MTD公司的制模总管Carl Lemieux表示,MTD公司采用“微型模具”一词形容制造小型、微型模制件的模具。很多此类模具的小特征只能在显微镜下观察,或者通过光学设备放大测量。微型模具需要非常高的精度水平和技能水平。需要采用高效设备和刀具在钢材中制造高度复杂的几何形状,符合微型医疗部件的设计要求。
MTD公司的模具可以生产具有以下特征的零件,如壁厚0.1 mm,圆角半径0.025 mm,孔直径0.051 mm。公司可以生产的一种典型的模具零件尺寸是2 mm×4 mm。模制件也可以小到一个塑料托盘可以生产500多个零件。模压产品一般是微型医疗器械部件,这些医疗器械支持各种医疗终端市场,包括固定、药物输送、心脏科、生物医学制药、神经外科、支气管镜检、肿瘤科、泌尿科、整形外科、内窥镜检查、耳鼻喉和胃肠科。我们生产的大部分零件是生物可吸收的,这在微型医疗应用中非常流行,因为材料可以被身体溶解或吸收,消除了额外进行手术的必要。
MTD 公司的Sarix CNC EDM铣床采用一个0.4mm的硬质合金杆,可以缩小至5 µm。定位精度达到±1µm,采用圆柱形旋转硬质合金焊条,而不是端铣刀
Carl Lemieux表示,设计方面,动轮较小,门较小,由于设计中各个细节都较小,所以大多数起模杆也非常小(有时小至0.010 in)。与大型模具相比,配合和公差也紧密得多,排放孔也较小。组建方面,困难。需要进行精度规划,在铣削、研磨、线和sinker EDM(在液体介质中进行的,机床的自动进给调节装置使工件和工具电极之间保持适当的放电间隙,当工具电极和工件之间施加很强的脉冲电压(达到间隙中介质的击穿电压)时,会击穿介质绝缘强度最低处,如图所示。由于放电区域很小,放电时间极短,过程中也需要密切追踪。在所有这些方面,需要尽可能保证精确,以避免发生累积错误。由于各个细节都非常小,任何轻微的误差都会导致严重问题。生物可吸收产品所用的微型模具也很独特,在设计和制造上与不可生物吸收零件不同。检视方面,在模具制造过程中,每个制模部门都需要检查和验证生产的终端产品的尺寸是否正确,然后再移交给下一个部门。保养方面,微型模具的一个主要差别在于物理尺寸,在组装和拆卸时更容易操作。模芯、模腔、嵌件和侧抽芯一般非常小,也格外精巧,在清理和更换任何磨损零件时需要采用专门的拆卸和组装方法。某些模具零件的清理可能需要放大和专用刀具。维修方面,一般来说,损坏的微型模具部件必须更换,更换为改装部件或备用部件。在微型制模中很少采用微型焊接的方式修复损坏的部件,但在某些情况下可以使用,前提是不会损坏型模钢的完整性。
每个模具都具有特有的挑战。较小的医疗零件一般对细节的要求更明确,更挑剔,需要以创新的方式制造模具中的特征,然后再生产符合图纸要求的注塑件。虽然挑战主要在于设计,但每个阶段都有一定的挑战。例如,制造sinker EDM工序用焊条,研磨非常小的塑孔销至孔直径为0.005 in。一般需要采用定制固定装置固定小型嵌件,以便采用Sink EDM或线切割放电加工。很多时候,零件设计要求芯或腔模采用多个小型嵌件,像错综复杂的拼图一样组装在一起。
MTD公司具备大多数工厂都具备的典型机床,如CNC车床、CNC石墨铣床、线切割放电加工和平面磨床,还有一个其他模具工厂不具备的机床: Sarix CNC EDM铣床。这种机床采用0.4 mm的硬质合金杆,可以缩小至5μm,定位精度为±1μm。其工作原理与CNC铣床非常类似,但采用圆柱形旋转硬质合金焊条,而不是端铣刀。并不是所有我们制造的微型模具均需采用这种技术,但对细节要求极高的模具可以采用,如镜面类修饰、锋利角部或非常小的通孔。然而,公司最独特的是我们的员工,MTD的刀具制造者有独特的技能和专业知识,可以满足微型模具的精度需求。
MTD公司工具室具备一个非常有才能的团队。大多数员工拥有20多年的机床作业经验。在开始工作前,刀具制造者一般要经过严格的调整,以便适应高精度微型制模的公差要求。所有刀具制造者都经过培训,学习操作工具室内的软件和机器,并且不断积累经验,从各个项目中学习,并考虑下一次如何改进。
MTD公司有一台3D打印机,主要用于打印用于制模单元自动化的零件和测量固定装置。3D打印机非常有用,可以根据令人满意的概念或设计打印零件,在确认概念后,采用要求的材料制成成品。
微型制模行业使医疗器械变得更小,公差也较紧密,可以采用更特殊的材料。我们正在见证一场变革,医疗器械的设计开始利用最新的、最先进的技术。例如,随着3D打印越来越精确,应用性更强,可能会产生一定影响。“小型”摄像系统和机器人技术;注塑模制医疗器械中的生物可吸收材料;将微型产品与大型产品结合成一个组件;将第二种材料注塑制模到一个微型零件中;定制复合树脂和特殊配方材料,满足特定的应用需求,包括制药填充材料、大型设备制造商外包关键的部件和组件生产技术。
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