Summary
Biz bir sıvı enjeksiyon sistemi olarak kalıp tasarımı ve modifiye desikatöre için erimiş birikimi modelleme 3D yazıcılar kullanarak düşük maliyetli ve sıvı elastomer kauçuk enjeksiyon kalıp cihazların hızlı prototipleme için bir yöntem geliştirdiler.
Abstract
Silikon gibi biyolojik olarak hareketsiz elastomerleri tıbbi cihaz üretimi için uygun malzemelerdir, fakat şekillendirme ve geleneksel sıvı enjeksiyon kalıplama işlemleri kullanılarak, bu elastomerlerin sertleştirme nedeniyle alet ve ekipman maliyetleri için pahalı bir işlem olabilir. Bunun bir sonucu olarak, geleneksel olarak, düşük maliyetli, hızlı prototipleme uygulamalar için sıvı enjeksiyon kalıplama kullanımı pratik olmuştur. Kalıp tasarımı ve bir enjeksiyon sistemi gibi bir tadil edilmiş kurutucuda için erimiş birikim modelleme 3D yazıcılar kullanır sıvı elastomer enjeksiyon kalıp cihazları, hızlı ve düşük maliyetli bir üretim için bir yöntem geliştirdik. Düşük maliyetleri ve bu tekniğin hızlı gerçekleştirme süresi tekrarlanarak tasarımı ve karmaşık elastomer cihazları prototip için bariyer düşük. Ayrıca, bu işlemde gelişmiş CAD model, daha sonra geleneksel bir enjeksiyon kalıplama işlemi kolay geçiş sağlayan, metal kalıp kalıp tasarımı için uyarlanabilir. Biz intravag üretmek için bu tekniği kullanmışbir akademik araştırma laboratuvarında içinde sık mevcut araçları kullanarak, karmaşık geometrik, hem de metal parçaları üzerinde overmolding içeren inal sondalar. Ancak, bu teknik kolayca birçok başka uygulamalar için sıvı enjeksiyon kalıp cihazlar oluşturmak için adapte edilebilir.
Introduction
(Ayrıca reaksiyon enjeksiyon kalıplama olarak bilinir) likit enjeksiyon kalıplama (LMT) genellikle termoset elastomerler elastomerik cihazların üretimi için kullanılan, ancak yüksek kalıp ve ekipman maliyetleri kadar ön sermaye yatırımı 1 büyük bir ihtiyaç olduğunu. Ayrıca, LIM karmaşık geometri ve üstkaplama için gereklerine durumlarda uygulamak için teknik olarak zor ve pahalı olabilir. Bunun bir sonucu olarak, bu ultra düşük hacimli ya da sık sık tekrarlanan düzeltmeleri tabi erken evre cihaz tasarımları ile geleneksel LIM kullanmak için tipik olarak pratik değildir.
Enjeksiyon elastomerik malzemeler için tipik bir prosedür, özel bir döküm makinesi 2 ile bir kalıp içine 150 psi basınç altında yaklaşık sıvı enjekte monomerler içerir. Sıcaklık ve basınç laminar akışını sağlamak ve kalıp 3 sıkışıp hava önlemek için kontrol edilir. Ham malzeme tipik olarak, platin tedavi silikon, t olarak iki parçalı bir kür sistemleridirhat enjeksiyondan önce, ayrı ve ısı kontrollü odalarına tutulur. Hammaddenin Her iki bileşen, daha sonra kalıp boşluğu içine besleyen bir yüksek basınçlı karıştırma odasına pompalanır. Tedavi edici bir katalizör varlığında hem de sıcaklık yaklaşık 150-200 ° C 4 elde edilir. Kalıplar genellikle kenarlara 3,5 Kesme çevresinde iyi bir mühür oluşturmak için hassas toleranslar için çelik veya alüminyumdan imal edilmektedirler. Ne yazık ki, bu süreç genellikle büyük ölçekli üretim verilen yüksek kalıp kalıp maliyetleri yanı sıra özel enjeksiyon ve geri besleme kontrol sistemleri için gereksinimi için daha uygundur.
Poliüretan (PU) parçaların hızlı prototipleme için, bir ana kalıp oluşturmak ve bir silikon kauçuk kalıp 6,7 üretmek için stereolitografi (SLA) kullanmak mümkündür. Bu kalıplanmış parçaların hassas hizalama elde etmek zordur çünkü silikon ile Ancak, bu teknik, üstkaplama için uygun değildirdeğil, katı bir yapı tasarımı. Ayrıca, bu tür invajinasyonları veya oyularak bölümler gibi karmaşık geometriye sahip cihazların üretimi, zor veya imkansızdır. Karmaşık veya hassas kalıp ayırma hatları ve sert ince elemanlar için gereksinimi, daha sık değil, sıvı kauçuk kalıplama süreci ile uyumsuz.
Yukarıda belirtilen üretim ölçekli veya geç evre prototipleme süreçleri genellikle akademik laboratuvarda genellikle olduğu gibi bir kaç cihazlar, ispat-of-concept insan çalışmalarında ve fizibilite için üretilen gerekir ki erken evre tıbbi cihaz geliştirilmesi için pratik değildir ve start-up şirketi ortamları. Alternatiflerin eksikliği genellikle hatta erken evre geliştirme ek fonlar yükseltilmiş ise cihaz işlevselliği sınırlamak veya beklemeye gelişimini koymak için pek çok cihaz geliştiriciler gerektiren, yüksek masraf demektir. Bu tıbbi cihazların yeniden büyük bir kısmını bu yana gelişim süreci dramatik bir yavaşlama katkıda Karmaşık özellikler forma uygulanması. Bu proof-of-concept veriler genellikle henüz kurulmuş değil çünkü bu tür cihazların pahalı gelişimini finanse etmek de zordur. Biz belirtilen servikal geometrileri uymak için bir bardak gibi ucu gerekli üstkalıplanmış elektriksel ve optik sensörler ile bir silikon vajina prob geliştirilmesi dahil bu laboratuvar içinde yeni bir proje, bu barikatı ile karşılaştı. Bu makalede açıklanan süreç, bu kısır döngüyü aşmak ve hızla proof-of-concept LMT tıbbi cihazlar için ulaşmak için bizim girişimi belgelemektedir.
(1) kalıp tasarım ve üretim, (2) kalıp takımı (3) elastomer karıştırma, (4) elastomer enjeksiyon, ve (5) elastomer sertleşme ve kalıptan: Şekil 1'de gösterilen tekniği 5 ana faaliyetleri içine LIM sürecini dekonstürüksiyon.
pg "width =" 600 "/>
(1a), bilgisayar destekli tasarım araçlarını kullanarak bir kalıp oluşturma, (1b) 3D kalıp parçaları baskı, (2), dişli çubuklar ve vidalar kullanılarak kalıp parçalarını birleştirirken (:.. Içeren protokol, Şekil 1. Protokol Genel Bakış 3), sıvı elastomer karıştırılması ve bir şırınga yüklemeden, (4) bir tadil edilmiş desikatörde kullanarak kalıba sıvı elastomer enjekte edilmesi, (5a), bir sıcaklık kontrollü bir fırında elastomer sertleştirme ve (5b) arasındaki vulkanize elastomer cihazı deforme kalıp adettir.
Kalıp tasarım, bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı, kalıp ayırma hatları sağlam bir blok ve tanımından kalıp ustanın çıkartmada bir kalıp ustası geliştirme içerir. Kalıp parçaları oluşturulabilir ve daha sonra kalıp boşluğu içinde yer alan şekil verilmiş bileşenleri ile vida, çubuklar ve fındık kullanılarak monte edilir. Elastomer mixing malzeme potansiyel boşluk alanları kaldırmak için ham madde ve gaz giderme bölümleri A ve B birleştirerek içerir. Daha sonra, enjeksiyon elastomer polimer zincirlerinin kimyasal çapraz bağlanmasını sağlamak için sıcaklık kontrollü bir fırında elastomer işlemeden sonra, kalıp boşluğunun basınçla çalışan dolgu içerir.
Bu adımların içine enjeksiyon süreci parçalayarak düşük maliyetli alternatifler lehine geleneksel LMT ekipman vazgeçmek için bize sağlar. Bunun yerine, bir metal kalıp ya da işleme bir kalıp ana bir silikon kauçuk kalıp döküm, örneğin, bu yazıda tarif edilen protokole oluşturulan kalıplar, bir erimiş birikim modelleme (FDM) 3B kullanılarak akrilonitril butadien stiren (ABS) ikinci plastik oluşturulan Yazıcı 8,9. Metal kalıplar veya SLA kalıpları bina ile karşılaştırıldığında, FDM genellikle daha ucuz ve daha hızlı bir süreçtir. Oldukça karmaşık kalıplar içi bir 3D yazıcı hızla basılı ya da ucuza birçok sözleşme 3D printin biri tarafından üretilebilirMevcut g hizmetleri. Örneğin, kompleks, sekiz parçalı baskılı 3D kalıp temsil sonuç bölümünde gösterilen vajina prob döküm için kullanılmış ve Şekiller 14 ve 15'te gösterilmektedir. Bu kalıp için tüm parçalar bir in-house 3D yazıcı yaklaşık 1,5 gün basılabilir. Basit kalıplar için geri dönüş süreleri birkaç saat olabilir. Kalıp oluşturmak için FDM 3D yazıcılar kullanan bir cihazı prototip için gerekli zamanın toplam uzunluğu silikon kauçuk dışında bir kalıp döküm ve poliüretan prototip oluşturmak için gereken zaman benzer. Ancak, kalıp oluşturmak için FDM 3D yazıcılar kullanarak kolayca bir silikon kalıp kullanılarak başarılı olamaz çeşitli şeyler için izin verir: (1) bir çok termoset elastomerler (2) karmaşık geometriler, 3D baskılı kalıp gerekli kür sıcaklığa dayanabilen temin kullanılabilir Birçok farklı kalıp parçaları ve ayırma çizgilerinin kullanımı ile oluşturulan ve katı kalıp parçalarının (3) kullanma imkanı sağlar edilebilir hassas ve reproducikalıp boşluğu içinde kalıplanmış parçaların ble hizalama.
Bunun yerine, geleneksel karıştırma LIM birleştiren makine, enjeksiyon ve kür kullanarak, bu homojen karışım, enjeksiyon için bir modifiye edilmiş desikatörde ve tedavi için standart bir sıcaklık kontrollü bir fırın sağlamak için bir laboratuar karıştırıcı kullanmak mümkündür. Enjeksiyon sistemi off-the-shelf bileşenler kullanılarak oluşturulur ve karışık elastomer ile dolu bir şırıngaya bağlanır kurutma cihazı içine pozitif basınçlı besleme hattının eklenmesini içerir edildi. Tezgah üstü desiccators Chamber basınçlandırma tipik olarak odaları, bir vakum besleme hattı ve atmosfer arasında üç yönlü bir valf ile kontrol edilir. Modifiye edilmiş kurutma cihazı, bir şırınga pistonunun arkasına besleyen bir pozitif basınç kaynağı bir çizgi ekler. Bu, kalıp boşluğu içine sıvı madde enjeksiyon için yeterli olan 40-50 psi basınç farkı oluşturulmasını sağlar.
Bu teknik bize süreden izinüstkalıplanmış elektriksel ve optik sensörler ile ce silikon vajina sondalar bir Faz I klinik deneme için proof-of-concept verilerine toplamak için. Silikon, çünkü biyolojik eylemsizlik gibi yöntemleri de 10,11 çeşitli sterilize etmek yeteneği için ihtiyaç seçildi. Bundan başka, cihaz sensörler serviks arayüzü için bulunan sondanın ucunda karmaşık ve geleneksel olmayan tas benzeri geometri gerekmektedir. Açıklanan teknik kullanmadan, bu cihazlar üretmek için çok daha pahalı ve uzun bir süreç olurdu. Pratik elastomerik cihazları tasarlamak için hızlı ve yinelemeli bir yaklaşım benimseyen, geleneksel LIM sürecine kıyasla LMT sürecinin bu adaptasyon maliyeti ve ekipman gereksinimlerini azaltır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Diğer yazılım paketleri de, aynı sonuca ulaşmak için kullanılabilir ama bu protokol, kalıp tasarımı ve üretim aşamaları için kullanılan SolidWorks yazılımı özel terminoloji ve özelliklerin kullanımını tarif eder.
1.. Kalıp Tasarımı ve Üretimi
- Bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı kullanarak için ölçekli kalıp ustası tasarlayın. Kalıp ana tasarımında özel prosedürler arzu edilen elastomer cihazın özel geometrisine bağlı olarak değişir. Bu ve sonraki adımlar kabaca temsilcisi sonuç bölümünde tasvir vajina sonda cihazı benzer belirli bir kalıp ustası ve kalıp tasarımı neden önemli adımlar gösterecektir.
- , Sonda ucunu tanımlamak Şekil 2A'ya benzer bir fincana benzer bir şekle sahip radyal kesitinin iç ve dış sınırlarını belirler Sağ bölümde bir 2B çizim yaratmak. "Smart Dimension" kroki aracını kullanınçizim boyutlarını tanımlamak için. Sağlamak için, tüm geometriler uygun kroki elemanları arasında yeterli ilişkilerin ekleyerek kısıtlı. Bittiğinde, kroki çıkın.
Şekil 2.. 2D CAD Çizimleri. Radyal bir prizma-içine uçaktan dışarı ekstrüde edilebilir vajina prob cihaza. B) Teardrop şeklindeki 2D kroki üzerinde benzer bir fincan gibi özelliği üretmek için Y-ekseni etrafında dönüyordu A) 2D Sketch intravajinal prob aygıtın tanıtıcı. C) kalıbın fincana benzer özelliği, bölgenin radyal kesitte iki bölgeler oluşturur örneği, çizim oluşturan bir yapı gibi. Seçici Bölge 1 veya Y-ekseni etrafında 2. Bölge'deki dönüyordu kesimler farklı kalıp parçaları verecektir.- Bir fincan benzer bir 3D özelliği üretmek için 2B çizim Y-ekseni etrafında 360 ° döndürmek için "Dönüyordu Boss / Base" özelliğini kullanın. Kroki Bireysel kontür ve / veya bölgeleri tek tek seçici "Dönüyordu Boss / Base" özelliği her çağırma ile kroki istenilen alanlarını döner seçilebilir.
- , Probun kolu tanımlamak 2B Şekil l'e benzer bir gözyaşı-benzeri bir şekle sahip enine kesitinin dış sınırlarını belirleyen en Düzleminde bir 2B çizim yaratmak. Bittiğinde, kroki çıkın.
- Y-yönünde 2B çizim seçilen hatlarını ve / veya bölgeleri a'ya için "Ekstrüde Boss / Base" özelliğini kullanın. Ekstrüzyon hem pozitif hem de negatif Y-yönde ekstrüde edilebilir ve aynı zamanda belirtilen düzlemler, yüzey, ya da sabit bayt / uç başlatmak için belirtilebilir. Fincana benzer geometri tabanında başlar ve uzağa doğru uzanır için ekstrüzyon belirtme fincana benzer geometrinin açılması.
- Ayrı bir CAD dosyası, kalıp ustası örtmek için yeterince büyük bir dikdörtgen prizma katı vücut çekmek.
- , Dikdörtgen prizma tanımlamak Top Plane bir 2B çizim bir dikdörtgen oluşturmak için. Dikdörtgenin X-boyutu X-yönünde geniş kalıp ustası geometri daha büyüktür ve dikdörtgenin Y-boyut Y-yönünde geniş kalıp ustası geometri daha büyük olduğundan emin olun. Bittiğinde, kroki çıkın.
- Y-yönünde 2B çizim olarak dikdörtgen çevrelediği bölgeyi a'ya için "Ekstrüde Boss / Base" özelliğini kullanın. Çekme uzunluğu Y-yönünde en uzun ana kalıp geometrisi daha uzun olduğundan emin olun.
- Kalıp olumsuz oluşturmak için kalıp master ve dikdörtgen prizma birleştirin.
oad/51745/51745fig3highres.jpg "width =" 500 "/>
Kalıp ustası (sağda) ve bir intravajinal sonda cihazı için kalıp negatif (solda) Şekil 3.. CAD Kalıp oluşturma. CAD çizimleri tasvir edilmiştir. Kalıp olumsuz bir dikdörtgen prizmadan kalıp ustası geometri çıkarılarak oluşturulur ve sonunda iki veya daha fazla parçaya bölünmüştür olacak ve işlevsel bir kalıp haline.
- Dikdörtgen prizma ile CAD dosyasının içine kalıp ustası aktarın. O merkezli ve tamamen dikdörtgen prizma içinde kaplı olduğu kalıp ustası gibi hizalayın.
- Kullan özelliği "Kombine" ve kalıp boşluğu (Şekil 3) oluşturmak için "Çıkart" işlemi türünü seçin.
- Onlar makinenin asgari özelliği boyutu altında olduğu gibi en küçük özellikler basılmış olabilir, düşük çözünürlüklü 3D yazıcı (en FDM 3D yazıcılar), not kullanıyorsanız. Böylece, sivri köşeler ve kenarlar olmalıdırBu özellikler yazıcı gidermek için çok ince olduğundan "Fillet" veya "Pah" kullanarak yuvarlanır.
Not: overmolding isteniyorsa, kalıp boşluğunun parçaları kalıplanmış bileşen kalıp boşluğu içinde yer alan ve kısıtlı olabilir şekilde tasarlanmalıdır. Bu kalıplanmış bileşen (Şekil 4) hizalama kılavuzlar sağlamak için bir kalıbın kısımlarını tanımlayarak gerçekleştirilebilir.
Şekil 4. Mold Tasarımı Uyum Rehberleri. Kalıp tabanı, fiber optik tüp ve elektrot bileşenlerin CAD çizimini Exploded. Fiber optik tüp ve elektrotlar tam yerleştirilmiş ve bir vajina probu üretmek için kaplanması gerekir. Hizalama kılavuzları bu bileşenlerin izin vermek için kalıp taban içine tasarlanmışsıvı elastomer kalıp boşluğu içine enjekte edilirken yerinde kalır.
- Çeşitli parçalar halinde kalıp kesecek olan, kesme hatları tanımlar, ve geçiş delikleri dişli çubuklar ve vidalar için (Şekiller 5 ve 6) birlikte kalıp parçalarını bir arada tutmak için. Geçiş delikleri ayırma hatları ve çubuğun yerleştirilmesi özel bir kalıp boşluğu geometrisi içinde başka bir göreli yerleşim bağlıdır.
. Şekil 5. Kalıp:. Vajina prob cihaz için bitmiş kalıp montaj İnfilak gör Exploded CAD çizimi. Kalıp boşluğu geometrisi son vajina prob cihazın harici geometrileri belirtir, ama aynı zamanda kaplanması için bileşenler için ankraj ve konumlandırma noktaları sağlar sadece. Özel olarak, kalıptaban geometrisi ve sol üst ve sağ üst parçaları fiber optik tüp hizalayın ve kalıp taban nihai cihaz üzerinde elektrotlar hizalanması için-parçalar sağlamaktadır.
. Şekil 6 Kalıp:. Vajina prob cihaz için bitmiş kalıp montaj Montajlı Görünüm CAD çizimi. Sıvı elastomer kapısı içine enjekte edilir ve üst taşma haznesine akan önce, kalıp boşluğunu doldurmak olacaktır. Taşma haznesine kalıp boşluğundan çalışan Havalandırma delikleri dikkatle üst kalıbın hizalama parçalar halinde tasarlanmıştır.
- Ayrılık hatları genellikle ikili veya radyal simetri oluşturan bir şekilde seçilir. Bu kalıp sağlamak, açılır yönünde sarkan bir başka önlemek için tanımlanmış gerektiğini tam olarak işlenmiş bir elastomer deboşluğu içinde yardımcısı kalıptan çıkarılabilir.
- Probun sapın üst fincana benzer geometri tabanından uzanan sağ Düzleminde dikdörtgen 2B Eskiz tanımlayarak ikili bir ayrılma hattı oluşturur. Dikdörtgenin genişliği kalıbın uçtan uca genişlik aşmalıdır.
- Kroki üzerinde "Ekstrüde Kes" özelliğini kullanın ve bir kısım elde etmek negatif X-yönünde bir kesim belirtin. Bilateral ayırma hattı ile oluşturulan diğer kısmı elde etmek üzere pozitif X-yönünde bir kesim belirleyin.
- Geçici "Bastırma" Yeni oluşturulan "Ekstrüde Kes" özelliği. Özellikler bastırılmış veya gizlemek çalışma CAD geometri etkilerini ortaya çıkarmak için unsuppressed olabilir. "Ekstrüde Cut" ya da "Döndürülmüş Kesme" özellikleri bir arada seçici geçişler daha sonra kalıbın her bir kısmını izole etmek için kullanılacaktır.
- Radyal s oluşturmaSağ bölümde bir 2B çizim tanımlayarak kalıp boşluğunun fincana benzer kısmında kalıp parçalarını izole etmek için ymmetric ayırma hattı. Kroki diğer kenarları kalıbın radyal olarak simetrik kısmında kalıp kenarları son uzanmalıdır ise kroki bir tarafı Y-ekseni takip etmelidir. Bu çizim, aynı zamanda Şekil 2C'de gösterildiği gibi, radyal bir enine kesitte, iki veya daha fazla bölge tanımlayan, fincana benzer geometri radyal kesitinin iç bölgeler ile kesme hatları veya eğriler olması gerekir.
- Izole bir parçası arzu edilmeyen kalıp parçalarını kaldırmak için kroki tarafından tanımlanan belirli bölgeleri seçerek, kroki üzerinde bir "Dönüyordu Kes" özelliğini kullanın. Döndürülmüş kesim tamamlandıktan sonra kroki seçilmemiş bölgeleri, istenilen bölümünü hasıl kalacaktır.
Not: overmolding isteniyorsa, kesme hatları da kalıplanmış bileşen kalıbın ön injectio kolayca yerleştirilmiş olabilir sağlamalıdırn ve aynı zamanda kalıp sonrası işleme kaldırılır.
- "Delik Sihirbazı" özelliğini kullanarak kalıp deliklerinden-aracılığıyla veya yüzeye normal düzlemlerde dairesel 2D skeçler tanımlanması ve daha sonra bu çizimler için "Ekstrüde Kes" özelliğini uygulayarak tanımlayın (Şekil 5 ve 6). -Deliklerin kullanılan standart dişli çubuk veya vida boyutuna denk gelen standart boşluk delik boyutunu kullanarak oluşturun.
- Ayrılık hatları genellikle ikili veya radyal simetri oluşturan bir şekilde seçilir. Bu kalıp sağlamak, açılır yönünde sarkan bir başka önlemek için tanımlanmış gerektiğini tam olarak işlenmiş bir elastomer deboşluğu içinde yardımcısı kalıptan çıkarılabilir.
- "Delik Sihirbazı" özelliğini kullanarak ya da yüzeye normal düzlemler içinde 2B eskiz belirlenmesi ve daha sonra bu çizimler için "Ekstrüzyon Kesme" özelliği uygulayarak kalıp içinde bir kapı tanımlayın (Şekil 5 ve 6). Elastomer kalıp boşluğuna enjekte edilir ve tipik olarak kalıp boşluğunun altına doğru yer olmalıdır için kapı bir giriş noktası sağlar.
- Ayda bir ya da daha fazla deliklerini tanımlayın"Delik Sihirbazı" özelliğini kullanarak ya da yüzeye normal düzlemlerde 2D skeçler tanımlayarak ve daha sonra bu çizimler için "Ekstrüde Kes" özelliğini uygulayarak ya tarafından ld (Şekil 5 ve 6). Tahliye bu basınç birikmesini önlemek için tamamen dolduğunda fazla elastomer kalıp boşluğuna akmasını sağlar. Genel olarak havalandırma yerleştirilmesi için en iyi yer havuza taşma elastomer sağlamak için boş bir hazneye açan bir alanda kalıbın üst yakındır.
- ABS plastik kalıplar için kullanılmakta ise kalıp her yerde duvar kalınlığı en az 1-1.5 cm olduğundan emin olun. Duvarlar onlar deforme veya kalıp adet vida ve dişli çubuklar basınç gerilmeleri altında olduğunda çökecek olmayacak kadar sert olmalıdır.
Not: Aşırı duvar kalınlığı veya kalıp parçalarının 3D baskı hızlandırmak için istenirse taşıyıcı duvarlar kaldırılabilir yük olmayan. Ayrıca, ince duvarlar ve additoyulmuştur bölme iyon kullanılan malzemenin toplam miktarı ve bu malzemenin ilişkili maliyetini azaltacaktır. Bazı FDM yazıcılar varsayılan olarak yapacağız ve daha istenen daha duvarlarının zayıflamasına kanıtlamak olabilir farkında olun. - İstenen her kalıp parçası için, bastırmak ya da kalıbın tek tek izole etmek için ilgili "Ekstrüzyon Cut" ya da "Döndürülmüş Kesme" özellikleri aktifleştirebilir. A. STL dosyası veya 3D yazıcının kullanıldığı ile uyumlu dosya türü olarak her kalıp parça kaydedin. Emin İstenilen kafes çözünürlüğü seçilir.
- 3D yazıcının içine. STL dosyaları yükleyin. Kalıp parçaları yazdırın ve iş tamamlanana kadar bekleyin.
- Onlar Yazdırmayı bitirdikten sonra, kalıp parçaları üzerinde herhangi bir destek malzemelerini çıkarın.
Not: 3D yazıcılar FDM-baskılı parçalar genellikle SLA-baskılı parçaları daha kötü çözünürlüğe sahip onların baskı çözünürlüğü değişebilir. Bir kısım 3D basılmış sonra yüzey pürüzlülük zımpara ile yahut azaltılabilirtartışma kısmında tarif edildiği gibi kimyasal ışık erime işlenerek.
2.. Kalıp Montaj
- Geçiş delikleri hizalarken kalıp boşluğu oluşturmak üzere bir araya getirin kalıp parçaları. Geçiş deliklerine Slide dişli çubuklar veya cıvatalar.
- İsteğe bağlı: overmolding olursa, kalıp parçaları (Şekil 7) montaj sırasında parçaları, kalıp boşluğu içinde kaplanması için pozisyon. Elastomer enjeksiyon sırasında oyuk içinde hareket eden kalıplanmış parçaların endişe varsa, silikon yapıştırıcı RTV küçük bir miktarda geçici ve zayıf kalıp boşluğunun iç bileşenini sağlamak için kullanılabilir. Tedavisi için RTV silikon yapıştırıcı için 15 dakika bekleyin.
Enjeksiyon kalıp Bileşenleri Şekil 7.. Hizalama. A) '/ Strong> iki paslanmaz çelik borular, küçük bir baskılı devre kartı ve kalıp boşluğu içinde altı elektrot uyum gösteren, kısmen monte edilmiş bir kalıp. Kalıp tabanındaki invajinasyonları birlikte kalıbın üstünde Konumlandırma kalıp parçaları fiziksel elastomer enjeksiyon sırasında tüm bileşenlerin hareketini engellemektedir. B) kalıp tabanına yakın bileşenleri hizalama alt Zoom görünüm.
- Tijlerine her iki ucunda fındık kullanarak kalıp sağlam bir sıkıştırma sağlar. Her iki ucunda ikinci bir somun fındık yerine kilitlenir ve erken gevşetin yok sağlayacaktır. Plastik kalıpları kullanarak fındık sıkıca yerinde vardır, ama kalıp deformasyonu önlemek için, aşırı sıkılır değil emin olun eğer.
- Opsiyonel: Silikon RTV ile kapayınız ve tedavi için 15 dakika bekleyin. Böyle FDM yoluyla üretilenler gibi düşük çözünürlüklü kalıplar kullanılır Bu sadece gereklidir. Kalıp ayrılık hatlarında Sınırlı çözünürlük ve kötü toleransları unwa yaratabilirnted boşluklar. Alternatif olarak tartışma bölümünde açıklandığı yumuşatma yüzey ayırma hatları montaj geliştirmek için kullanılabilir.
- İsteğe bağlı: biçimsizleştirme kolaylaştırmak için kalıp boşluğuna kalıp serbest uygulayın. Ancak, bu irade kat kalıp ayırma kimyasallar ile son cihaz.
- Kalıp kapısı içine kurşun bir atlet veya sprue oluşturun.
- Kalıp boşluğu kapısının bir diken-erkek luer-lock adaptörü takın. Sıkı bir uyum sağlar.
- Her iki ucunda diken-dişi luer-lock adaptörleri ile boruya bu bağlayın. Borunun uzak ucunda açık dişi luer-lock adaptör sonunda erkek luer-lock ucu ile bir 50 ml şırınga adapte olacaktır.
3.. Enjeksiyon Odası
- Enjeksiyon odası modifiye off-the-shelf kurutma cihazı olup sınırlıdır karıştırma sonrası, iki parçalı elastomerlerin çalışma yana karıştırma elastomer önce yaratılmalıdır. 8. kullanımını tasvir etmektedirEnjeksiyon işleminde püskürtme odası.
Şekil 8.. Elastomer Enjeksiyon Süreci. Animasyon ilk enjeksiyon odasını oluşturmak için bir standart laboratuar desikatöre değişiklikler gösteriyor, ve sonra bir kalıbın içine bir şırınga sıvı elastomer enjekte etmek baskıların manipülasyon gösteriyor. Videoyu izlemek için buraya tıklayınız.
Şekil 9, tamamlanmış püskürtme odası oluşturmak için desikatörde değiştirme açıklayan bir şemadır.
Şekil 9. Crdesikatöre değişiklik tamamlandıktan sonra Enjeksiyon Odası. Enjeksiyon Odası yeme. Prosedürdeki karşılık gelen adımlar şekilde etiketlenir.
Intravajinal sondası imal etmek için kullanılan püskürtme odası Şekil 10C ve 10D bakınız.
- Desikatöre kapak oda duvarının üst kapağa iki delik açın.
- Iki delik aracılığıyla duvar kurutucu kapak duvarını aşar ve bir mühür oluşturur boru bağlantı puan vakum yükleyin.
Not: Kullanım PTFE bant veya boru montaj bağlantıları ile bileşenleri boru sızdırmazlık başka türlü hava geçirmez mühürler sağlamak. Hava sızdırmazlığı güçlendirmek ve kaymasını tüpleri önlemek için herhangi bir dikenli tüp adaptörler / parçaları üzerinde tüp kelepçe kullanın. - Bölmesi basıncının izlenmesi için kapağın dış tarafında bir vakum basınç göstergesi takın. Bu vakum puan p ile aracılığıyla duvar boru bağlantı parçaları birine vakum göstergesi bağlayarak elde ediliripe ve boru bağlantı parçaları.
- Ile duvar boru bağlantı da diğer kapağın iç tarafındaki bir havayla çalışan bir şırınga adaptör takın. Bu vakum puan boru ve boru bağlantı parçaları ile bağlantı aracılığıyla duvar borusuna şırınga adaptör bağlayarak elde edilir.
- Ekli havayla çalışan şırınga adaptörü var aynı aracılığıyla duvar boru montaj dış tarafında, uydurma bir vakum puan tişört borusunu bağlayın. Uydurma tee borunun bir dalı üzerinde, izleme enjekte hat basıncı için bir bileşik vakum / basınç ölçer bağlayın. Diğer şube, üç yollu L-valf puan vakum bağlayın.
- Boru ve boru bağlantı parçaları kullanılarak bir pozitif hava basıncı kaynağına giden tüp bir uzunluğa üç yollu vana L-bir dal bağlayın. Şu an için bağlı olmayan üç yollu L-vananın diğer dalı bırakın.
- Çoğu kurutucular odası duvarında yerleşik bir üç yollu T-valf var. Bir bu vananın bir dala bağlayan tüp ekletee tüp uydurma. Vananın diğer dal bağımsız ve oda basıncının atılmasını sağlayan havalandırma amaçlan için atmosfere maruz kalır.
- Bir vakum kaynağına bağlı bir boru uzunluğuna tee boru fitingin bir dal bağlayın. Boru ve vakum nominal boru ve boru bağlantı parçaları uzunluğu kullanarak adım 3.1.5 gelen açık üç yollu L-valf şubesine uydurma tee tüpün diğer şube bağlayın.
4. Elastomer Karıştırma
- Kalıp ustası CAD dosyasının hacmini inceleyerek istenilen elastomer yaklaşık hacmini belirleyin. Önümüzdeki adımda kaplar arasında aktarma sırasında elastomer kaybı hesaba göre% 5 seviyesini artırın. Kısım A miktarını ve üreticinin dayanarak gerekli elastomer Kısım B'yi hesaplayın karışma oranı önerdi.
- Bir tartmak ölçekte bir tek kullanımlık plastik bardak yerleştirin ve dara. Tek Plasti Bölüm A ve elastomerin kısmı B dökünc fincan. Herhangi bir renklendirme maddeleri ya da katkı maddeleri de bu aşamada ilave edilmelidir.
- Bunun üzerine bir plastik torbayı ve 3-4 lastik bantlar ile mühürleme suretiyle fincan açılış Seal.
- Homojen karışmasını sağlamak üzere bir santrifüj karıştırıcı ile 2 dakika boyunca karıştırın. Bir degas ayar varsa, gazını ayarına ek bir 1-2 dakika karıştırın. Bir santrifüj karıştırıcı kullanılabilir durumda değilse, el karıştırma kullanılabilir, ancak karışımın daha fazla hava taşıyabilirler.
- Erkek luer-lock ucu ile bir 50 ml şırınganın alt mühür bir dişi luer-lock kap ile elastomer enjeksiyon enjektörü hazırlayın. Parafilm ile mühür ve 1 adet lastik bant sabitleyin.
- 50 ml luer-lock şırınga içine plastik bir kap elastomer aktarın. Elastomer plastik bir kap duvarları üzerine yapışan ise, plastik bir kap duvarları üzerine yapışan bir kalıntı elastomerin süpürmek için geniş darbeleri kullanın. Karışımın içine hava giriş azaltmak amacıyla birçok küçük darbeleri önlemek.
- Optional: santrifüj karıştırıcı içinde şırınga içine aktarıldıktan sonra elastomer gazdan arındırın. Bu, aşama 3.8 'de tarif edilen gaz alma sürecini hızlandırmak için yardımcı olabilir.
- Parafilm ve lastik bir bant ile ile 50 ml luer-lock şırınga açık ters Seal.
- Gaz alma sürecini hızlandırmak için 30 saniye boyunca ayar gaz çıkışına ile karıştırın.
Not: Santrifüj karıştırıcılar 50 ml şırınga tutmak için uygun bir adaptör olmayabilir. Bu adım basılı CAD ve 3D yapılabilir santrifüj mikser, için özel bir adaptör tasarımı gerekebilir. - Tamamlandığında, Parafilm ve şırınga arka lastik bandı çıkarın.
- Yaklaşık 30 dakika boyunca bir kurutucuda ve gaz çıkışına veya elastomer içinde kabarcıklar ortadan kadar arka yanı açık olan bir şırınga yerleştirin. Kullanılan elastomer çalışma süresini dikkate özen; düşük viskoziteli elastomerler de daha hızlı degas olacaktır. Sonra desikatöre gelen şırınga kaldırmak. </ Li>
- Sıkışmış havayı kaldırılırken şırınga arka içinde şırınga pistonu yerleştirin.
Şekil 10. Elastomer Karıştırma ve Enjeksiyon. Sıvı elastomer karıştırılır ve gazı alındıktan sonra A), bir şırınga piston şırınga içine sokulur. Piston takılı olduğu gibi piston ve elastomer arasında bir hava şırınga iğnesi yardımı ile çıkarılır. B) elastomer ile şırınga luer-lock kavrama ile kapıda kalıp tutturulur. C) Enjeksiyon odası değiştirilmiş olduğu Enjeksiyon odacığı kullanılarak elastomer enjeksiyonundan sonra bir vakum ve pozitif hava basıncı kaynağı yardımı ile, şırınga pistonu üzerinde basıncının en az 40-50 psi oluşturabilir kurutma cihazı. D) kalıp.
- Şırınga pistonu ve elastomer arasında hiçbir görünür hava sütun orada kadar şırınga, iğne ve şırınga pistonu gibi gerekli ilerlemek. Elastomer küçük miktarlarda pistonun sızdırmazlık kenarının dışına gizlice eğer kabul edilebilir.
- Şırınga iğnesi çıkarın.
5.. Elastomer Enjeksiyon
- , Enjeksiyon için hazır şırınga içeren elastomere dişi luer-lock kapağını çıkarın ve monte kalıp (Şekil 10B) ile ilgili en maruz dişi luer-lock adaptörüne erkek luer-lock şırınga ucu bağlanır.
- Erkek lu ile 50 ml şırınganın arka üzerine pnömatik şırınga adaptör elde ediner-kilit ucu.
- Enjeksiyon kalıp odasına ve bağlı iki şırınga yerleştirin. Bu noktada, püskürtme odası 11, Şekil l'e benzer olmalıdır.
Şekil 11 Elastomer Enjeksiyon:.. Sıvı kauçuk elastomer enjeksiyon işleminin başında tasvir başlayarak enjeksiyon odası. Şırınga pistonunun her iki tarafı da çevre basıncına maruz kalmaktadır.
- Hava geçirmez bir mühür oluşur sağlanması, enjeksiyon odasının üzerine kapağını yerleştirin.
- Bir vakum enjeksiyon oda içindeki tüm sistemi çekin.
12. Elastomer ŞekilEnjeksiyon:. Orta Ayar mühürler püskürtme odasının altındaki 3-yollu vana kapatma ve şırınga pistonun her iki tarafında bir alçak basınca çekilmesine izin verir.
- Vakum kaynağı, kurutucu odası ve şırınga pistonunun arkasındaki havanın sütunu ile sürekli böylece enjeksiyon odası hem üç-yollu valfler çevirin.
- Yaklaşık -14.5 psi (Şekil 12) elde edilene kadar yavaşça bir vakum çekin. Bu basıncı muhafaza etmek için en vakum bırakın. Havanın çıkarılması kalıp boşluğu içinde biriken kabarcıklar önlemek ve elastomer cihaz içinde boşluklara azaltmaya yardımcı olacaktır.
- Şırınga pistonu arka pozitif basınç itin.
. Şekil 13 Elastomer Enjeksiyon:End. Kurulum üstündeki 2-yollu vana dönmesi en az 40-50 psi üreten, şırınga pistonu arkasında pozitif hava basıncı uygulaması sağlar.
- Pozitif basınçlı hava kaynağına ve enjektör pistonunun arka arasında bağlantı kurulurken vakum kaynağı arasında sürekliliği kırmak için üç yollu valf L-çevirin.
- En az 25-35 psi (Şekil 13) elde edilene kadar kademeli hava beslemesi pozitif basıncı kadar rampa. Yüksek basınçlar enjeksiyon odası cihazında kullanılan boru bağlantılarının gücüne bağlı olarak mümkündür.
- Şırınga pistonu şırınganın alt ulaşmış veya elastomer kadar kalıp deliklerden dışarı akar kadar bekleyin. Bu enjeksiyon tamamlandıktan gösterir.
- Tekrar atmosfer basıncına enjeksiyon odası döndürür.
- Vakum ve pozitif hava basıncı malzemeleri hem de kapatın.
- Yavaş yavaş çevirinhava ile çalışan bir şırınga adaptörüne bağlı üç yollu valf L-geri bu nedenle hava beslemesi ve vakum kaynağına açık kapalıdır. Bu, tüm pozitif bir basınç havalandırma gerekir.
- Atmosfer basıncına odası içinde kalan basıncı çıkarmak üzere üç yollu T-valfini açın.
- Kalıp çıkarmak ve elastomer kür için hazırlar.
- Odasını açın ve kalıp çıkarmak.
- Şırınganın arkasından pnömatik şırınga adaptör çıkarın.
- İki diken-dişi luer-lock adaptörleri ile şırınga yanı sıra tüp ayırın.
- Kalıp boşluğu dışarı akmasını engellemek için elastomer kalıp kapısına bağlanmış bir diken-erkek luer-lock adaptörünün açık erkek ucunda bir dişi luer-lock kap yerleştirin.
6.. Elastomer Kür & biçimsizleştirme
- Sıcaklık kontrollü bir fırın içinde kalıp yerleştirin ve elastomer tedavi. D elastomer üretici özellikleri danışıntedavi süresi ve sıcaklığı etermine. , Gösterilen intravajinal prob için silikon karışımı, 5 saat boyunca 70 ° C'de sertleştirilir.
- Elastomer tedavi sonra, fırından kalıp çıkarın.
- Tam kürünü elastomer cihazı dökülmesine.
- Kalıp fındık ve gijonlar veya vidalarını sökün.
- Opsiyonel: Silikon RTV yapışkan ayrılık kenarları ayrılabilir böylece hafifçe silikon RTV yapıştırıcı içine kesmek için bir neşter kullanmak, ayrılık kenarlarında boşlukları kapatmak için kullanıldığı takdirde.
- Kapı veya delikleri ekstra elastomer malzemeden cihazı kesip ve ayırmak için bir neşter kullanın. Kalıp ayrılık kenarlarında oluşmuş olabilecek herhangi bir flaş kesip bir neşter kullanın.
- Örneğin izopropil alkol gibi bir mendil ve tahribatsız çözücülerle kalıpları temizleyin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Şekiller 14 ve 15'de kalıp ve vajina içi prob bu yazıda anlatılan prosedür temsili sonuçlarını gösterir.
Şekil 14. Tam Montajlı Kalıp. Tamamen vajina prob cihaz için kalıp toplandı.
Cihazın aynı cihaz. B) Yan görünümü fincan benzeri ucu Şekil 15.. İntravajinal Probe Cihazı. Final vajina prob cihaz. A) Ön görünüm. Fincan benzeri yapı üzerine şekil altı titanyum elektrotlar hem de SE olarak hareket eden bir paslanmaz çelik tüptürBir fiber optik prob için bira kabı.
Bu cihazın özel kullanımı Etemadi et al 12,13 tarif edilmektedir. Vajina probu oluşturmak için kullanılan kalıp Dimension uPrint Plus 3D yazıcı kullanarak ABS430 malzemeden imal edilmiştir. Makara başına 140 $ fiyatlı ABS430 malzemenin yaklaşık 1 makara gerekli vajina prob için bir kalıp. Bu kalıp her sekiz adet yazdırmak için yaklaşık 1.5 gün sürdü.
LIM uygulamaları (PN40029) için tasarlanan bir tıbbi sınıf iki parçalı bir platin tedavisi silikon Bu uygulamada kullanılmıştır. Toplu silikon overmolded özel kalıp içinde özenle tasarlanmış hizalama ve konumlandırma geometriler üzerinden silikon enjeksiyonu sırasında yerinde tutuldu paslanmaz çelik borular, modifiye USB kablosu, çeşitli teller ve titanyum elektrotlar vardır. Tüplerin biri intravaginal prob üzerinde kupa-benzeri yapının tabanında açık ve hareket borunun ucunda bir cam pencere vardırOptik ölçümler için kullanılan bir fiber optik demeti için bir dişi alıcı komponentte son olarak. Bu silikon tedavi ve belgelenmiş işlemi kullanılarak kalıptan sonra ilave edildi ve tek harici bir özelliktir.
Belirli sonuçlar istenilen geometri ve üstkaplamanın gerekli olup olmadığına bağlı olarak değişebilir. İntravajinal prob basit geometriler olasılıkla daha az kalıp parçaları, daha az kalıp malzemesi gerektirir ve hızlı 3D baskı olurdu ama böyle ince bir fincan benzeri bir yapı olarak karmaşık geometrilerin oluşturulması, FDM 3D yazıcılar ile mümkün olduğunu göstermektedir. SLA gibi yüksek çözünürlüklü 3D baskı teknolojisi kullanımı, daha yüksek çözünürlük, daha ince geometrileri ve el kalıpları bitirmek için gereğini ortadan kaldırabilir üstün yüzey son sağlamak mümkün olabilir. Tarif edilen teknik kullanılarak, bir çok farklı bileşenlerin overmolding sürece kalıp tasarımı dikkatli uygulandığı gibi gerçekleştirilebilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Açıklanan tüm adımları dikkatli kalıp tasarımı başarı için en kritik. Kalıp ustası nihai cihaza eşit dış geometriye sahip katı bir cisim olarak oluşturulmalıdır. Bu geometri herhangi bir malzeme nedeniyle seçilen elastomere çekme hem de 3D yazıcı çözünürlük ve toleransları hesaba ayarlanmalıdır. Kalıp ayırma hatları ve delik dişli çubuklar ve vidalar için Yerleştirme birbirine bağlıdır. Ayrılık çizgileri ekleme kalıp toplanma özgürlüğü doğrusal ve dönme derece sayısını artırır. Through-delikleri ve dişli çubuklar ve vidalar özgürlüğü bu aynı derece sınırlamak için hareket. Bu kalıp tamamen monte edildiğinde önleyici çubuklar ve dişli vidalar kaldırılır tam olarak işlenmiş bir elastomer cihazın çıkarılmasını mümkün kılar ederken, tüm serbestlik lineer ve dönme derece kısıtlar şekilde tasarlanmalıdır. Vulkanize elastomer uygun elastik olarak deforme olabilen ise, kesme hatları, t tanımlanabilirşapka özellikleri tam kürünü cihazı kalıp parçalarının dışarı itilir veya çekilebilir hafifçe yana çıkıntı bir başka. Kalıplanmış bileşenler, arzu edilir ise, kalıp tasarımı da bir tam olarak monte edilmiş bir kalıp içinde şekil verilmiş bileşenlerinin hareketini sınırlamak için konumlandırma özellikleri sağlamalıdır. Kalıp ayırma çizgileri dikkatlice arzu edilen elastomer cihazı üretmek için gerekli olan kalıp parça sayısını en aza indirmek için seçilmelidir. Kalıp parçaları ve ayırma satır sayısını en aza indirmek flaş formasyonu için potansiyeli azalır ve sayısını azaltır geçiş delikleri kalıp montajı sırasında kalıp parçalarının sıkıştırılması için gerekli olan. ABS plastik, çatlakları giyer, veya bağlı sıkışma stresleri ve ısıtma çevrimi crazes önce deneyim, bir ABS kalıp yaklaşık 20 kullanımları sürer.
Kalıp parçalar FDM 3D yazıcılar kullanılarak basılmış sonra, çeşitli modifikasyonlar kalıp parçalarının yapılabilir. Bazı durumlarda, FDM 3D yazıcılar yapılan kalıp parçaları YETERSİZ olabilirFlaş formasyonu ve sıvı elastomer sızıntıya neden olabilir küçük bir boşluk ile sonuçlanır ayırma hatları mükemmel aynı yüzeyler üretmek için nt çözünürlük. Bu durumda, monte edilmiş bir kalıp ayırma hatları RTV silikon ince bir tabakasının kullanımı kalıp ayırma hattı üzerinden sıvı elastomer sızmasını önleyebilir. Seçenek olarak ise, yüzey yumuşatma kalıp parçaları ilave malzeme (aşırı boyutlandırma bunları) ekleme ve son boyutlarına zımpara ile ya da yavaş yavaş çözünen plastik aseton ile ABS, muamele yoluyla gerçekleştirilebilir. Bu yöntemleri dikkatle flaş oluşumunu azaltmak için ayrılık kenarlarında ince ayar kalıp geometrileri için kullanılabilir. Kalıp yüzeyleri eriterek Ancak, bir o kadar yapıyor bu yana kimyasal çatlama ve çizik için daha kolay hale, plastik gücünü azaltacak, dikkatli olmalısınız. Bu, kalıp ömrünü azaltır ve aynı zamanda kalıplar arasındaki yüzey geometrileri tutarlılık etkileyebilir. Bundan başka, bu uniformit kontrol etmek zordurkalıp geometrisi hafif farklılıklar neden olabilir kalıp çözünme, y. Kalıp birden fazla setleri cihazları imal etmek için kullanılan, bu bir sorun haline gelebilir. Bu soruna geçici bir çözüm bulmak için, daha yüksek çözünürlüklü 3D baskı teknikleri kalıp üretimi için kullanılabilir. Yüksek çözünürlüklü kalıp ya da aseton ile muamele edilmiş kalıp kullanan bir başka yararı deforme sırasında ABS molder gelen elastomer ayırma cihazında katma kolaylığıdır. Seçenek olarak ise, kalıp serbest bırakır kalıptan çıkarılmasının yardımcı kaplamak için kalıp boşluğunu kullanılabilir. Ancak, bu prosedür gösterilmiştir vajina prob için, kalıp ayırma nedeniyle özellikle vajinal ortama kalıp ayırıcı kimyasallar tanıtılması potansiyel riski önlendi. Care Ayrıca seçilen kalıp malzeme elastomerin sertleşmesini inhibe etmez emin olmak için dikkat edilmelidir.
Bu tür intravajinal probu için kullanılan bir silikon elastomer overmolding bileşenler olarak bir sorun, silikon ve metal yapışan olmasıdırzordur. Intravajinal prob için bir gereksinim silikon elastik deforme halinde materyal arabirimleri küçük boşluklar meydana gelmesine izin oldu. Bu, esnek ve hala metal ve cihazın silikon parçaları hem arasındaki su geçirmezlik sağlarken serviks etrafında bir kol gibi uzatmak için vajina içi prob üzerinde kupa benzeri bir yapı sağlamak için arzu yansıtır. Su geçirmezlik dolayı hidrojen peroksit plazması içinde cihazın temizleme ve sterilizasyon için insan deney yönergelerine gerekliydi. Bu gereklilik, dikkatli bir şekilde, silikon ve cihaz gövdesi metal bileşenler arasındaki birleşme için metal yapışkan astar için bir tıbbi dereceli bir silikon uygulayarak ve daha sonra metal-elastomer bağlantı yerlerine oda sıcaklığı (RTV) silikon uygulayarak aygıtları deformasyonu takiben karşılandı. Metal ve silikon arasındaki yapışmayı geliştirmek için kullanılabilen bir başka yöntemi, yuvarlak kanatların tüm gömülü metal bileşenleri tasarlamaktı. Enjeksiyon sırasında, yüzgeçler arasındaki boşluk fisonra sertleşme sırasında katılaşan sıvı silikon ile lled. Bu tasarım özelliği, metal ve silikon arasında boşluk oluşması eğilimini azaltarak gerilmeler metal bileşenleri, silikon vücuttan transfer edilmesini sağlar.
ABS-tabanlı FDM 3D yazıcılar-yani hızlı baskı hızları, düşük maliyet ve teknoloji, bu faydaları dikkatle ticaret-off olma açısından tartılması gerekir kullanmak sözleşme baskı hizmetleri bolluk kullanımı ile ilgili pek çok avantajları olmakla birlikte yaptı. Genellikle 14,15 kimyasal inert olduğu için ABS kendisi birçok elastomer kalıplama için uygun iken ABS-tabanlı 3D yazıcılar hızlı prototipleme ve iteratif geliştirme yaklaşımı sağlar. Bununla beraber, ABS plastik yaklaşık 70 ° C 16 maksimum çalışma sıcaklığı sınırlandırır, yaklaşık 90-100 ° C'lik bir ısı sapma sıcaklığına sahiptir. Bu, daha yüksek sertleşme sıcaklıkları ABS kalıplar kullanılarak elde edilemez anlamına gelir. Asa sonuç, intravajinal prob için kullanılan elastomerin sertleşme süresi, 70 ° C'de 5 saat için 175 ° C de 3 dakika yükseltilmiştir Yüksek kür sıcaklıklar isteniyorsa, böyle bir polikarbonat gibi diğer FDM malzemeleri kullanmayı düşünebilirsiniz. SLA-tabanlı 3D baskı kullanılması mümkün olan en iyi kalıp çözünürlüğü sağlar ve reçine malzemeler geniş bir seçim sağlar. Ancak, FDM teknolojisinin devam gelişme iki teknik arasındaki çözünürlük farkı kapatıyor. Vajina prob oluşturmada kullanılan FDM-tabanlı kalıplar 254 um bir tabaka çözünürlüğe sahip iken, yeni FDM makineleri 100 mikron çözünürlük ve aşağıda elde edebilirsiniz. SLA-tabanlı 3D baskı genellikle zaman FDM-tabanlı 3D baskı daha yoğun daha pahalı ve daha fazla ve çok daha az tesisleri içi SLA ekipmanları sahip. Bu faktörler, düşük maliyetli, hızlı iteratif geliştirme için FDM 3D yazıcılar daha uygun hale. Aslında, genel olarak SLA ile poliüretan cihazların prototip ve düşük hacimli çalıştığı için kullanılırbir kalıp ustası baskı ve poliüretan enjeksiyon kalıp oluşturmak için kalıp beylerinin etrafında bir silikon kalıp döküm. Bir kalıp malzemesi olarak, silikon kullanmanın yararı, bir ısı ile sertleşen bir polimer ve daha yüksek sertleşme sıcaklıklarında erimeyecek olmasıdır. Bununla birlikte, bu vajina sonda cihazı olarak karmaşık kalıpları oluşturmak için birçok parçalar halinde silikon kalıp bölüm zor veya imkansızdır; ayrıca, üstkaplama için diziler benzer zor olabilir. Sonuç olarak, bu yöntemle üretilen silikon kalıp genel olarak iki parçalı bir kalıp olup, kalıp boşluğu içine polimerin enjeksiyon için geleneksel LIM donanım gerektirmesidir. Bu yöntem, geleneksel LMT enjeksiyonu gibi pahalı değil iken Böylece, bu yöntemi kullanarak prototip toplam maliyeti hala oldukça pahalı ve daha fazla zaman FDM 3D yazıcıları kullanarak tarif protokolü ve elastomer enjeksiyon için modifiye edilmiş bir desikatöre daha yoğundur. Önerilen yöntemlerden Diğer faydaları directl için yeteneği dahilÖnce fiziksel bir kalıp ustası, hem de bu tekniği pahalı SLA veya LMT ekipman yatırımı gerektirmez gerçeği yaratmadan y baskı kalıp adettir.
Önerilen yöntem, tıbbi cihazlar gibi alanlarda bir özelliğidir karmaşık geometri ve gereksinimleri ile elastomer cihazların hızlı prototipleme sağlar. Hızla elastomer cihazları yinelemek için standart veya belgelenmiş yöntemlerin eksikliği yavaş katkıda ve tıbbi cihazların pahalı gelişme oldu. Hemen hemen herhangi bir geometri inşa edilmesi ve overmolding gereksinimi karşılanması için bu yazıda anlatılan işlemde doğal esnekliği sağlar. Erken tıbbi cihaz geliştirme sürecinde için hızlı ve ucuz bir yineleme cihaz prototip kullanılabilir. Bu, 3D yazıcılar giderek yaygın ama LMT ekipman nadir akademik laboratuvarlarda veya start-up ortamlar gibi kaynakları sınırlı ortamlarda özellikle yararlıdır. Ayrıca, CAD modelleri bu pr üretilenkapsayabilecektir gelecek imalat işlemleri için transfer ve LIM için kullanılan geleneksel metal kalıpların üretimini kolaylaştırmak için kullanılabilir. Bu teknik, intravajinal sonda cihazı ile tıbbi cihaz gelişimi için ortaya iken, protokol kolay, düşük maliyetli, az hacimli ve elastomer tabanlı cihazlar hızlı tekrarlanan geliştirilmesi arzu edildiği diğer alanlarda ve uygulamalarda uygulanabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların hiçbiri bu makalede ayrıntılı çalışma ile ilgili herhangi bir rekabet mali çıkarları var.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ABS Model Material | Stratasys | P430 | Model Material for uPrint Plus SE (Step: Mold Design & Production) |
| Soluble Support Material | Stratasys | SR-30 | Support Material for uPrint Plus SE (Step: Mold Design & Production) |
| Underwater Silicone Sealant, 2.8 Oz Tube, Clear | McMaster-Carr Supply Company | 7327A21 | Silicone RTV for sealing gaps at mold parting lines (Step: Mold Assembly) |
| Tubing, 1/8" ID, 1/4" OD, 1/16" Wall Thickness, Ultra-chemical-resistant Tygon PVC, Clear | McMaster-Carr Supply Company | 5046K11 | Forms runner/sprue adapter between mold and syringe with elastomer (Step: Elastomer Mixing) |
| Coupling, Adapter, Straight, Male Quick-turn (Luer lock) X 1/8" Tube Barb, Nylon | McMaster-Carr Supply Company | 51525K123 | Connect runner/sprue between mold and syringe with elastomer (Step: Elastomer Mixing) |
| Coupling, Adapter, Staight, Female Quick-turn (Luer lock) X 1/8" Tube Barb, Nylon | McMaster-Carr Supply Company | 51525K213 | Connect runner/sprue between mold and syringe with elastomer (Step: Elastomer Mixing) |
| Cap, Female Quick-turn (Luer lock), Nylon | McMaster-Carr Supply Company | 51525K315 | Cap to prevent silicone from leaking out of mold after injection (Step: Elastomer Mixing) |
| Liquid Silicone Rubber (LSR) 30 - 10:1, Implant Grade | Applied Silicone Corporation | PN40029 | Substitute with the elastomer of your choice. This is the one used for the intravaginal probe (Step: Elastomer Mixing) |
| Syringes (BD), 1 ml Slip-Tip, non-sterile clean, bulk | Cole-Parmer | WU-07945-00 | Syringes for transfering elastomer material (Step: Elastomer Mixing) |
| Syringes (BD), 1 ml Slip-Tip, non-sterile clean, bulk | Cole-Parmer | WU-07945-04 | Syringes for transfering elastomer material (Step: Elastomer Mixing) |
| Syringe, 20 ml, Open Bore, Solid Ring Plunger and Grip | Qosina Corporation | C1200 | Syringes for transfering elastomer material. Open bore is used for very viscous elastomers. (Step: Elastomer Mixing) |
| Needle (BD), Non-sterile Clean with Shields, 18 G x 1.5" Lg., Stainless Steel, BD Bulk | Cole-Parmer | WU-07945-76 | Used for removing air column between syringe plunger and elastomer (Step: Elastomer Mixing) |
| Plastic Cups, 12 Oz., Clear | Safeway | N/A | Used for mixing silicone in THINKY Mixer (Step: Elastomer Mixing) |
| Polyethylene Bag, Open-Top, Flat, 5" Width x 6" Height, 2-MIL Thk. | McMaster-Carr Supply Company | 1928T68 | Used for mixing silicone in THINKY Mixer (Step: Elastomer Mixing) |
| Rubber Band, Latex Free, Orange, Size 64, 3-1/2" L x 1/4" W | McMaster-Carr Supply Company | 12205T96 | Used for mixing silicone in THINKY Mixer (Step: Elastomer Mixing) |
| Parafilm Wrap, 4" W | Cole-Parmer | EW-06720-40 | Used for mixing silicone in THINKY Mixer (Step: Elastomer Mixing) |
| Syringe Barrels with Stoppers, Luer Lock, Air Operated, 50 ml | EWD Solutions | JEN-JG50A-15 | Smaller syringes can be used if less elastomer is required, but make sure it is compatible with Air Operated Syringe Adapter in injection chamber (Step: Elastomer Mixing) |
| Sealant Tape, Pipe Thread, 50' Lg x 1/4" W, 0.0028" Thk, 0.5 G/CC Specific Gravity | McMaster-Carr Supply Company | 4591K11 | Teflon Tape for air-tight seals around at threads (Step: Elastomer Injection) |
| Scalpel Blades, Disposable, No. 22 | VWR | 21909-646 | Used for cutting tubing and demolding (Step: Curing & Demolding) |
| Kimwipes | VWR | 21903-005 | (Step: Curing & Demolding) |
| 2-Propanol, J. T. Baker | VWR | JT9334-3 | (Step: Curing & Demolding) |
| uPrint Plus SE 3D Printer | Stratasys | uPrint Plus SE | Other 3D printers can be used (Step: Mold Design & Production) |
| Screw, Cap, Hex Head, 1/4"-28 , 2-1/2" Lg, 18-8 Stainless Steel | McMaster-Carr Supply Company | 92198A115 | Screws used with nuts to compress mold (Step: Mold Assembly) |
| Nut, Hex, 1/4"-28, 7/16" Wd, 7/32" Height, 18-8 Stainless Steel | McMaster-Carr Supply Company | 91845A105 | Screws used with nuts to compress mold (Step: Mold Assembly) |
| Stud, Fully Threaded, 1/4"-28, 1" Lg, 18-8 Stainless Steel | McMaster-Carr Supply Company | 95412A567 | Threaded-rods can be cut to desired length and are used with nutes to compress mold (Step: Mold Assembly) |
| Planetary Centrifugal Mixer | THINKY USA Inc. | ARE-310 | Mixers are strongly recommended for fine mixing and to reduce degassing time, but hand mixing is fine (Step: Elastomer Mixing) |
| Laboratory Weigh Scale | Mettler-Toledo International Inc. | EL602 | (Step: Elastomer Mixing) |
| Desiccant Vacuum Canister, Reusable, 10-3/4" OD | McMaster-Carr Supply Company | 2204K7 | This desiccator is used for degassing the elastomer (Step: Elastomer Mixing) |
| Custom 3D-Printed Mixer-to-Cup Adapter | N/A | N/A | Modeled in Solidworks CAD and 3D printed (Step: Elastomer Mixing) |
| Tubing, Smooth Bore, 1/4" ID, 1/2" OD, 1/8" Wall Thickness, High Purity Tygon PVC, Clear | McMaster-Carr Supply Company | 5624K51 | Tubing outside of Desiccator (Step: Elastomer Injection) |
| Tubing, Smooth Bore, 3/8" ID, 5/8" OD, 1/8" Wall Thickness, High Purity Tygon PVC, Clear | McMaster-Carr Supply Company | 5624K52 | Tubing to adapt to Air/Vacuum Supply (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Reducer, Straight, Vacuum Barb 3/8" Tube ID X Vacuum Barb 1/4" Tube ID, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 44555K188 | Adapt Tubing outside Desiccator to Tubing leading to Air/Vacuum Supply (Step: Elastomer Injection) |
| Clamp, Hose & Tube, Worm-Drive, for 7/32" to 5/8" OD tube, 5/16" Wd., 316 SS | McMaster-Carr Supply Company | 5011T141 | Used on tubing to create Air/Vacuum-tight seal at junctions (Step: Elastomer Injection) |
| Clamp, Hose, Smooth-Band Worm-Drive, for 1/2" to 3/4" OD tube, 3/8" Wd., 304 SS | McMaster-Carr Supply Company | 5574K13 | Used on tubing to create Air/Vacuum-tight seal at junctions (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Tee, Vacuum Barb 1/4" Tube ID, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 44555K138 | Tee Junction between Vacuum, Three-way T-valve on Desiccator, and Three-way L-valve (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Tee, 1/4 NPT Female X Female X Male, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 50785K222 | Tee Junction between Pressure Gauge, Chamber, and Three-way L-valve (Step: Elastomer Injection) |
| Valve, Ball, Straight, T-Handle, 1/4 NPT Female X Male, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 4082T42 | Three-way L-valve (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Adapter, Straight, Vacuum Barb 1/4" ID Tube X 1/4 NPT Male, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 44555K132 | Adapter for Three-way L-valve-to-Tubing (Step: Elastomer Injection) |
| Saw, Hole, Bimetal. 1-3/8" OD, 1-1/2" Cutting Depth | McMaster-Carr Supply Company | 4066A25 | Used to cut holes in Desiccator for throughwall fittings (Step: Elastomer Injection) |
| Arbor, 9/16" to 1-3/16" Saw, 1/4" Hex | McMaster-Carr Supply Company | 4066A76 | Used to cut holes in Desiccator for throughwall fittings (Step: Elastomer Injection) |
| Arbor Adapter for 1-1/4" Thru 6" Dia Hole Saws | McMaster-Carr Supply Company | 4066A77 | Used to cut holes in Desiccator for throughwall fittings (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Straight, Through-Wall, 1/2 NPT Female, Polypropylene | McMaster-Carr Supply Company | 36895K141 | Throughwall fittings leading to Pressure/Vacuum Gauges (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Adapter, Straight, Reducing, Bushing, Hex, 1/2 NPT Male X 1/4 NPT Female, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 4429K422 | Reducing tube diameter inside the Desiccator to adapt to Air-operated Syringe System (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Adapter, Straight, Reducing, Bushing, Hex, 1/4 NPT Male X 1/8 NPT Female, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 4757T91 | Reducing tube diameter inside the Desiccator to adapt to Air-operated Syringe System (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Adapter, Straight, Vacuum Barb 1/4" ID Tube X 1/8 NPT Female, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 44555K124 | Reducing tube diameter inside the Desiccator to adapt to Air-operated Syringe System (Step: Elastomer Injection) |
| Syringe Adapters, Air Operated, 30/50 ml | EWD Solutions | JEN-JG30A-X6 | Air operated syringe adapter on the inside of the Desiccator; must be compatible with syringes used to hold elastomer (Step: Elastomer Injection) |
| Gauge, Dual-Scale Vacuum, 2-1/2" Dial, 1/4 NPT Male, Bottom Connector, 30" Hg-0, Steel Case | McMaster-Carr Supply Company | 4002K11 | Vacuum Gauge (Step: Elastomer Injection) |
| Gauge, Dual-Scale Vacuum and Compound, 3-1/2" Dial, 1/4 NPT Male, Center Back, 30" Hg-0, 100 PSI, Steel Case | McMaster-Carr Supply Company | 4004K616 | Pressure Gauge leading to Air-operated Syringe System (Step: Elastomer Injection) |
| Oven, Vacuum, Isotemp, Economy | Fisher Scientific | 280A | Standard non-vacuum oven can be used (Step: Curing & Demolding) |
| Solidworks CAD | Dassault Systèmes | Solidworks Research Subscription | Other CAD Software can be used for mold master and mold design (Step: Mold Design & Production) |
References
- Painter, P. C., Coleman, M. M. Essentials of Polymer Science and Engineering. DEStech Publications. , Lancaster, PA. (2009).
- Rosato, D. V., Rosato, M. G., Schott, N. R. Reaction Injection Molding. Plastics Technology Handbook - Volume. 2, 103-139 (2010).
- Cybulski, E. Plastic Conversion Process: A Concise and Applied Guide. , CRC Press: Boca. Raton, FL. (2009).
- Ortiz, H. ernández, J,, Osswald, T. Modeling processing of silicone rubber: Liquid versus hard silicone rubbers. Journal of Applied Polymer Science. 119, 10-1002 (2010).
- Dym, J. B. Injection Molds and Molding: A Practical Manual. , 395, New York, NY. (1987).
- Mueller, T. Stereolithography-based prototyping: case histories of applications in product development. Northcon 95. IEEE Technical Applications Conference and Workshops Northcon. , 305–310, doi:10.1109/NORTHC.1995.485087. , (1995).
- Hilton, P. Rapid Tooling: Technologies and Industrial Applications., 288, Press: Boca. , Raton, Florida. (2000).
- Ahn, S. -H., Montero, M., Odell, D., Roundy, S., Wright, P. K. Anisotropic material properties of fused deposition modeling ABS. Rapid Prototyping Journal. 8 (4), 248-257 (2002).
- Cheah, C. M., Tan, L. H., Feng, C., Lee, C. W., Chua, C. K. Rapid investment casting: direct and indirect approaches via fused deposition modelling. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 23 (1-2), 1-2 (2004).
- Harris, A., Wild, P., Stopak, D. Silicone Rubber Substrata: A New Wrinkle in the Study of Cell Locomotion. Science. 208 (4440), (1980).
- Moisan, M., Barbeau, J., Moreau, S., Pelletier, J., Tabrizian, M., Yahia, L. H. Low-temperature sterilization using gas plasmas: a review of the experiments and an analysis of the inactivation mechanisms. International journal of pharmaceutics. (1-2), 226-221 (2001).
- Etemadi, M., Chung, P., Heller, J., Liu, J., Rand, L., Roy, S. Towards BirthAlert - A Clinical Device Intended for Early Preterm Birth Detection. IEEE Trans Biomed Eng. 10, (2013).
- Etemadi, M., Chung, P., et al. Novel device to trend impedance and fluorescence of the cervix for preterm birth detection. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2013, 176–9, doi:10.1109/EMBC.2013.6609466. , (2013).
- Owen, S. R., Harper, J. F. Mechanical, microscopical and fire retardant studies of ABS polymers. Polymer Degradation and Stability. 64, 449-455 (1999).
- Cassidy, P. E., Mores, M., Kerwick, D. J., Koeck, D. J., Verschoor, K. L., White, D. F. Chemical Resistance of Geosynthetic Materials. Geotextiles and Geomembranes. 11, 61-98 (1992).
- Akay, M., Ozden, S. The influence of residual stresses on the mechanical and thermal properties of injection moulded ABS copolymer. Journal of Materials Science. 30 (13), (1995).
