Fabricação de Moldes de Precisão para Soluções de Embalagens Farmacêuticas

Kansas City Design (Lambertville, NJ) não é uma oficina de moldes típica: é um estúdio de engenharia único que se especializa em prototipagem e ferramentas de produção. O proprietário William Arnold começou sua carreira fazendo trabalho conceitual em embalagens farmacêuticas e transformou essa experiência em sua própria empresa em 1997 — especializada no design, desenvolvimento, engenharia e criação de embalagens e amostras de embalagens para a indústria farmacêutica. Serviços adicionais incluem moldes usinados CNC, ferramentas usadas em termoformagem e equipamentos de embalagem farmacêutica, renderizações artísticas e computacionais, documentação de engenharia 2D e 3D, gráficos, engenharia de embalagens e prototipagem, ferramentas de forma a frio e amostras, embalagens à prova de crianças e amostras de teste de estabilidade para todos os tipos de embalagens.

Quando chegou a hora de Arnold escolher um centro de usinagem mais adequado para a ampla gama de produtos e serviços que a Kansas City Design oferece — particularmente para embalagens farmacêuticas, ferramentas de termoformagem de protótipo e produção, bem como ferramentas de forma a frio — ele decidiu pelo centro de usinagem de alta velocidade DATRON da DATRON Dynamics (Milford, NH). De acordo com Arnold, ele melhor se adequava às necessidades da empresa para uma máquina com pegada pequena que pudesse deixar seus moldes com um acabamento de alta qualidade não requerendo trabalho manual.

"Criamos moldes de protótipo de qualidade de produção, e seladores, que produzem amostras de qualidade de produção para todos os tipos de testes," Arnold elabora. "Então também criamos as ferramentas de produção se o cliente exigir." Exemplos incluem embalagens à prova de crianças, sênior, mercado, grupos focais, ensaios clínicos e testes de envelhecimento acelerado.

"Nós terceirizávamos nosso trabalho de máquina e apenas focávamos em design e fazer amostras, mas estávamos gastando muito dinheiro e levava muito tempo para receber os moldes de volta," ele continua. "Comecei a olhar para máquinas CNC, mas o software acompanhante era muito caro. Um era $14.000 lá quando comecei a verificar. Eu também queria uma grande área de trabalho que coubesse blanks de até 508 x 508 mm (20" x 20") e um que oferecesse repetibilidade e precisão, com um fuso de alta frequência que me permitisse usar ferramentas minúsculas de até 0,025 mm (0,001") de diâmetro."

BENEFÍCIOS PARA EMBALAGENS FARMACÊUTICAS

A pesquisa de Arnold o levou à DATRON. "Procurei na web sempre que tive tempo livre por muitas semanas para ver o que realmente estava lá fora. Não encontrei muitos que não fossem dinheiro louco," diz Arnold. A DATRON foi ótima para trabalhar — pessoas de vendas e serviço amigáveis e fácil acesso a financiamento ou leasing. Parecia mais adequado à nossa aplicação porque pode usinar qualquer coisa desde um molde grande (de até 508 x 508 mm / 20" x 20") até quase microscópico. Também pode furar os furos de ventilação requeridos para ferramentas de termoformagem. Todos os nossos moldes de amostra são cortados de Ren 5169, um material tipo plástico vermelho-rugoso usado para plugs de termoformagem, que na verdade fornece melhor clareza que um molde de alumínio quando plásticos claros são formados sobre eles. Nossos moldes de produção são de alumínio, e esta máquina se destaca com alumínio. O plástico — quando resfriado com álcool durante o corte — sai ainda mais polido que alumínio. Além disso, a superfície é mais escorregadia, o que permite que o material flua mais suavemente quando aspirado para o molde."

A DATRON também deixa um acabamento superficial superior, nota Arnold. "Com a incrível precisão que a DATRON fornece, ela elimina marcas de ferramenta típicas de moldes 3-D que são cortados com passo."

Além disso, a velocidade tanto no fuso quanto nas taxas de deslocamento de até 16 m/min e precisão de 0,0127 mm (0,0005") permite usinagem de alumínio ser incrivelmente rápida e precisa. "O fuso de alta frequência pode facilmente lidar com cortadores de até 0,025 mm (0,001") de diâmetro, o que na verdade permitiria furar na ponta de um fio de cabelo humano se necessário," ele enfatiza. "Nos dá a capacidade de furar minúsculos furos de ventilação. Geralmente furamos de 0,33 a 0,635 mm (0,013 a 0,025") — o que é requerido de todas as embalagens termoformadas enquanto ainda na máquina, pois os furos no molde permitem que um vácuo puxe o ar para fora do molde. Outras oficinas fazem isso à mão porque seus CNCs não lidam com uma broca pequena como as usadas para ventilar moldes, então eles têm que usar uma ferramenta estilo Dremel para furar os furos."

A pegada pequena da máquina de 1.295 x 1.295 x 1.956 mm (51" x 51" x 77") também é um grande trunfo. "Com máquinas de fresagem convencionais, a mesa se move e isso é um grande pedaço de aço," diz Arnold. "É muito lento e propenso a desgaste. Com esta máquina, o cabeçote se move em fusos de esferas de precisão inteiramente, então não há problemas como este. Também tem uma base sólida de granito de quatro polegadas, que é a substância mais estável que você pode obter que não é afetada por temperatura ou estresse. Além disso, é um material muito forte que pode ser feito incrivelmente plano. Por causa do seu peso, não é propenso a movimento causado pela máquina."

CABE EM UM LABORATÓRIO DE EMBALAGENS FARMACÊUTICAS

Um benefício inesperado é a capacidade da máquina de ser usada em um laboratório, estúdio ou ambiente de sala limpa. "Embora eu estivesse procurando máquinas que tivessem essa capacidade, eu não tinha ideia que etanol poderia ser usado como refrigerante, o que permitiria que estivesse na sala limpa," ele nota. "Refrigerantes convencionais não são permitidos na sala limpa. Com resfriamento a álcool, a máquina borrifa uma névoa de álcool no cortador e material, e as peças saem limpas e estéreis, sem fluidos residuais. A peça pode então ser simplesmente limpa com um pano. Você não está tentando remover óleo e outros contaminantes que ainda estão nos furos de ventilação, furos roscados, etc. Os caras farmacêuticos adoram ver isso. Adiciono a informação sobre a máquina na minha cotação para um cliente, 'Molde de amostra CNC de precisão cortado na máquina DATRON resfriada a álcool.' É uma ótima ferramenta de vendas para nós e realmente nos trouxe trabalho."

Robert Murphy, VP de Desenvolvimento de Negócios na DATRON, aponta que a combinação de um fuso de alta velocidade de precisão (60.000 RPM) alimentado por um gerador de alta frequência produz um acabamento superficial de alta qualidade. E há muito pouca manutenção que precisa ser realizada nas máquinas, se houver. "Como nossos sistemas são projetados para usar componentes de baixo consumo de energia, isso tem um efeito positivo na confiabilidade do equipamento e reduz o potencial de causar danos sérios durante a operação," diz Murphy. "Com uma multidão de fail-safes e sensores por toda a máquina, ela pode alarmar ou parar uma operação antes que qualquer dano seja feito. Devido ao nosso design modular de máquina, descobrimos que 90 por cento dos problemas podem ser resolvidos direto por telefone. Quando uma peça precisa de substituição, pode ser enviada durante a noite e instalada pelo cliente — economizando tempo de inatividade e a despesa de uma chamada de serviço no local."

Outra vantagem chave é a economia de tempo que a Kansas City Design realizou. O que costumava levar as outras oficinas para as quais a Kansas City Design terceirizava seu trabalho 18 horas para usinar agora leva uma ou duas horas para a empresa. "A DATRON corta alumínio em altas velocidades comparado a máquinas convencionais," conclui Arnold. "Onde outros ousam caminhar, a DATRON voa!"

BLISTER PACKS PARA EMBALAGENS FARMACÊUTICAS

De acordo com o proprietário da Kansas City Design, William Arnold, produtos de drogas over-the-counter são quase exclusivamente distribuídos em embalagens blister, que fornecem a proteção de barreira adequada e resistência a crianças, além de serem amigáveis para idosos. "Estes blisters são produzidos em máquinas de embalagem de alta velocidade, que utilizam moldes de alumínio para formar os blisters," explica Arnold. "Materiais e ferramentas que entram em contato com superfícies que podem tocar o produto farmacêutico é sempre uma enorme preocupação, pois pode criar impurezas no produto. Portanto, cada passo e função precisa ser cuidadosamente considerado. Estar neste negócio me deu um respeito pelo que a maioria diria ser o alto custo de produtos farmacêuticos. A quantidade de testes e pesquisa é impressionante — e a maioria das pessoas não percebe isso. No final do dia, sou grato por estar neste negócio e sinto como se tivesse feito a diferença e salvo vidas."