Luyện kim bột kim loại trong chế tạo dụng cụ y tế

Nhu cầu về các thiết bị y tế hiện đại đang rất lớn, cấu trúc của nhiều thiết bị y tế cũng rất tinh vi và phức tạp nên cần có công nghệ sản xuất mới để thay thế cho sản xuất truyền thống. Ngày nay, luyện kim bột kim loại có thể sản xuất hàng loạt các sản phẩm có hình dạng phức tạp trong thời gian ngắn, có thể đáp ứng yêu cầu sản xuất thiết bị y tế và trở thành một phương pháp sản xuất lý tưởng.

Công nghệ luyện kim bột

Luyện kim bột kim loại là một quá trình tạo hình dạng gần lưới được phát triển nhanh chóng trong thế kỷ 20. Quy trình chung là trộn bột + chất kết dính, luyện kim bột, thiêu kết tẩy dầu mỡ.

Đầu tiên là trộn polyme với bột để tạo ra nguyên liệu cấp liệu có đủ tính lưu động, trộn đều và đáp ứng yêu cầu phun trong những điều kiện nhất định. Thứ hai là chọn nhiệt độ, áp suất và tốc độ thích hợp cho luyện kim bột. Thứ hai là thiêu kết bột sau khi loại bỏ chất kết dính khỏi chỗ tiêm. Cuối cùng, liên kết luyện kim được hình thành và thu được các bộ phận cần thiết.

Thiết bị y tế sản xuất bằng công nghệ luyện kim bột

Các thiết bị y tế thường yêu cầu khả năng sử dụng tốt, tuổi thọ đủ dài và thiết kế linh hoạt về cấu trúc và hình dạng.

Công nghệ luyện kim bột lần đầu tiên được sử dụng trong các thiết bị y tế vào đầu những năm 1980 và đã trở thành khu vực phát triển nhanh nhất của thị trường luyện kim bột kim loại.

Khung chỉnh nha

Công nghệ luyện kim bột lần đầu tiên được sử dụng trong điều trị y tế để sản xuất một số khí cụ chỉnh nha. Những sản phẩm chính xác này có kích thước rất nhỏ, có khả năng tương thích sinh học và chống ăn mòn. Chất liệu chính được sử dụng là thép không gỉ 316L. Hiện nay, mắc cài chỉnh nha vẫn là sản phẩm chủ lực của ngành luyện kim bột kim loại.

Công ty TNHH Forestadent đã sản xuất mắc cài chỉnh nha đảo ngược 2 chiều bằng công nghệ luyện kim bột kim loại. Khả năng lưu giữ cơ học có thể tăng thêm 30%. Ma sát của mắc cài với dây cung có thể được giảm đi đáng kể bằng cách đánh bóng mắc cài sau một lần tạo hình bằng luyện kim bột kim loại.

Dụng cụ phẫu thuật

Dụng cụ phẫu thuật đòi hỏi độ bền cao, khả năng nhiễm máu thấp và quy trình khử trùng có tính ăn mòn. Tính linh hoạt trong thiết kế của công nghệ luyện kim bột kim loại có thể đáp ứng ứng dụng của hầu hết các dụng cụ phẫu thuật. Nó cũng có lợi thế về công nghệ và có thể sản xuất nhiều sản phẩm kim loại khác nhau với chi phí thấp. Từng bước thay thế công nghệ sản xuất truyền thống và trở thành phương thức sản xuất chủ đạo.

Công ty TNHH FloMet đã phát triển một loại càng thép không gỉ sử dụng công nghệ luyện kim bột kim loại. Nó được làm bằng thép không gỉ 17-4PH với mật độ lớn hơn 7,5g/cm3. Nó có thể được sử dụng để nắm bắt các vật thể trong cơ thể con người trong quá trình hoạt động và có chức năng của nhíp. Thiết kế của nó khá phức tạp và đòi hỏi độ chính xác sản xuất cao.

Sử dụng công nghệ luyện kim bột kim loại để tạo hình và thiêu kết, nó có thể đạt được mức dung sai cao và không cần nhiều công nghệ xử lý tiếp theo để tránh làm hỏng hình dạng tuyến tính và hình học của móng vuốt.

Rất khó để sản xuất loại càng inox có hình dạng phức tạp này bằng phương pháp đúc hoặc gia công. Nó đòi hỏi một chu kỳ sản xuất dài và chi phí cao. Sử dụng công nghệ luyện kim bột kim loại để sản xuất loại càng này có thể tiết kiệm được 60% chi phí.

Dụng cụ phẫu thuật dùng một lần cần phát triển quy trình sản xuất hàng loạt với chi phí thấp. Smith Metal Products Corporation sử dụng công nghệ luyện kim bột kim loại để sản xuất cụm trục có thể được sử dụng trong một loại dụng cụ phẫu thuật dùng một lần mới. Chi phí chỉ bằng 1/4-1/5 so với chi phí được gia công bằng máy công cụ CNC của Thụy Sĩ và mật độ là 7,5. G / cm3, độ bền kéo cuối cùng là 1190 MPa, cường độ năng suất là 1090 MPa, độ giãn dài là 6,0% và độ cứng tối đa là 33 HRC.

Quy trình sản xuất sản phẩm như sau: đầu tiên, hai bộ phận trục dài 178mm được hình thành bằng công nghệ luyện kim bột kim loại, sau đó hai bộ phận được hàn bằng laser, tiếp theo là gia công và xử lý nhiệt. Phun cát và thụ động cũng cần thiết để đạt được yêu cầu về dung sai tốt hơn.

Bộ phận cấy ghép đầu gối

Công nghệ luyện kim bột kim loại đang tiến triển chậm trong lĩnh vực cấy ghép cơ thể con người, chủ yếu là do việc chứng nhận và chấp nhận sản phẩm cần một thời gian dài.

Hiện nay, công nghệ luyện kim bột có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận có thể thay thế một phần xương, khớp. Hợp kim Ti là vật liệu kim loại chính được sử dụng.

Maetta Sciences Inc của Canada đã sử dụng thành công Ti-6Al-4V để sản xuất các bộ phận mẫu đầu gối để cấy ghép vào cơ thể người. Bộ cấy chủ yếu chịu áp lực sau khi vào cơ thể con người và có khả năng tương thích sinh học tốt. Luyện kim bột kim loại được sử dụng để tạo hình và sau đó ép đẳng nhiệt nóng, sau đó là phun cát, đánh bóng và anod hóa để thu được đặc tính bề mặt tốt hơn, giảm ma sát với cơ thể con người, cải thiện khả năng tương thích và tuổi thọ.

Ống âm thanh trợ thính

Công nghệ luyện kim bột cũng có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận khác nhau của thiết bị y tế.

Công ty luyện kim bột Indo-metal sử dụng công nghệ luyện kim bột kim loại để sản xuất ống trợ thính cho công ty Phonak ở Đức, có tác dụng cải thiện tốc độ âm thanh và tăng cường thính lực.

Loại ống âm thanh trợ thính có hình dạng phức tạp này có thể thu được bằng cách thiêu kết sau khi hình thành luyện kim bột kim loại. Để làm cho bề mặt của ống âm thanh mịn màng, chỉ có thể thực hiện một quy trình phun cát hạt thủy tinh.

Mật độ của ống âm thanh lớn hơn 7,65 g / cm3, độ bền kéo tối đa là 480 MPa, cường độ năng suất là 150 MPa, độ giãn dài là 45% và độ cứng bề mặt tối đa là 100 HRB. Công nghệ luyện kim bột kim loại có thể giảm chi phí tới 20% so với quy trình sản xuất truyền thống. –

Công nghệ luyện kim bột kim loại cũng có thể được sử dụng để sản xuất nhiều sản phẩm y tế, bao gồm stent can thiệp, tấm chắn bức xạ của ống tiêm hợp kim vonfram mật độ cao, máy thao tác vi phẫu, bộ phận nội soi bơm siêu nhỏ và ống hít thuốc. –

Tương lai

Theo nghiên cứu thị trường gần đây của BCResearch về luyện kim bột kim loại và gốm, giá trị thị trường toàn cầu của các thành phần luyện kim bột kim loại và gốm sẽ tăng từ $1,5 tỷ năm 2012 lên gần $2,9 tỷ vào năm 2018, với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm là 11.4%.

Đồng thời, với sự sụt giảm doanh số bán ô tô, công nghệ luyện kim bột kim loại sẽ được áp dụng nhiều hơn vào y tế, hàng không vũ trụ, điện tử và các lĩnh vực khác.

Trong phiên bản mới của Lộ trình Công nghiệp Luyện kim Bột Châu Âu, Hiệp hội Luyện kim Bột Châu Âu chỉ ra rằng thị trường y tế là một phần cực kỳ quan trọng của ngành luyện kim bột.

Với sự mở rộng không ngừng của thị trường, việc ứng dụng công nghệ luyện kim bột kim loại trong lĩnh vực y tế sẽ ngày càng có chiều sâu. Nhiều loại vật liệu và quy trình mới dựa trên công nghệ luyện kim bột kim loại cũng sẽ không ngừng được phát triển.