Os melhores materiais para seus protótipos médicos

A prototipagem é uma parte importante do desenvolvimento e comercialização de dispositivos médicos. A maioria dos produtos médicos precisa atender a requisitos de segurança rigorosos, por isso é importante iterar uma variedade de protótipos para P&D e testes para criar uma peça de uso final segura e funcional.

Diferentes protótipos médicos requerem materiais diferentes. A escolha entre certos metais e plásticos pode depender do uso final da peça - é um implante, um instrumento, parte de uma máquina ou outra coisa? — e no estágio de prototipagem:protótipos em estágio inicial podem não precisar ser construídos com materiais medicamente seguros, mas protótipos funcionais geralmente precisam.

Embora os protótipos médicos sejam muitos e variados, este artigo tenta discutir as melhores opções de materiais à sua disposição, do silicone ao titânio. Observe que o artigo lista materiais comuns, mas não é exaustivo.

O que é biocompatibilidade?

As empresas de dispositivos médicos geralmente fabricam produtos que entram em contato direto com o corpo humano. Para a segurança dos pacientes, esses produtos devem ser certificados como biocompatíveis, o que significa que não causarão nenhum dano ao corpo humano quando houver contato.

Alguns metais e plásticos são biocompatíveis, enquanto outros apresentam certas características (toxicidade, degradação, etc.) que os tornam inseguros para a interação corporal.

A Food and Drug Administration (FDA) dos EUA diz isso sobre biocompatibilidade:

As empresas de dispositivos médicos avaliam a biocompatibilidade de um material testando como o corpo humano responde ao material que planejam usar em seu dispositivo. Esta avaliação biológica de dispositivos médicos é realizada para determinar se existe uma potencial resposta biológica adversa resultante do contato dos materiais componentes do dispositivo com o corpo e se os riscos associados são aceitáveis.

Existem diferentes tipos de procedimentos de teste para determinar a biocompatibilidade. Estes podem envolver a administração de amostras do material (oralmente, na pele, implantado, etc.) a um sujeito de teste animal.

Materiais para protótipos médicos usinados em CNC

A usinagem CNC é uma opção de fabricação útil para uma variedade de protótipos médicos, tanto de metal quanto de plástico. Oferece uma gama muito maior de possibilidades de materiais do que outros processos de fabricação. Os materiais a seguir são todos preferidos por empresas de dispositivos médicos, mas materiais comuns como o alumínio também podem ser usados ​​para protótipos em estágio inicial.

PC, PEEK, PEI, PPSU, Acetal

Vários plásticos biocompatíveis são adequados para usinagem CNC. Materiais como PEEK, PEI e PPSU têm boa resistência à temperatura e resistência à fluência e, portanto, são fáceis de esterilizar, o que é vital para protótipos de, por exemplo, Instrumentos cirúrgicos. Certos policarbonatos são ideais para peças médicas transparentes, como dispositivos microfluídicos, especialmente quando tratados com um tratamento de superfície de polimento.

Titânio

O titânio é um metal usinado premium adequado para muitas aplicações médicas. Embora nem sempre seja viável prototipar com titânio devido ao alto custo do material, os protótipos de titânio são leves e resistentes à corrosão. O titânio é frequentemente usado para implantes corporais usinados e outros dispositivos.

Aço inoxidável

Menos caros que o titânio, os aços inoxidáveis ​​como o 316L são perfeitos para protótipos médicos, pois podem ser esterilizados facilmente. Este tipo de aço inoxidável é usado regularmente para produtos médicos, como instrumentos cirúrgicos.

Materiais para protótipos médicos impressos em 3D

A impressão 3D está se tornando mais amplamente utilizada na indústria médica, embora os reguladores ainda estejam alcançando a tecnologia em certas áreas. Materiais de impressão de nível médico (abaixo) são usados ​​para protótipos em estágio final, mas outros materiais comuns, como ABS e PLA, são usados ​​para protótipos médicos em estágio inicial, onde a biocompatibilidade não é necessária.

Nilon

O processo de manufatura aditiva de Sinterização Seletiva a Laser (SLS) é adequado para a fabricação de peças de nylon, incluindo protótipos médicos. É um dos poucos plásticos imprimíveis em 3D (outros incluem PC-ISO e PPSF) que podem ser esterilizados, tornando-o adequado para algumas aplicações de saúde.

Titânio

Os implantes de titânio impressos em 3D são uma das aplicações mais importantes e de ponta da MA na medicina. As impressoras 3D Selective Laser Melting (SLM) podem fazer implantes em formas complexas e leves que estimulam o crescimento ósseo no implante. A prototipagem desses dispositivos em titânio é cara, mas rápida e fornece uma indicação confiável do produto final. Além dos implantes, a impressão 3D também é ideal para a criação de próteses de titânio.

Materiais para protótipos médicos moldados

A moldagem por injeção é amplamente utilizada para a produção em massa de peças médicas e pode ser benéfico prototipar peças médicas usando a mesma técnica de fabricação. Embora não seja rentável prototipar peças IM em pequenas quantidades, IM pode ser necessário para a prototipagem de peças de silicone.

PC, PEEK, PEI, PPSU

Muitos dos plásticos de grau médico disponíveis como extrusões para usinagem CNC também estão disponíveis em forma de pellets para moldagem por injeção. Esses materiais são adequados para prototipagem de peças de produção em massa, em vez de dispositivos e implantes específicos do paciente.

Borracha de silicone líquido

Dos três processos discutidos aqui, a moldagem por injeção é a única técnica de produção viável para fazer peças médicas de borracha de silicone que são adequadas para contato com a pele humana. O material é frequentemente usado em sobremoldagem, onde parte do dispositivo médico é feita de um material rígido como o PC e outra parte é feita de silicone flexível.

Uma alternativa mais barata para protótipos de silicone é a fundição a vácuo, que podemos usar para criar peças flexíveis com desempenho semelhante às peças moldadas por injeção.

Protótipos médicos com 3ERP

A 3ERP tem anos de experiência na fabricação de protótipos de dispositivos médicos, desde máquinas de monitoramento até instrumentos cirúrgicos, e podemos ajudá-lo a levar seu produto até a conclusão. Podemos executar projetos de usinagem CNC, impressão 3D e moldagem por injeção, bem como projetos que exigem vários processos.

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