装行业市场规模突破千亿元,达到了1068亿元,较上年增长10．6%,快于全球增速。其中塑料包装具有化学稳定性好、卫生性良好、光学性能优良和质轻、阻隔性能好等优点,导致金属及其复合材料包装与塑料包装的比重不断上升,2018年,塑料包装和金属及其复合材料包装比重分别为43．3%和24．0%,已经取代玻璃包装,成为医药包装行业的主流产品。

而2020年新春伊始,随着新型冠状病毒的爆发,医疗行业正在经受特殊的挑战,不仅体现在医护资源的短缺,各类医疗用品供不应求,特殊时期,医药包装产品的质量,也受到严峻的考验。

医疗药物的卫生、安全是最为重要的,因此在医疗产品包装中密封性能处于关键地位。

图1:医疗用品包装

药用塑料瓶瓶盖密封性能一般是其瓶口和盖子的密封性能的好坏,瓶盖具有好的密封性能可以防止瓶子里面气体及液体渗漏。对于塑胶瓶盖而言,密封性能是评价其质量的重要标准。

一般来说,瓶盖提供密封能力的区域有三个,依次为瓶盖内封,瓶盖外封,瓶盖顶封。

图2:安培瓶

但在医疗用品中,例如安培瓶等装置药物粉末的小瓶子的瓶盖是非常小的,但它对产品的要求非常严苛,必须具备很高的密封性,因此密封盖的产品质量显得尤为重要。

这类注塑瓶盖,其体积狭小,结构特殊,因此对模具制造的要求便非常高,因为冷却的好坏关系到注塑产品的成型质量。在传统制模中,水路一般通过机床车削等方式加工完成。而因模具结构的限制导致传统水路无法贴近产品,因此对传统模具制造中水路系统提出了挑战。

1、在原始方案中热流道倒装模温度高、周期长;

2、产品尺寸要求较高,顶出时产品温差应小于10度,普通水路难以做到。

ESU毅速3D打印方案

针对以上难题,我们以ESU毅速近期的一个类似案例作出详细分析——医疗密封盖片

图3:密封盖片3D模型图

客户提出具体要求:缩短冷却时间,那么如何实现?毅速设计师经过前期的模流分析以及后期加工试验给出了解决方案。即热嘴套镶件设计随形水路,配合做复合打印深入到产品正下方。看似简单的方案,技术要求却极为严苛。

图4:原始方案

“热嘴套设计随形水路”即利用3D打印技术在热嘴套部位设计出随形水路,对比传统模具而言随形水路覆盖了整个热嘴套镶件内部,从第一步提高冷却效率,使得模温均衡。其次利用复合打印技术(ESU毅速自主研发的专利技术,已申请专利)深入到产品正下方。由图5可以清晰的看到,黄色高导热材料延伸至产品下方,从而提高冷却效率,并使得产品整个平面冷却均衡,避免因冷却不均衡产生的产品变形等缺陷,提高产品良率。因此,方案需掌握两种核心技术即:模具3D打印随形水路与复合打印技术。

图5:ESU毅速3D打印方案

然而具体提升结果,据该客户的反馈数据显示:使用我们3D打印方案之后产品达到顶出温度时间从之前的20S下降到如今的10S,冷却时间缩短近50%,生产效率大幅提升,企业的交货时间令甲方都感到惊喜;而注塑瓶盖产品顶出时最大温差由之前的20℃下降到如今的8℃,也符合了制造要求:顶出时温差应<10℃。温差大幅下降,均衡模温,产品质量得到了显著的提升,注塑瓶口出现缺陷的几率非常小。

模流分析结果对比

根据客户的反馈数据,也证实了ESU毅速前期的模流分析结果的准确性,下附模流分析图。

产品达到顶出温度的时间：

图6:产品顶出温度的时间

产品温度

图7:产品温度

疫情大考,谁在裸泳一眼可知,因循守旧遇到危机便是灾难,技术革新必定不可缺失,互联网行业日新月异,我们制造业在新时代的浪潮下必然也要跟上脚步,不断尝试利于企业自身发展的技术是当下企业管理者需要思考的点。而我们今天分享的医疗案例只是其中一点,提升效率与质量永远是企业长远发展的根基。