Die besten Materialien für Ihre medizinischen Prototypen

Prototyping ist ein wichtiger Teil der Entwicklung und Kommerzialisierung von Medizinprodukten. Die meisten medizinischen Produkte müssen strenge Sicherheitsanforderungen erfüllen, daher ist es wichtig, eine Vielzahl von Prototypen für F&E und Tests zu iterieren, um ein sicheres und funktionelles Teil für den Endverbrauch herzustellen.

Unterschiedliche medizinische Prototypen erfordern unterschiedliche Materialien. Die Wahl zwischen bestimmten Metallen und Kunststoffen kann von der Endverwendung des Teils abhängen – ist es ein Implantat, ein Instrument, Teil einer Maschine oder etwas anderes? – und in der Phase des Prototyping:Prototypen im Frühstadium müssen möglicherweise nicht aus medizinisch unbedenklichen Materialien gebaut werden, funktionierende Prototypen jedoch in der Regel.

Obwohl es viele und unterschiedliche medizinische Prototypen gibt, versucht dieser Artikel, die besten Materialoptionen zu diskutieren, die Ihnen zur Verfügung stehen, von Silikon bis Titan. Beachten Sie, dass der Artikel gängige Materialien auflistet, aber nicht erschöpfend ist.

Was ist Biokompatibilität?

Hersteller von Medizinprodukten stellen häufig Produkte her, die in direkten Kontakt mit dem menschlichen Körper kommen. Zur Sicherheit der Patienten müssen diese Produkte als biokompatibel zertifiziert sein, was bedeutet, dass sie den menschlichen Körper bei Kontakt in keiner Weise schädigen.

Einige Metalle und Kunststoffe sind biokompatibel, während andere bestimmte Eigenschaften (Toxizität, Abbau usw.) aufweisen, die sie für körperliche Interaktionen unsicher machen.

Die US Food and Drug Administration (FDA) sagt Folgendes über Biokompatibilität:

Hersteller von Medizinprodukten bewerten die Biokompatibilität eines Materials, indem sie testen, wie der menschliche Körper auf das Material reagiert, das sie in ihrem Gerät verwenden möchten. Diese biologische Bewertung von Medizinprodukten wird durchgeführt, um festzustellen, ob es eine potenziell nachteilige biologische Reaktion infolge des Kontakts der Komponentenmaterialien des Geräts mit dem Körper gibt und ob die damit verbundenen Risiken akzeptabel sind.

Zur Bestimmung der Biokompatibilität existieren verschiedene Arten von Testverfahren. Diese können die Verabreichung von Materialproben (oral, auf die Haut, implantiert usw.) an eine Tierversuchsperson umfassen.

Materialien für CNC-bearbeitete medizinische Prototypen

Die CNC-Bearbeitung ist eine nützliche Fertigungsoption für eine Vielzahl von medizinischen Prototypen, sowohl aus Metall als auch aus Kunststoff. Es bietet viel mehr Möglichkeiten für Array-Materialien als andere Herstellungsverfahren. Die folgenden Materialien werden alle von Herstellern medizinischer Geräte bevorzugt, aber gängige Materialien wie Aluminium können auch für Prototypen im Frühstadium verwendet werden.

PC, PEEK, PEI, PPSU, Acetal

Mehrere biokompatible Kunststoffe sind für die CNC-Bearbeitung geeignet. Materialien wie PEEK, PEI und PPSU haben alle eine gute Temperaturbeständigkeit und Kriechfestigkeit und sind daher leicht zu sterilisieren, was für Prototypen von z. chirurgische Instrumente. Bestimmte Polycarbonate eignen sich ideal für durchsichtige medizinische Teile wie Mikrofluidikgeräte, insbesondere wenn sie mit einer polierenden Oberflächenbehandlung behandelt werden.

Titan

Titan ist ein hochwertiges zerspanbares Metall, das für viele medizinische Anwendungen geeignet ist. Obwohl es aufgrund der hohen Materialkosten nicht immer möglich ist, Prototypen aus Titan herzustellen, sind Titan-Prototypen leicht und korrosionsbeständig. Titan wird häufig für maschinell bearbeitete Körperimplantate und andere Geräte verwendet.

Edelstahl

Edelstahl wie 316L ist günstiger als Titan und eignet sich perfekt für medizinische Prototypen, da sie leicht sterilisiert werden können. Diese Edelstahlsorte wird regelmäßig für medizinische Produkte wie chirurgische Instrumente verwendet.

Materialien für 3D-gedruckte medizinische Prototypen

Der 3D-Druck wird in der Medizinbranche immer häufiger eingesetzt, obwohl die Regulierungsbehörden in bestimmten Bereichen immer noch mit der Technologie Schritt halten. Druckmaterialien in medizinischer Qualität (unten) werden für Prototypen im Endstadium verwendet, aber andere gängige Materialien wie ABS und PLA werden für medizinische Prototypen im Frühstadium verwendet, bei denen keine Biokompatibilität erforderlich ist.

Nylon

Das additive Fertigungsverfahren des selektiven Lasersinterns (SLS) eignet sich zur Herstellung von Nylonteilen, einschließlich medizinischer Prototypen. Es ist einer von wenigen 3D-druckbaren Kunststoffen (andere umfassen PC-ISO und PPSF), der sterilisiert werden kann, wodurch er für einige Anwendungen im Gesundheitswesen geeignet ist.

Titan

3D-gedruckte Titanimplantate sind eine der wichtigsten und modernsten Anwendungen von AM in der Medizin. Selective Laser Melting (SLM) 3D-Drucker können Implantate in komplexen und leichten Formen herstellen, die das Knochenwachstum auf dem Implantat fördern. Die Herstellung von Prototypen dieser Geräte aus Titan ist teuer, aber schnell und liefert einen zuverlässigen Hinweis auf das Endprodukt. Neben Implantaten eignet sich der 3D-Druck auch ideal für die Herstellung von Titanprothesen.

Materialien für geformte medizinische Prototypen

Spritzguss wird häufig für die Massenproduktion medizinischer Teile verwendet, und es kann von Vorteil sein, medizinische Teile mit derselben Herstellungstechnik zu prototypisieren. Obwohl es nicht kosteneffektiv ist, IM-Teile in kleinen Mengen zu prototypisieren, kann IM für das Prototyping von Silikonteilen notwendig sein.

PC, PEEK, PEI, PPSU

Viele der als Extrusionen für die CNC-Bearbeitung erhältlichen Kunststoffe in medizinischer Qualität sind auch in Pelletform für den Spritzguss erhältlich. Diese Materialien eignen sich eher für das Prototyping von Massenproduktionsteilen als für patientenspezifische Geräte und Implantate.

Flüssigsilikonkautschuk

Von den drei hier diskutierten Verfahren ist das Spritzgießen die einzige praktikable Produktionstechnik zur Herstellung von medizinischen Teilen aus Silikonkautschuk, die für den Kontakt mit der menschlichen Haut geeignet sind. Das Material wird häufig beim Umspritzen verwendet, bei dem ein Teil des medizinischen Geräts aus einem starren Material wie PC und ein anderer Teil aus dem geschmeidigen Silikon hergestellt wird.

Eine kostengünstigere Alternative für Silikonprototypen ist das Vakuumgießen, mit dem wir flexible Teile mit ähnlicher Leistung wie Spritzgussteile herstellen können.

Medizinische Prototypen mit 3ERP

3ERP verfügt über jahrelange Erfahrung in der Herstellung von Prototypen für medizinische Geräte, von Überwachungsmaschinen bis hin zu chirurgischen Instrumenten, und wir können Ihnen helfen, Ihr Produkt zur Fertigstellung zu bringen. Wir können CNC-Bearbeitungs-, 3D-Druck- und Spritzgussprojekte sowie Projekte ausführen, die mehrere Prozesse erfordern.

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