プラスチックの複雑さ

ノーバート・スパロー 2023 年 6 月 8 日

したがって、製品設計はほぼ完成し、用途に必要な特性を持つ材料を選択しましたが、一部のプラスチック部品を接合する必要があります。 検討していた接合技術が特定の材料では機能しないことが判明するかもしれませんが、それは問題です。 「製品開発サイクル中に、必要なデザインに加工できない完璧な材料を選択することは、間違いなく問題です」とEWIの上級技術リーダー、ジェフ・エリス博士はPlasticsTodayに語った。 解決策は、プロジェクトの開始時にデザイン、材料、加工を並行して考慮することだと彼は付け加えた。

EWI は、お客様が複雑な製造上の課題を克服できるよう支援することに特化したエンジニアリング コンサルタント会社です。 その専門分野の 1 つは、さまざまな技術を使用してさまざまな材料を組み合わせて溶接および接合することです。 エンジニアはプロジェクトの初期段階でプロセス、デザイン、材料について同時に考えるのが理想ですが、常にそうなるとは限らず、当たり前のことですが、非常に複雑になります。 エリス氏は、プラスチックとプラスチックの接合に関する一例を挙げています。

「製品を製造するにはレーザー接合が最良の方法だと思われるかもしれませんが、充填されていないポリマーが 2 つある場合、加熱は非常に困難です。これは、それらのポリマーがその波長を非常に透過し、加熱しないためです。赤外線加熱または 1 ミクロンこのような用途ではレーザー溶接はうまく機能しないため、ホットツール、超音波溶接、または 2 ミクロンの波長レーザーのいずれかを推奨します」と Ellis 氏は説明しました。

この種の問題解決は、EWI では 1 日で完了します。 「私たちには素晴らしいポリマーチームがあり、集まってさまざまな選択肢を検討しています」とエリス氏は語った。 「どのような材料とプロセスを使用できますか? 私たちは、この材料がこのプロセスには適しているが、あのプロセスには適していないことを示す表を考え出します。または、2 つの異なるプロセスで使用して希望の形状を作成できる別の材料を用意しています。過去にこれらのプロジェクトの多くに取り組んできた経験と専門知識を応用して、その特定の製品に最適なソリューションを見つけてください」とエリス氏は述べています。

医療用途でプラスチックを接合すると、プロセスがさらに複雑になります。 まず、特に部品が皮膚に接触する場合や埋め込まれる場合には、材料の選択がより制限されます。 テスト要件も強化されます。

エリス氏によると、医療グレードのポリマーのサプライヤーは通常、テストデータを提供しているが、ペレットを加工した後でも自分でテストする必要があるという。 「これらのペレットを取り出して射出成形し、二次溶接を行うと、そのポリマーをさらに 2 回の熱サイクルにかけることになり、FDA の規制要件をすべて満たしていることを確認する必要があります」とエリス氏は述べています。

浮上する可能性のあるもう1つの問題は、超音波溶接をマイクロ流体チャネルや同様の用途と組み合わせて使用​​することである、とエリス氏は付け加えた。 「これは通常、小さな粒子を生成しますが、FDA は明確にノーです。体内に移行する小さなポリマー粒子は炎症を引き起こす可能性があるため、FDA は 510(k) の提出時にそのことについて尋ねることになります」と Ellis 氏は警告しました。

エリス氏は、6月14日午前10時30分からニューヨークのIMEイーストのテック・シアターで、ポリマーとポリマー、ポリマーと金属、複合材料と複合材料、複合材料とガラスの接合、およびマイクロ溶接に利用可能なさまざまな技術について議論します。彼のプレゼンテーションの目的は、医療エンジニアやその他の設計エンジニアに、利用可能な多くのツールについて認識してもらうことです。 「私のプレゼンテーションが彼らの考えを広げ、電球を灯すことを願っています」とエリス氏は語った。 「例えば、そのような方法で金属とポリマーを接合したり、接着剤を使わずにハーメチックシールを達成したりできるとは知りませんでした。EWI では、設計者がこのプロセスを通じて堅牢なデバイスを作成できるよう支援したいと考えています」とエリス氏は述べています。

Plastec と医療設計製造 (MD&M) イベントが併催される IME East は、6 月 13 日から 15 日までジェイコブ ジャビッツ コンベンション センターで開催されます。詳細については、PlasticsToday の Plastec East ページをご覧ください。

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