Aplicaciones de DLS de carbono en la industria médica

Las demandas tecnológicas de la industria médica impulsan continuamente el desarrollo de la ingeniería médica y las capacidades de fabricación modernas. Se emplean cada vez más tecnologías avanzadas para convertir diseños que cambian la vida en productos listos para el consumidor. Una de estas tecnologías es Carbon Digital Light Synthesis (DLS), una tecnología de impresión 3D que permite la producción de piezas hechas de elastómeros de ingeniería que superan ampliamente a los materiales de la competencia en estereolitografía (SLA) o esfera de procesamiento de luz digital (DLP). Este artículo explicará los beneficios de cambiar a la impresión 3D de carbono en la industria médica.

¿Qué es Carbon DLS?

Carbon DLS utiliza el proceso CLIP, que significa producción continua de interfaz líquida. CLIP consta de 2 pasos como se describe a continuación:

Paso 1:impresión

La impresión Carbon DLS es similar a la impresión SLA, ya que ambas implican el uso de un depósito de resina y un sistema de proyección de luz para producir piezas sólidas. Aquí, sin embargo, es donde terminan las similitudes entre ellos. En Carbon DLS, se usa una pantalla permeable que permite el paso de las moléculas de oxígeno pero mantiene el polímero líquido en la tina. El oxígeno forma una capa límite microscópica entre la pantalla y la interfaz líquida conocida como zona muerta. Esta capa de oxígeno evita que la resina se cure directamente al nivel de la pantalla, lo que le permite fluir continuamente hacia la zona muerta y dar lugar a las propiedades isotrópicas que caracterizan a las piezas impresas con la tecnología Carbon DLS.

Paso 2:curado

Cuando se completa el proceso de formación y se sacan de la máquina, las piezas fabricadas con ciertos materiales avanzados no se curan por completo. Dichas piezas deben someterse a un curado térmico adicional en un horno antes de que puedan adquirir todas sus propiedades mecánicas. El calor acelera la reticulación de las cadenas de polímeros, lo que da como resultado piezas extremadamente resistentes y resistentes.

Materiales DLS de carbono

Para apreciar completamente los beneficios proporcionados por la impresión 3D Carbon DLS en la industria médica, primero debemos aclarar la diferencia entre anisotropía e isotropía.

Anisotropía

Las propiedades mecánicas de las piezas/materiales anisotrópicos varían cuando se miden en diferentes planos. Las piezas impresas en 3D suelen ser de naturaleza anisotrópica debido a su construcción capa por capa. Un ejemplo es una pieza impresa FDM que se construye apilando capas en el eje z. Las interfaces entre capas consecutivas son puntos débiles donde es probable que se desarrollen grietas y, en última instancia, se produzcan fallas si la pieza se carga en el eje z. En los ejes x e y, por otro lado, estos puntos débiles están ausentes y la carga en estos ejes no genera ningún problema.

Por lo tanto, la pieza es mecánicamente más débil en su eje z, en comparación con sus ejes x e y. La anisotropía no es una propiedad adecuada para las piezas diseñadas para la industria médica, ya que estas piezas se emplean comúnmente en aplicaciones complejas en las que la carga puede tener lugar en cualquier dirección.

Isotropía

Las partes/materiales isotrópicos, a diferencia de sus contrapartes anisotrópicas, tienen las mismas propiedades cuando se miden en todas las direcciones. Sus propiedades son las mismas independientemente de la dirección en la que se aplique la carga y las propiedades medidas. Este comportamiento de material/pieza es crítico en productos que reciben cargas multidireccionales complejas. No muchos procesos de impresión 3D son capaces de crear piezas isotrópicas. La tecnología única detrás de Carbon DLS lo convierte en uno de los pocos procesos de impresión 3D que puede producir piezas isotrópicas.

¿Qué materiales están disponibles?

Carbon DLS es un proceso único, ya que puede imprimir materiales elastoméricos con una resistencia y resiliencia similares a las del caucho. Algunos se enumeran a continuación.

• Metacrilato de Uretano (UMA 90) – Este material es similar a la resina SLA estándar, ya que no requiere curado térmico posterior a la impresión.

• Poliuretano Rígido (RPU 70) – Debido a su dureza, resistencia y resistencia al calor, este material es excelente para piezas de producción.

• Poliuretano flexible (FPU 50) – Este material es una variante flexible de la gama de resinas de poliuretano. Proporciona resistencia a la fatiga y tenacidad adicionales.

• Éster de cianato (DLS CE 221) – Es un polímero rígido con una excelente resistencia a las altas temperaturas. También tiene alta resistencia y rigidez.

• Epoxi (DLS EPX 82) – Este epoxi rígido tiene excelentes propiedades mecánicas y es excelente para imprimir componentes estructurales.

• Silicona (SIL 30) – Una propiedad que hace que este uretano de silicona suave sea muy buscado en la industria médica es su biocompatibilidad. También tiene buena resistencia al desgarro.

• Poliuretano elastomérico (EPU 40) – Este material sirve bien para aplicaciones de absorción de impactos y amortiguación de vibraciones.

Los materiales anteriores proporcionan una amplia gama de resistencia a la tracción, tenacidad, resistencia a la fatiga, resistencia a la abrasión y muchas otras propiedades deseables. Cualquiera que sea la aplicación, uno o más de ellos serán adecuados. Cada una de estas propiedades es deseable para aplicaciones médicas en las que las piezas suelen pasar por altos niveles de carga cíclica o se requieren para proporcionar una alta precisión cuando se emplean para preparaciones quirúrgicas o como guías de prueba.