Prototypage rapide et à faible coût des dispositifs médicaux utilisant 3D Imprimé moules pour injection de liquide

Summary

Nous avons mis au point une méthode à faible coût et le prototypage rapide de liquides dispositifs moulés par injection en caoutchouc élastomère en utilisant les imprimantes modélisation 3D de dépôt fusionnés pour la conception de moules et un dessiccateur modifié comme un système d'injection de liquide.

Abstract

Élastomères biologiquement inertes tels que le silicone sont des matériaux favorables à la fabrication de dispositifs médicaux, mais la formation et le durcissement de ces élastomères par des procédés traditionnels liquide de moulage par injection peut être un processus coûteux en raison de l'outillage et d'équipement. En conséquence, il a toujours été impossible d'utiliser le moulage par injection de liquide à faible coût, des applications de prototypage rapide. Nous avons mis au point une méthode pour la production rapide et à faible coût de liquides dispositifs moulés par injection d'élastomère qui utilise des imprimantes dépôt modélisation 3D fusionnés pour la conception de moules et un dessiccateur modifié comme un système d'injection. Faibles coûts et temps de réponse rapide à cette technique abaisser la barrière à la conception itérative et prototypage appareils élastomères complexes. En outre, les modèles de CAO développés dans ce procédé peuvent être adaptés pour la conception ultérieure moule métallique de l'outillage, ce qui permet une transition aisée à un procédé de moulage par injection classique. Nous avons utilisé cette technique pour fabriquer intravagsondes Inal impliquant des géométries complexes, ainsi que sur le surmoulage de pièces métalliques, en utilisant des outils couramment disponibles dans un laboratoire de recherche universitaire. Cependant, cette technique peut être facilement adapté pour créer des dispositifs d'injection de liquide moulées pour de nombreuses autres applications.

Introduction

Moulage d'injection de liquide (LIM) (aussi connu comme le moulage par injection-réaction) est souvent utilisé pour fabriquer des dispositifs élastomères de élastomères thermodurcissables, mais grande outillage et d'équipement nécessite beaucoup d'investissement initial en capital ^1. Par ailleurs, la MFR peut être techniquement difficile et coûteux à mettre en œuvre en cas de géométrie et les exigences de surmoulage complexe. En conséquence, il est généralement impossible d'utiliser LIM traditionnelle dans l'ultra-faible volume ou avec des motifs de l'appareil à un stade précoce qui engagent souvent des révisions itératives.

La procédure typique pour les matériaux élastomères de moulage par injection consiste à injecter des monomères liquides à des pressions d'environ 150 psi dans un moule en utilisant des machines de moulage spécialisée ^2. Les températures et les pressions sont contrôlées afin d'assurer un écoulement laminaire et empêcher l'air d'être piégé dans le moule ^3. Les matières premières sont généralement des systèmes de durcissement en deux parties, comme remède de platine silicone, tchapeau sont conservés dans des chambres séparées et contrôlées de température avant l'injection. Les deux composants de la matière première sont pompés dans une chambre de mélange à haute pression qui alimente ensuite dans la cavité du moule. Le durcissement est réalisé en présence d'un catalyseur ainsi que des températures d'environ 150 à 200 ° C ^4. Les moisissures sont généralement usinées en acier ou en aluminium selon des tolérances précises pour créer une bonne étanchéité autour de séparation bords ^3,5. Malheureusement, ce procédé est généralement mieux adapté à de plus grands coûts d'outillage de fabrication de grande échelle donné de moule, ainsi que la nécessité de systèmes d'injection et de contrôle de rétroaction spécialisés.

Pour le prototypage rapide de polyuréthane (PU) parties, il est possible d'utiliser la stéréolithographie (SLA) pour créer une maquette de moule et de produire un moule en silicone de caoutchouc ^6,7. Cependant, cette technique ne convient pas pour le surmoulage, car il est difficile d'obtenir un alignement précis des composants surmoulés, comme la silicone est, parconcevoir, pas une structure rigide. En outre, la production de dispositifs à géométrie complexe, telles que les invaginations ou des sections en creux sur, est difficile voire impossible. L'obligation pour les plans de joint de moule complexes et précises et les éléments rigides minces sont le plus souvent incompatibles avec le procédé de moulage liquide en caoutchouc.

Les procédés de prototypage échelle de production ou à un stade avancé ci-dessus sont souvent peu pratique pour un stade précoce du développement de dispositifs médicaux dont quelques dispositifs doivent être produites pour la preuve de concept et de faisabilité dans des études humaines, comme c'est souvent le cas dans le laboratoire universitaire et la mise en place des environnements d'entreprise. Le manque de solutions de rechange signifie souvent que le développement même à un stade précoce entraînerait des coûts élevés, nécessitant de nombreux développeurs de dispositifs pour limiter la fonctionnalité de l'appareil ou mettre le développement en attente tandis que les fonds supplémentaires sont soulevées. Cela contribue à un ralentissement considérable du processus d'élaboration depuis une grande fraction des dispositifs médicaux re la mise en œuvre de cahier de fonctions complexes. Il est également difficile de financer le développement coûteux de ces dispositifs, car les données de preuve de concept est souvent pas encore établie. Nous avons rencontré ce barrage dans un projet récent dans ce laboratoire, qui portait sur le développement d'une sonde intravaginale de silicone avec des capteurs optiques et électriques surmoulés qui nécessitaient une pointe en forme de cuvette pour se conformer à la géométrie du col spécifiés. Le processus décrit dans cet article documente notre tentative de contourner ce cercle vicieux et atteindre rapidement la preuve de concept pour les dispositifs médicaux LIM.

La technique de la figure 1 déconstruit le processus LIM en 5 activités principales: (1) conception de moules et de production, (2) l'assemblage de moule (3) élastomère de mélange, (4) d'injection d'élastomère, et (5) élastomère durcissement et démoulage.

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.. Figure 1 Présentation du protocole de Présentation du protocole, ce qui implique: (1a) la création d'un moule à l'aide des outils de conception assistée par ordinateur, (1b) Impression 3D les pièces du moule, (2) l'assemblage des pièces du moule à l'aide de tiges et des vis filetée, ( 3) le mélange d'élastomère liquide et de le charger dans une seringue (4), l'injection de l'élastomère liquide dans le moule en utilisant un dessiccateur modifié, (5a) le durcissement de l'élastomère dans une étuve à température contrôlée, et (5b) démouler le dispositif d'élastomère durci de les pièces de moule.

conception de moules implique le développement d'un maître de la moisissure dans la conception assistée par ordinateur (CAO), la soustraction du maître de moule d'un bloc solide et la définition des lignes de séparation de moule. morceaux de moisissures sont créés, puis assemblés à l'aide des vis, des tiges, et les noix avec des composants surmoulés positionnés dans la cavité du moule. Élastomère mixing consiste à combiner les parties A et B de la matière première et de dégazage pour éliminer les espaces vides potentiels dans le matériau. Ensuite, l'injection de l'élastomère implique remplissage commandé par la pression de la cavité de moule, suivi par le durcissement en élastomère dans une étuve à température contrôlée pour assurer la reticulation chimique des chaînes polymères.

Briser le processus de moulage par injection dans ces étapes nous permet de renoncer à l'équipement de LIM traditionnelle en faveur des alternatives à faible coût. Par exemple, au lieu de l'usinage d'un moule de métal ou de coulée d'un moule en caoutchouc de silicone à partir d'un maître du moule, les moules réalisés à partir du protocole décrit dans ce manuscrit ont été créées à partir de l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) plastique en utilisant une modélisation condensé dépôt (FDM) 3D ^8,9 de l'imprimante. Par rapport à la construction de moules métalliques ou des moules SLA, FDM est généralement un processus moins coûteux et plus rapide. Moules assez complexes peuvent être imprimés rapidement sur une imprimante 3D en interne, ou à peu de frais produits par l'une des nombreuses contrat printin 3Dservices de g disponibles. Par exemple, un huit pièces 3D imprimé moule complexe a été utilisé pour lancer la sonde intravaginale démontré dans la section des résultats représentatifs et représenté dans les figures 14 et 15. Toutes les pièces pour ce moule peuvent être imprimées en environ 1,5 jours sur une imprimante 3D en interne. Les délais d'exécution pour moules simples peuvent être de quelques heures. La longueur totale du temps nécessaire au prototype d'un dispositif utilisant les imprimantes FDM 3D pour créer des moules est similaire au temps nécessaire pour jeter un moule en caoutchouc de silicone et de créer un prototype de polyuréthane. Cependant, en utilisant des imprimantes FDM 3D pour créer des moules permet plusieurs choses qui ne peuvent pas facilement être accompli en utilisant un moule en silicone: (1) de nombreux élastomères thermodurcissables peuvent être utilisés à condition que le moule imprimé en 3D peut tolérer les températures de cuisson nécessaires, (2) des géométries complexes peut être créé avec l'utilisation de beaucoup de différents morceaux de moules et des lignes de séparation, et (3) l'utilisation de pièces de moule rigides permet précis et reproductiblesble alignement de composants surmoulés au sein de la cavité du moule.

Au lieu d'utiliser une machine traditionnelle LIM, qui combine le mélange, l'injection et le durcissement, il est possible d'utiliser un mélangeur de laboratoire pour assurer un mélange homogène, un dessiccateur modifié pour l'injection, et un four à température contrôlée norme pour le durcissement. Le système d'injection a été créé en utilisant des composants hors de l'étagère et implique l'addition d'une ligne d'alimentation en pression positive dans le dessiccateur qui se connecte à une seringue remplie d'élastomère mixte. Chambre pressurisation en haut dessiccateurs banc est généralement contrôlé par une vanne à trois voies entre les chambres, une ligne d'alimentation de vide, et l'atmosphère. Le dessiccateur modifié ajoute une ligne d'alimentation en pression positive d'alimentation à l'arrière d'un piston de la seringue. Cela permet la création d'une différence de pression de 40 à 50 psi qui est suffisante pour l'injection de matériau liquide dans la cavité du moule.

Cette technique nous a permis de producteursCE silicone intravaginaux sondes avec capteurs optiques et électriques surmoulés pour recueillir la preuve de concept de données pour une étude de phase I des essais cliniques. Silicone a été choisie en raison de la nécessité d'une inertie biologique, ainsi que l'aptitude à stériliser avec une variété de procédés ^10,11. En outre, le dispositif a nécessité une géométrie en forme de coupelle complexe et non conventionnelle à la pointe de la sonde où les capteurs sont situés à l'interface avec le col de l'utérus. Sans l'utilisation de la technique décrite, il aurait été un processus beaucoup plus long et coûteux à produire ces dispositifs. Cette adaptation du processus LIM réduit les exigences de coûts et de l'équipement par rapport à la méthode traditionnelle de la MFR, ce qui rend pratique pour adopter une approche rapide et itératif de conception de dispositifs élastomères.

Protocol

Ce protocole décrit l'utilisation de la terminologie et des fonctions spécifiques dans le logiciel SolidWorks utilisé pour conception de moules et les étapes de la production, bien que d'autres logiciels peuvent également être utilisés pour obtenir le même résultat.

1. Conception de moules et de la production

1. Concevoir un moule maître à l'échelle en utilisant la conception assistée par ordinateur (CAO). Des procédures spécifiques dans la conception de maître de moule varie en fonction de la géométrie spécifique du dispositif en élastomère désiré. Ceci et les étapes ultérieures illustre les principales étapes qui aboutissent à un maître et moule la conception du moule spécifique qui ressemble à peu près le dispositif de sonde intravaginale représenté dans la section des résultats représentatifs.
   1. Pour définir l'extrémité de la sonde, créer une esquisse 2D dans le plan droit qui spécifie des limites internes et externes d'une section transversale radiale de la géométrie en forme de coupe similaire à la figure 2A. Utilisez l'outil de croquis "Smart Dimension"de définir les cotes d'esquisse. S'assurer que toutes les géométries sont bien limitées en ajoutant relations suffisantes entre les éléments de l'esquisse. Lorsque vous avez terminé, quittez l'esquisse.

   
   Figure 2. CAO 2D Croquis. A) esquisse 2D qui peut être radialement tourné autour de l'axe Y pour produire une caractéristique en forme de coupe similaire à celle de l'appareil de sonde intravaginale. B) en forme de larme esquisse 2D qui peut être extrudée hors de l'avion dans un prisme comme la structure qui constitue la poignée du dispositif de sonde intravaginale. C) Un exemple de croquis qui crée deux zones dans la section transversale radiale de la région de la caractéristique en forme de coupe du moule. Coupes tournaient sélective de la Région 1 ou zone 2 autour de l'axe Y donneront différentes pièces du moule.

   2. Utilisez la fonction «Bossage / Base" à tourner le croquis 2D 360 ° sur l'axe Y pour produire une fonction 3D qui ressemble à une tasse. Contours et / ou régions de l'esquisse peuvent être sélectionnés individuellement à tourner sélectivement les zones souhaitées de l'esquisse à chaque invocation de la fonction «Bossage / Base".
   3. Pour définir la poignée de la sonde, créer une esquisse 2D dans le plan haut qui spécifie les limites extérieures d'une section transversale de la géométrie en forme de goutte-like analogue à la figure 2B. Lorsque vous avez terminé, quittez l'esquisse.
   4. Utilisez la fonction "Base / Bossage extrudé" pour extruder contours et / ou des régions choisies de l'esquisse 2D dans la direction Y. Les extrusions peuvent être extrudés dans les deux directions Y positifs et négatifs et peuvent aussi être spécifiés pour début / fin à plans spécifiés, des surfaces ou de décalages. Spécifiez l'extrusion de commencer à la base de la géométrie en forme de coupe et s'étendre à distance l'ouverture de la géométrie de la coupelle.
2. Dans un fichier CAO séparée, dessiner un corps solide prisme rectangulaire qui est assez grand pour envelopper le maître du moule.
   1. Pour définir le prisme rectangulaire, créer un rectangle dans une esquisse 2D dans le Top Plane. Assurez-X-dimension du rectangle est plus grande que la plus large du maître géométrie du moule dans la direction X-et Y-dimension du rectangle est plus grande que la plus large du maître géométrie du moule dans la direction Y. Lorsque vous avez terminé, quittez l'esquisse.
   2. Utilisez la fonction "Base / Bossage extrudé" pour extruder la région délimitée par le rectangle dans l'esquisse 2D dans la direction Y. S'assurer que la longueur d'extrusion est plus longue que la plus longue maître géométrie du moule dans la direction Y.
3. Combiner le moule maître et le prisme rectangulaire pour former le négatif du moule.

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Figure 3. Création de la moisissure dans les CAD. Dessins de CAO du maître de moule (à droite) et moule négatif (à gauche) pour un dispositif de sonde intravaginale est représenté. Le négatif du moule est créée par la soustraction de la géométrie du moule maître à partir d'un prisme rectangulaire et finira par être divisé en deux ou plusieurs pièces et de devenir un moule fonctionnel.

3. 1. Importez le maître de moule dans le fichier CAO avec le prisme rectangulaire. Aligner le maître du moule de telle sorte qu'elle est centrée et complètement enfermée à l'intérieur du prisme rectangulaire.
   2. Utilisez la fonction "Combiner" caractéristique et sélectionnez l'option "Soustraire" type d'opération pour créer la cavité du moule (figure 3).
   3. Si vous utilisez une imprimante basse résolution 3D (la plupart des imprimantes 3D FDM), notez que la plupart des petites fonctionnalités peuvent ne pas être imprimés, ils sont sous la taille minimale de fonction de la machine. Les coins et les bords Ainsi, pointues devraient êtrearrondi en utilisant soit "Filet" ou "chanfrein" puisque ces caractéristiques sont trop fines pour l'imprimante à résoudre.
      Remarque: Si l'on désire surmoulage, une partie de la cavité de moule doit être conçu de telle sorte que le composant surmoulé peut être positionné et contraint à l'intérieur de la cavité du moule. Ceci peut être réalisé en définissant les parties du moule pour fournir des guides d'alignement sur ​​le composant surmoulé (Figure 4).

Figure 4. Conception de repères d'alignement dans le moule. Éclatée dessin CAO de la base de moule, la fibre optique tubulaire, et des composants d'électrode. Le tube et les électrodes de l'optique des fibres doivent être positionnées avec précision et surmoulés pour produire une sonde intravaginale. Les guides d'alignement sont conçus dans le fond de moule pour permettre à ces composantsrester en place tandis que l'élastomère liquide est injecté dans la cavité du moule.

4. Définir des lignes de séparation, qui coupe le moule en plusieurs morceaux, et des trous de passage pour les tiges filetées et de vis pour maintenir les pièces de moule ensemble (figures 5 et 6). Placement précis des lignes de séparation et de tige des trous de passage sont fonction de la disposition relative des unes aux autres à l'intérieur de la géométrie de la cavité du moule.

. Figure 5 Mold:. Vue éclatée éclatée dessin CAO de l'ensemble de moule fini pour le dispositif de sonde intravaginale. La géométrie de la cavité de moule non seulement spécifie les géométries externes du dispositif intravaginal finale de la sonde, mais fournit également des points d'ancrage et de positionnement pour les composants destinés à être surmoulés. Plus précisément, le moulela géométrie de base et les pièces supérieures gauche et droite supérieures aligner le tube de fibre optique, et le fond de moule fournit des encarts pour aligner les électrodes sur le dispositif final.

. Figure 6 Mold:. Vue assemblé dessin CAO de l'ensemble de moule fini pour le dispositif de sonde intravaginale. Élastomère liquide sera injecté dans la grille et à remplir la cavité du moule avant de s'écouler dans le réservoir de trop-plein dans la partie supérieure. Évents allant de la cavité du moule vers le réservoir de trop-plein sont conçues avec soin dans les pièces d'alignement du moule au sommet.

4. 1. Les lignes de partage sont généralement choisies de façon à générer des symétries bilatérales ou radiales. Ils doivent être définies pour éviter surplombant l'autre dans la direction du moule s'ouvre, en veillant à ce que un élastomère complètement durci device intérieur de la cavité peut être retiré du moule.
      1. Créer une ligne de séparation bilatérale en définissant une esquisse 2D rectangulaire dans le plan droit qui s'étend depuis la base de la géométrie de la coupelle à la partie supérieure de la poignée de la sonde. La largeur du rectangle doit être supérieure à la largeur de bout en bout du moule.
      2. Utilisez la fonction "Enlèv" sur le croquis et spécifier une coupe vers la direction X négative pour obtenir une partie. Spécifiez une coupe vers la direction X positive à céder l'autre partie formée par la ligne de séparation bilatérale.
      3. En "réprimer" la fonction "Enlèv" qui vient d'être créé. Les fonctionnalités peuvent être supprimées ou non supprimées pour cacher ou révéler leurs effets à la géométrie de travail CAO. Basculement sélectif d'une combinaison de "Enlèv" ou "fonctions de révolution Cut" sera ensuite utilisée pour isoler chaque partie du moule.
      4. Créer une radialement sLa ligne de séparation ymmetric pour isoler les pièces du moule dans la partie en forme de coupe de la cavité du moule par la définition d'une esquisse 2D dans le plan droit. Un côté de l'esquisse doit suivre l'axe Y, tandis que les autres bords de l'ébauche doivent s'étendre au-delà des bords du moule, dans la partie radialement symétrique du moule. Cette ébauche doit aussi avoir des lignes ou des courbes qui traversent les régions internes dans la section transversale radiale de la géométrie en forme de coupelle, définissant deux régions ou plus dans la section transversale radiale comme représenté sur la figure 2C.
      5. Utiliser une fonction "de révolution Cut" sur le croquis, la sélection des régions spécifiques définis par l'esquisse à supprimer des parties du moule qui ne sont pas souhaitée dans la partie isolée. Régions non sélectionnées de l'esquisse resteront, ce qui donne la partie souhaitée, après la découpe de révolution est terminée.
         Remarque: Si surmoulage est souhaitée, les lignes de partage devraient également veiller à ce que le composant surmoulé peut être positionné facilement dans le moule pré-injection et également retiré de la post-cuisson du moule.
   2. Définir des trous de passage pour le moule, soit en utilisant la fonction «Assistant Hole» ou en définissant des croquis 2D circulaires dans des plans perpendiculaires à la surface, puis en appliquant la fonction "Couper extrudé" à ces croquis (figures 5 et 6). Créer des trous de passage en utilisant une taille de trou de dégagement standard, qui correspond à la taille de la tige ou une vis filetée standard utilisé.
5. Définir une grille dans le moule, soit en utilisant la fonction «Assistant Hole» ou en définissant des esquisses 2D dans des plans perpendiculaires à la surface et l'application de la fonction "Couper extrudé" à ces croquis puis (figures 5 et 6). La porte fournit un point d'entrée de l'élastomère pour être injecté dans la cavité du moule et devrait typiquement être située vers le fond de la cavité du moule.
6. Définir un ou plusieurs évents dans le mold soit en utilisant la fonction «Assistant Hole» ou en définissant des esquisses 2D dans des plans perpendiculaires à la surface, puis en appliquant la fonction "Couper extrudé" à ces croquis (figures 5 et 6). Vents permettent excès élastomère de s'écouler de la cavité du moule une fois qu'il est entièrement plein afin d'éviter l'accumulation de pression. Typiquement, le meilleur endroit pour le placement d'évacuation est près du sommet du moule dans une zone qui mène à un réservoir vide pour permettre à débordement élastomère à la piscine.
7. Faire en sorte que l'épaisseur de paroi partout dans le moule est d'au moins 1 à 1,5 cm si plastique ABS est utilisé pour les moules. Les murs doivent être suffisamment rigides qu'ils ne seront pas sensiblement se déformer ou s'affaisser lorsque pièces du moule sont protégées par des contraintes de compression de vis et de tiges filetées.
   Remarque: l'épaisseur de la paroi en excès ou non-charge murs porteurs peuvent être enlevés si on le désire pour accélérer l'impression en 3D des pièces de moule. En outre, des parois plus minces et la addition de sections évidées réduira la quantité totale de matière utilisée et le coût associé de ce matériau. Soyez conscient que certaines imprimantes FDM vont le faire par défaut et peuvent prouver à affaiblir les murs plus que souhaité.
8. Pour chaque pièce de moule que l'on souhaite, supprimer ou annuler la suppression de "Cut extrudé" respectif ou caractéristiques "de révolution Cut" pour isoler la partie individuelle du moule. Enregistrez chaque pièce de moule dans un fichier. STL ou type de fichier compatible avec l'imprimante 3D utilisée. Assurer la résolution de maillage souhaité est sélectionné.
9. Chargez les fichiers STL. Dans l'imprimante 3D. Imprimer les pièces du moule et attendre jusqu'à ce que le travail est terminé.
10. Retirez tout matériau d'appui sur les pièces du moule après avoir terminé l'impression.
    Remarque: les imprimantes 3D varient dans leur résolution d'impression avec des pièces FDM-imprimé ayant généralement la résolution pire que parties SLA-imprimés. La rugosité de surface peut être réduite après une partie a été imprimée en 3D soit par ponçage oupar un traitement de dissolution chimique de lumière tel que décrit dans la section de travail.

2. Ensemble de moule

1. Ramener les pièces de moule ensemble pour former la cavité du moule tout en alignant les trous traversants. Diapositive tiges ou vis filetés dans les trous de passage.
   1. Facultatif: Si surmoulage, positionner les composants à surmoulés dans la cavité du moule lors de l'assemblage des pièces de moule (figure 7). Si l'on craint des composants surmoulés déplacent à l'intérieur de la cavité pendant l'injection de l'élastomère, une petite quantité de silicone RTV adhésif peut être utilisé pour fixer temporairement le composant et faiblement à l'intérieur de la cavité du moule. Attendre 15 min pour la colle silicone RTV pour guérir.

Figure 7. Alignement des composants surmoulé. A) </ Strong> moule partiellement assemblé représentant l'alignement de deux tubes en acier inoxydable, une petite carte de circuit imprimé, et six électrodes dans la cavité du moule. Morceaux de positionnement de moule à la tête de la moule avec invaginations dans la base de moule contraignent physiquement mouvement de tous les composants lors de l'injection d'élastomère. B) vue Zoom du fond de l'alignement des composants à proximité de la base de moule.

2. Fournir une compression ferme sur le moule à l'aide d'écrous à chaque extrémité des tiges filetées. Un deuxième écrou à chaque extrémité assurera les écrous sont bien en place et ne se desserrent pas prématurément. Si vous utilisez des moules en plastique veiller à ce que les écrous sont bien en place, mais pas trop serrés, pour éviter la déformation du moule.
3. Facultatif: Sceller avec du silicone RTV lacunes et attendre 15 min pour guérir. Cela n'est nécessaire que si les moules basse résolution telles que celles produites par FDM sont utilisés. Résolution limitée et tolérances pauvres sur les lignes de séparation de moule peuvent créer unwalacunes NtEd. Sinon, lissage de surface, comme expliqué dans la section de discussion peut être utilisé pour améliorer montage de lignes de séparation.
4. Facultatif: Appliquez le démoulage de la cavité du moule pour faciliter le démoulage. Cependant, cette volonté manteau de l'appareil final avec démoulage des produits chimiques.
5. Créez un coureur ou coulée à conduire dans la porte de moule.
   1. Insérer un adaptateur de barbillon-à-luer-lock mâle dans la porte de la cavité du moule. Assurer un ajustement serré.
   2. Connectez-le à la tubulure de barbe-à-femelle adaptateurs luer-lock à chaque extrémité. L'adaptateur Luer femelle exposée à l'extrémité distale du tube sera finalement s'adapter à une seringue de 50 ml avec embout mâle de Luer-Lok.

3. Chambre d'injection

1. La chambre d'injection est un dessiccateur modifiée hors de l'étagère et doit être créé avant élastomère mélangent puisque le temps de travail des deux parties après mélange des élastomères est limité. Figure 8 représente l'utilisation de l'chambre d'injection dans le processus d'injection.

Figure 8. Processus d'injection d'élastomère. D'animation qui représente la première des modifications à un dessiccateur de laboratoire standard pour créer la chambre d'injection, puis décrit la manipulation des pressions pour injecter élastomère liquide à partir d'une seringue dans un moule. S'il vous plaît cliquer ici pour voir cette vidéo.

La figure 9 est un schéma qui explique comment modifier le dessiccateur pour créer la chambre d'injection terminée.

Figure 9. Crmanger le Injection Injection Chambre Chambre. après modification de dessiccateur est terminée. Étapes correspondant à la procédure sont marqués sur la figure.

Voir la Figure 10C et 10D de la chambre d'injection utilisé pour la fabrication de la sonde intravaginale.

1. 1. Percez deux trous dans le couvercle supérieur de la paroi de la chambre de couvercle de dessiccateur.
   2. Dans les deux trous installer un vide nominale à travers les murs raccord de tuyau qui traverse la paroi de couvercle déshydratant et crée un joint.
      Note: Utiliser du ruban PTFE ou tout autre type de produit d'étanchéité sur les composants avec les connexions de raccord de tuyauterie pour assurer des joints étanches à l'air. Utilisez colliers de serrage sur les adaptateurs de tubes / raccords cannelés pour renforcer l'étanchéité et empêcher les tubes de glisser.
   3. Installer un manomètre à vide à l'extérieur du couvercle pour surveiller la pression de la chambre. Ceci est obtenu en connectant le manomètre à vide à travers l'une des parois accessoires de tuyauterie avec p vide classéipe et accessoires de tuyauterie.
   4. Installer un adaptateur de seringue à air comprimé sur le côté interne du couvercle à l'autre à travers la paroi d'ajustement de tuyau. Ceci est réalisé en connectant l'adaptateur de la seringue à la conduite à travers les murs raccord avec tuyau vide nominale et accessoires de tuyauterie.
   5. Sur le côté externe de la même à travers les murs raccord de tuyau qui a l'adaptateur de seringue à air comprimé, relier un classé tee pipe de vide approprié. Sur une branche de la conduite de raccord en T, brancher un manomètre pression / dépression composé de pression de la ligne d'injection de surveillance. Sur l'autre branche, connecter un vide classé à trois voies L-vanne.
   6. Branchez une branche de la trois voies vanne en L à une longueur de tube menant à une source de pression d'air positive à l'aide de tuyaux et raccords de tubes. Laissez l'autre branche de la trois voies vanne en L sans lien pour le moment.
   7. La plupart des dessiccateurs ont un à trois voies T-vanne intégrée sur la paroi de la chambre. Ajouter tube reliant une branche de cette vanne à unraccord en T du tube. L'autre branche de la vanne restera sans rapport et exposé à l'atmosphère à des fins de ventilation pression de la chambre.
   8. Raccorder une branche du raccord en T de tube à une longueur de tube relié à une source de vide. Branchez l'autre branche du tube de raccord en T à trois voies L-vanne branche ouverte de l'étape 3.1.5 en utilisant une longueur de tube et tuyau vide nominale et accessoires de tuyauterie.

4. Mélange élastomère

1. Déterminer le volume approximatif de l'élastomère désirée en examinant le volume du maître fichier CAO de moule. Augmenter le volume de 5% pour tenir compte de la perte d'élastomère lors du transfert entre les conteneurs dans les étapes à venir. Calculez le montant de la partie A et la partie B de l'élastomère nécessaire sur la base du fabricant suggéré rapport de mélange.
2. Placez une tasse en plastique jetable sur une balance et tarer. Verser la partie A et la partie B de l'élastomère dans le plasti jetablec tasse. Tout colorant ou additif doit également être ajoutés à cette étape.
3. Sceller l'ouverture de la tasse en le tirant un sac en plastique au-dessus et d'étanchéité avec 3-4 bandes de caoutchouc.
4. Mélanger pendant 2 minutes avec un mélangeur centrifuge pour assurer un mélange homogène. Si un réglage de dégazage est disponible, mélanger 1-2 min sur le réglage de dégazage. Si un mélangeur centrifuge n'est pas disponible, mélange à la main peut être utilisé, mais peut introduire plus d'air dans le mélange.
5. Préparer la seringue d'injection d'élastomère à l'aide d'un capuchon Luer-lock femelle pour sceller le fond d'une seringue de 50 ml avec embout mâle de Luer-Lok. Fixez le joint avec du Parafilm et une bande de caoutchouc.
6. Transférer l'élastomère à partir de la coupelle en plastique dans les 50 ml seringue Luer-Lok. Si élastomère est accroché sur les murs de la tasse en plastique, utiliser les grandes lignes de balayer élastomère résiduelle qui est accroché sur les murs de la tasse en plastique. Éviter de nombreuses petites touches afin de réduire l'introduction d'air dans le mélange.
7. Option: Degas l'élastomère après le transfert dans la seringue dans le mélangeur centrifuge. Cela peut aider à accélérer le processus de dégazage décrit dans l'étape 3.8.
   1. Sceller le côté arrière ouvert du 50 ml de Luer-Lok par seringue avec du Parafilm et une bande de caoutchouc.
   2. Mélanger avec les dégazer réglage pendant 30 secondes pour accélérer le processus de dégazage.
      Remarque: mélangeurs centrifuges peuvent ne pas avoir un adaptateur approprié pour la tenue seringues de 50 ml. Cette étape peut nécessiter la conception d'un adaptateur personnalisé pour le mélangeur centrifuge, ce qui peut être fait dans la CAO 3D et imprimé.
   3. Une fois terminé, retirez le Parafilm et bande de caoutchouc à l'arrière de la seringue.
8. Placer la seringue avec le côté arrière ouvert dans un dessiccateur et dégazer pendant environ 30 min ou jusqu'à ce que des bulles dans l'élastomère sont éliminées. Prenez soin de considérer le temps de travail de l'élastomère utilisé; élastomères de faible viscosité seront également dégazer plus rapidement. Ensuite, retirer la seringue du dessiccateur. </ Li>
9. Placer piston de la seringue dans la face arrière de la seringue tout en enlevant l'air emprisonné.

Figure 10. Élastomère de mélange et d'injection. A) Après l'élastomère liquide est mélangé et dégazé, un piston de la seringue est insérée dans la seringue. Air entre le piston et l'élastomère est éliminé à l'aide d'une aiguille de seringue lorsque le plongeur est inséré. B) La seringue avec l'élastomère est fixé au moule à la porte par l'intermédiaire de raccords luer-lock. C) La chambre d'injection est modifié dessiccateur qui peut générer au moins 40 à 50 psi de pression à travers le piston de la seringue à l'aide d'un vide et d'alimentation en pression d'air positive. D) de moule après l'injection de l'élastomère à l'aide de la chambre d'injection.

9. (Figure 10A).
   1. Avancer l'aiguille de seringue et piston de la seringue, si nécessaire jusqu'à ce qu'il n'y a pas de colonne d'air visible entre le piston de la seringue et de l'élastomère. Il est acceptable si de petites quantités d'élastomère se faufiler passé le bord d'étanchéité du piston.
   2. Retirez l'aiguille de la seringue.

5. Elastomer Injection

1. Retirer le bouchon Luer femelle sur la seringue contenant un élastomère prête pour l'injection et de connecter l'extrémité de la seringue Luer-lock mâle de l'adaptateur luer-lock femelle exposée sur le moule assemblé (figure 10B).
2. Fixer la seringue adaptateur d'air fonctionnant sur le côté arrière de la seringue de 50 ml avec lu mâlepointe er-serrure.
3. Placer à la fois le moule et la seringue fixée dans la chambre d'injection. À ce stade, la chambre d'injection doit ressembler à la figure 11.

Figure 11 Injection élastomère:. Début chambre d'injection représentée au début du processus d'injection de liquide d'élastomère de caoutchouc.. Les deux côtés du piston de la seringue sont exposés à la pression ambiante.

4. Placer le couvercle sur la chambre d'injection, assurant une fermeture hermétique qui est formée.
5. Tirer l'ensemble du système à l'intérieur de la chambre d'injection à un vide.

Figure 12. ÉlastomèreInjection:. Moyen Fermeture de la vanne trois voies à proximité du fond de la chambre d'injection des joints d'installation et permet aux deux côtés du piston de la seringue d'être tiré à une pression négative.

5. 1. Tourner les deux vannes à trois voies sur la chambre d'injection de sorte que la source de vide est en continuité avec la chambre de dessiccateur et la colonne d'air derrière le piston de la seringue.
   2. Tirez lentement le vide jusqu'à environ -14.5 psi est atteint (figure 12). Laisser le vide sur de maintenir cette pression. Élimination de l'air permet d'éviter l'accumulation de bulles dans la cavité du moule et de réduire les espaces vides à l'intérieur du dispositif en élastomère.
6. Pousser une pression positive à l'arrière du piston de la seringue.

. Figure 13 élastomère injection:End. Tournage de la vanne à 2 voies dans la partie supérieure de la configuration permet une application d'une pression d'air positive derrière le piston de la seringue, la génération d'au moins 40-50 psi.

6. 1. Tourner à trois voies L-soupape pour rompre la continuité entre la source de vide, tout en établissant une connexion entre l'alimentation positive de l'air sous pression et le côté arrière du piston de la seringue.
   2. Peu à peu, intensifie la pression positive de l'alimentation en air au moins jusqu'à 25-35 psi est atteint (figure 13). Des pressions plus élevées sont possibles en fonction de la force des connexions tubulaires utilisés sur l'appareil de la chambre d'injection.
   3. Attendre jusqu'à ce que le piston de la seringue a atteint le fond de la seringue jusqu'à ce que l'élastomère ou s'écoule hors des orifices de moule. Ceux-ci indiquent l'injection est terminée.
7. Retour de la chambre d'injection à la pression atmosphérique.
   1. Éteignez vide et fournitures de pression d'air positive.
   2. Tourner progressivementles trois voies L-vanne reliée à l'adaptateur de seringue à air comprimé en arrière de sorte qu'il est fermé à l'alimentation en air et ouvert à la source de vide. Cela devrait purger toute la pression positive.
   3. Tourner le T-vanne à trois voies pour évacuer la pression résiduelle dans la chambre à la pression atmosphérique.
8. Retirer le moule et se préparer à élastomère durcissement.
   1. Ouvrez la chambre et retirer le moule.
   2. Détachez la seringue adaptateur d'air fonctionnant à partir de l'arrière de la seringue.
   3. Détachez la seringue ainsi que le tube avec deux adaptateurs luer-lock barbe-à-femelle.
   4. Placer un capuchon Luer femelle sur l'embout mâle de l'adaptateur exposé barbillon-à-luer-lock mâle qui est fixée à la porte de moule pour empêcher l'élastomère de s'écouler hors de la cavité du moule.

6. Élastomère durcissement et démoulage

1. Placer le moule dans un four à température contrôlée et à durcir l'élastomère. Consultez élastomère spécifications du fabricant de déterminer le temps de durcissement et la température. Le mélange de silicone pour la sonde intravaginale être démontrée est durci à 70 ° C pendant 5 heures.
2. Une fois élastomère est durci, retirer le moule du four.
3. Démouler le dispositif élastomère complètement durci.
   1. Retirer les écrous et tiges filetées ou de vis du moule.
   2. Facultatif: Si adhésif silicone RTV a été utilisé pour sceller les trous sur les bords de séparation, utiliser un scalpel pour couper doucement dans l'adhésif silicone RTV afin que les bords d'adieu peuvent être séparés.
   3. Utiliser un scalpel pour couper et séparer le dispositif de matériau élastomère supplémentaire à la porte ou la grille. Utiliser un scalpel pour couper toute bavure qui s'est formée sur les bords de séparation de moule.
4. Nettoyer les moules avec des lingettes et des solvants non destructifs tels que l'alcool isopropylique.

Representative Results

Le moule et la sonde intravaginale dans les figures 14 et 15 montre des résultats représentatifs de la procédure présentée dans cet article.

Figure 14. Mold entièrement assemblé. Moule pour le dispositif de sonde intravaginale Entièrement assemblé.

Figure 15. Intravaginale sonde périphériques. Dispositif de sonde intravaginale final. A) Vue de face de la pointe en forme de coupe de l'appareil. B) Vue de côté du même dispositif. La structure en forme de cuvette se compose de six électrodes en titane surmoulés ainsi que d'un tube en acier inoxydable qui agit comme une female logement pour une sonde à fibres optiques.

Utilisation particulière de ce dispositif est décrit dans Etemadi et al ^12,13. Le moule utilisé pour créer la sonde intravaginale a été fabriqué à partir de matériau ABS430 aide d'une imprimante 3D Dimension uPrint plus. Un moule pour la sonde intravaginale nécessaire environ 1 bobine de matériau ABS430 au prix de 140 $ par bobine. Il a fallu environ 1,5 jours pour imprimer tous les huit pièces du moule.

Une qualité médicale en deux parties cure de platine silicone conçu pour les applications LIM (PN40029) a été utilisé dans cette application. Surmoulé en silicone en vrac sont personnalisés tubes en acier inoxydable, d'un câble USB modifié, plusieurs fils et électrodes en titane, qui ont été maintenus en place pendant l'injection de silicone par alignement soigneusement conçu et géométries de positionnement dans le moule. L'un des tubes est exposée à la base de la structure en forme de coupe sur la sonde intravaginale et a une fenêtre en verre sur l'extrémité du tube pour agircomme un réceptacle femelle pour un faisceau de fibres optiques utilisé pour les mesures optiques. C'est la seule option externe qui a été ajouté après le silicone a été guéri et démoulé en utilisant le processus documenté.

Les résultats spécifiques peuvent varier selon la géométrie souhaitée et si surmoulage est nécessaire ou non. La sonde intravaginale démontre que la création de géométries complexes telles que la structure en forme de coupe mince est possible avec les imprimantes 3D FDM, si géométries simples seraient probablement besoin de moins de pièces moulées, moins de matériau de moule, et serait plus rapide à l'impression 3D. L'utilisation de plus haute résolution technologie d'impression 3D comme SLA peut être en mesure de fournir une résolution plus élevée, des géométries plus fines, et les finitions de surface supérieures qui peut éliminer la nécessité de terminer manuellement moules. Selon la technique décrite, surmoulage de nombreux composants différents peut être effectuée tant que la conception du moule est mis en œuvre avec soin.

Discussion

De toutes les étapes décrites, conception de moules attention est la plus critique pour le succès. Le maître du moule doit être créé comme un corps solide avec des géométries externes égal au dispositif final. Ces géométries doivent être ajustés pour tenir compte de tout retrait du matériau en raison de l'élastomère choisi ainsi que la résolution et les tolérances de l'imprimante 3D. Le placement des lignes de séparation du moule et des trous de passage pour les tiges et les vis filetées sont dépendants l'un de l'autre. Ajout de lignes de séparation augmente le nombre de degrés linéaires et de rotation de la liberté de l'ensemble de moule. Des trous traversants et des tiges filetées et de vis agissent pour contraindre ces mêmes degrés de liberté. Le moule doit être conçu de telle sorte qu'il limite les degrés linéaires et de rotation de liberté lorsqu'il est complètement assemblé, tout en permettant l'enlèvement d'un dispositif d'élastomère complètement durci quand les tiges contraignantes et des vis filetées sont retirées. Si l'élastomère durci est relativement déformable élastiquement, de lignes de séparation peut être définie comme tchapeau comporte un surplomb autre légèrement depuis le dispositif complètement durci peut être poussé ou tiré de morceaux de moules. Si les composants surmoulés sont souhaitées, la conception du moule doit également fournir des fonctionnalités de positionnement pour limiter le mouvement des composants surmoulés dans un moule entièrement assemblé. lignes de joint de moule doivent être choisis avec soin pour réduire au minimum le nombre de pièces de moule qui sont nécessaires pour produire le dispositif d'élastomère désiré. Minimiser le nombre de pièces de moule et de lignes de séparation diminue le risque de formation de bavures et diminue le nombre de trous traversants nécessaires pour compresser les pièces du moule lors de l'assemblage de moule. D'après notre expérience, un moule d'ABS dure usages autour de 20 avant que le plastique ABS s'use, fissures, ou manies due à des contraintes de compression et de cycles de chauffage.

Une fois que pièces moulées ont été imprimés en utilisant des machines FDM 3D, plusieurs modifications peuvent être apportées aux pièces du moule. Dans certains cas, des morceaux de moules réalisés à partir d'imprimantes FDM 3D peuvent avoir INSUFFISANTEnt résolution pour produire des surfaces parfaitement rincer les lignes de séparation, résultant en un petit espace qui peut conduire à la formation du flash ainsi que les fuites d'élastomère liquide. Si cela se produit, l'utilisation d'une fine couche de silicone RTV à des plans de joint d'un moule assemblé peut empêcher les fuites d'élastomère liquide à travers les lignes de joint de moule. En variante, le lissage de surface peut être réalisé soit en ajoutant un matériau supplémentaire pour pièces de moule (leur surdimensionnement) et à des dimensions finales de ponçage ou par traitement de l'ABS avec de l'acétone, qui se dissout progressivement la matière plastique. Ces méthodes peuvent être soigneusement utilisés pour affiner les moules géométries sur les bords de séparation pour réduire la formation de flash. Cependant, il faut être prudent lors de la dissolution des surfaces de moisissures, car cela permettra de réduire chimiquement la force de plastique, ce qui rend plus facile pour le craquage et le fendillement. Cela peut réduire la durée de vie du moule, et également affecter l'uniformité de géométries de surface entre les moules. En outre, il est difficile de contrôler la uniformity de la dissolution du moule, ce qui peut entraîner de légères variations dans la géométrie du moule. Cela peut devenir un problème si plusieurs ensembles de moules sont utilisés pour fabriquer des dispositifs. Pour contourner ce problème, les techniques d'impression 3D plus haute résolution peuvent être utilisés pour la production de moules. Un autre avantage d'utiliser un moule à plus haute résolution ou moule de l'acétone traité est la plus grande facilité de séparation du dispositif d'élastomère de la machine de moulage par ABS lors du démoulage. En variante, agents de démoulage peuvent être utilisés pour revêtir la cavité du moule pour faciliter le démoulage. Cependant, pour la sonde intravaginale démontré dans cette procédure, le démoulage a été spécifiquement évitée en raison du risque potentiel d'introduction de démoulage des produits chimiques dans l'environnement vaginal. Des précautions doivent également être prises pour assurer que la matière de moulage sélectionnée n'inhibe pas le durcissement de l'élastomère.

L'une des difficultés dans les composants de surmoulage en élastomère de silicone, telles que celle qui est utilisée pour la sonde intravaginale, est que la silicone et le métal est adhérentenotoirement difficile. Une exigence pour la sonde intravaginale était de permettre aux petites lacunes au niveau des interfaces matérielles pour se produire si le silicone est une déformation élastique. Cela reflète la volonté de permettre à la structure en forme de coupe sur la sonde intravaginale de fléchir et s'étirer comme un manchon autour du col de l'utérus, tout en assurant l'étanchéité entre deux pièces en silicone du dispositif métallique et. l'étanchéité à l'eau est nécessaire en raison de directives expérimentales humains pour le nettoyage et la stérilisation du dispositif à plasma de peroxyde d'hydrogène. Cette exigence a été atteint après le démoulage des dispositifs en appliquant soigneusement un silicone de qualité médicale de métal adhésif d'amorce à la jonction entre le corps de dispositif de silicone et les composants métalliques et en appliquant ensuite durcissement à la température ambiante (RTV) au silicone sur les jonctions métal-élastomère. Une autre méthode employée pour améliorer l'adhérence entre le métal et le silicone était de concevoir l'ensemble des composants métalliques incorporés à ailettes circulaires. Lors de l'injection, l'espace entre les ailettes est fiempli de silicone liquide, qui se solidifie ensuite lors de la cuisson. Cette caractéristique de conception permet contraintes à être transférées à partir du corps de silicone à composants métalliques, tout en réduisant la tendance à la formation de l'écart entre le métal et silicone.

Bien qu'il existe de nombreux avantages liés à l'utilisation de vitesses à base de ABS FDM 3D imprimantes, à savoir rapide impression, faible coût, et pléthore de services d'impression contractuels qui utilisent la technologie de ces avantages doivent être soigneusement pesés par rapport aux arbitrages étant faite. Imprimantes 3D basé ABS-permet une approche de prototypage et de développement itératif rapide tout en ABS lui-même est adapté pour le moulage de nombreux élastomères, car il est généralement chimiquement inerte ^14,15. Cependant, en plastique ABS a une température de déformation à la chaleur d'environ 90 à 100 ° C, ce qui limite la température de travail maximale à environ 70 ° C ^16. Cela signifie que la hausse des températures de cuisson ne peuvent être réalisés en utilisant des moules ABS. Arésultat de sa, le temps de durcissement de l'élastomère utilisé pour la sonde intravaginale a été augmentée de 3 min à 175 ° C et 5 h à 70 ° C. Si des températures de durcissement plus élevées sont souhaitées, on peut envisager d'utiliser d'autres matériaux tels que le polycarbonate FDM. Utilisation de l'impression 3D à base de SLA permet la résolution la plus fine possible du moule et fournit une large sélection de matériaux de résine. Cependant, la poursuite avancement de la technologie FDM est de combler l'écart de résolution entre les deux techniques. Alors que les moules à base FDM-utilisés dans la création de la sonde intravaginale avaient une résolution de couche de 254 um, de nouveaux machines FDM peuvent atteindre 100 um résolutions et ci-dessous. Impression 3D à base de SLA est généralement plus coûteux et plus fastidieux que l'impression 3D à base de FDM, et beaucoup moins d'installations possèdent en interne des équipements de SLA. Ces facteurs rendent les imprimantes 3D FDM plus approprié pour un coût faible développement itératif rapide. En fait, l'ALS est couramment utilisé pour le prototypage et à faible volume des séries de dispositifs de polyuréthane parl'impression d'un maître du moule de coulée et un moule en silicone dans le moule maître pour créer le moule pour l'injection de polyuréthanne. L'avantage de l'utilisation de silicone comme matière de moulage est qu'il est un polymère thermodurcissable ne fondra pas et à des températures plus élevées de durcissement. Cependant, il est difficile, voire impossible, pour partitionner le moule en silicone en plusieurs morceaux afin de générer des moules complexes, tels que le dispositif de sonde intravaginale; en outre, les alignements de surmoulage peuvent être tout aussi difficile. Le résultat est que des moules en silicone produites avec ce procédé sont généralement des moules en deux parties et nécessitent un équipement de LIM traditionnel pour une injection de polymère dans la cavité du moule. Ainsi, bien que cette méthode n'est pas aussi cher que l'injection de LIM traditionnelle, le coût total de prototypage en utilisant cette méthode est encore assez coûteux et prend plus de temps que le protocole décrit pour l'utilisation des imprimantes 3D FDM et un dessiccateur modifié pour l'injection d'élastomère. Autres avantages des méthodes proposées comprennent la capacité de directlpièces y imprimer des moules sans créer d'abord un moule maître physique, ainsi que le fait que cette technique ne nécessite pas d'investissements dans les équipements SLA ou LIM coûteux.

La méthode proposée permet le prototypage rapide de dispositifs d'élastomère avec des géométries et des exigences complexes, ce qui est une caractéristique de domaines tels que les dispositifs médicaux. L'absence de méthodes normalisées ou documentées pour itérer rapidement des dispositifs en élastomère a contribué à ralentir et développement coûteux des dispositifs médicaux. La souplesse inhérente à la procédure décrite dans ce manuscrit permet de presque n'importe quelle géométrie pour être construit et l'exigence de surmoulage à respecter. Il peut être utilisé pour rapidement et à moindre coût des prototypes de périphériques iterate tôt dans le processus de développement des dispositifs médicaux. Ceci est particulièrement utile dans des environnements à ressources limitées comme les laboratoires universitaires ou des environnements de démarrage où les imprimantes 3D sont de plus en plus répandue, mais l'équipement LIM est rare. En outre, les modèles CAO produites dans ce processus sont transférables à de futurs procédés de fabrication et peut être utilisé pour faciliter la production de moules métalliques traditionnels utilisés pour la MFR. Bien que cette technique a été démontrée pour le développement de dispositifs médicaux avec le dispositif de sonde intravaginale, le protocole peut être facilement adaptée à d'autres domaines et les applications dans lesquelles un faible coût, faible volume, et le développement itératif rapide de dispositifs à base d'élastomères sont souhaitées.

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)