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La médecine moderne serait loin d'être ce qu'elle est aujourd'hui sans les plastiques. L'expert technologique en technologie de canaux chauds et froids Günther Hot Runner Technology peut se prévaloir d'une vaste expertise en technologie médicale, comme le montrent les exemples suivants.

La pandémie a montré que les systèmes de santé d'aujourd'hui ne peuvent plus se passer de plastique. La raison en est que le plastique est en grande partie responsable du maintien des normes d'hygiène et de la prévention des infections et des transmissions bactériennes. C'est la même chose avec les dispositifs médicaux. Le plastique est très bénéfique car les équipements tels que les appareils de dialyse ne pourraient pas vraiment fonctionner sans le matériau. Les plastiques sont utilisés dans pratiquement tous les domaines de la médecine aujourd'hui dans des articles tels que les emballages stériles, les seringues, les cathéters, les systèmes de tuyaux, les implants, les remplacements artificiels ou les formes posologiques à libération de médicaments. Les produits à usage unique présentent avant tout des avantages pour l'hygiène et, par conséquent, remplacent de plus en plus les pièces réutilisables en verre ou en métal.

Des processus de fabrication fiables et efficaces sont nécessaires partout où des produits en plastique sont utilisés en médecine. La technologie à canaux chauds de Günther garantit une sécurité de processus maximale pour les assemblages complexes et les pièces moulées de plus en plus petites. Un exemple courant sont les deux composants de boîtier pour les essais d'écoulement latéral. Le dispositif de test comprend une cassette, dont les boîtiers en plastique supérieur et inférieur renferment une bande de tampon composite sur laquelle divers produits chimiques sont imprégnés. En mars 2020, un fabricant britannique a obtenu un contrat pour produire un outil de test à huit gouttes et l'outil de production en série à 32 gouttes correspondant pour les sections de couverture supérieure et inférieure. Le projet nécessitait non seulement un fabricant de moules techniquement qualifié, mais également un fournisseur innovant de canaux chauds. C'est là que Günther Hot Runner Technology s'est impliqué car ils avaient déjà entrepris de tels projets spéciaux dans l'industrie médicale dans le passé et savaient que la technologie d'obturation de seuil était idéale pour ce projet.

Les exigences pour le système de canaux chauds comprenaient un point d'injection propre, un remplissage uniforme de toutes les pièces et, surtout, la fiabilité. Des buses d'obturation de soupape 6NMT avec une petite tête de buse ont été utilisées pour garantir que les faibles espacements de cavité requis puissent être présents. Cette buse à obturateur à obturateur à élément chauffant conventionnel comprend un arbre en deux parties en alliage de titane et en acier inoxydable, qui garantit un profil de température très homogène sur toute la longueur de la buse grâce à son élément chauffant en vedette. La matière est ainsi doucement guidée dans la goutte. Pendant le mouvement d'arrêt, l'aiguille est d'abord conduite sur un cône jusqu'au dispositif de pré-centrage cylindrique pour une immersion précise dans le point d'injection cylindrique. L'actionneur d'aiguille Günther utilisé permet une commande précise et intelligente de l'aiguille pour une technique d'installation et de raccordement simple. L'ouverture uniforme des buses d'obturation individuelles garantit un processus d'injection fiable, même avec les plus petits poids d'injection. Le mécanisme de course ANEH est utilisé à la fois dans l'outil de test à huit gouttes et dans l'outil de production en série à 32 gouttes.

canaux chauds

Fonctionnement intuitif des thermorégulateurs

Les applications spéciales multi-composants ou les moules familiaux sont très difficiles, comme celui utilisé pour fabriquer une poignée de verrouillage avec une aiguille d'injection où l'aiguille métallique est surmoulée. Étant donné que la conception de la pièce pour la poignée de verrouillage avait été modifiée, le moule devait être repensé à partir de zéro. La logique a dicté que la conception du moule devait être créée de telle manière que des économies soient également réalisées sur les temps d'injection. Cependant, l'équilibrage des différents volumes de pièces posait des problèmes. C'est là que Günther Hot Runner Technology est entré en jeu avec son entraînement électrique pour les systèmes d'obturation de seuil.

L'entraînement électrique offre des avantages significatifs grâce à sa commande précise. Un fonctionnement précis et intelligent de la technologie d'obturateur de seuil est nécessaire pour garantir un processus d'injection fiable. Les systèmes d'obturation de soupape à commande électrique fournissent un réglage variable mais précis de la position de l'aiguille et de la longueur de course dans plus de deux positions. Le mouvement synchronisé de l'aiguille assure également une grande précision de reproduction. Vous pouvez à cet effet ouvrir les aiguilles avec une temporisation et équilibrer le moule pour que les deux parties soient remplies uniformément. Un système de canaux chauds à vanne électrique avec moteurs pas à pas a été utilisé dans ce cas. Le moteur pas à pas SMA 10 E02 assure une haute précision combinée à un comportement force-déplacement optimal. Le contrôle précis de l'obturateur de seuil est garanti car le moteur est utilisé avec l'unité de commande DPE correspondante. L'aiguille peut également être ajustée dans la plage de 1 à 100 mm. La buse à obturateur à obturateur dotée du guide-aiguille KA avec un réchauffeur Blue Flow et l'arbre en deux parties complètent cette application compatible avec les salles blanches.

Le problème clé de ce projet était d'équilibrer les différentes pièces avec des volumes différents, de sorte que le contrôle était lié à des capteurs de température et de pression interne Priamus. Cela garantit que l'équilibrage a lieu sur la base des données des capteurs de température installés à l'extrémité du circuit d'écoulement. Lorsque la masse fondue atteint les capteurs, le système de commande rétracte la vanne à pointeau. Le capteur de pression interne permet alors de passer en pression de maintien. Le système de capteur de température et de pression interne offre également l'avantage de communiquer parfaitement avec le système d'obturateur à obturateur Günther via la technologie de commande associée.

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Au 23/03/2021

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Les recherches en cours et les changements du marché tels que la hausse des coûts de main-d'œuvre ou les changements démographiques obligent les hôpitaux et autres établissements médicaux à acquérir des instruments à usage unique pour remplacer les instruments réutilisables, dont les coûts de préparation se situent autour de 2,50 à 3,50 euros par instrument et par cycle. En effet, les coûts d'approvisionnement des produits à usage unique sont parfois nettement inférieurs à ceux de la préparation des instruments réutilisables. Si les établissements de santé n'utilisent que de nouveaux instruments, ils n'auront pas non plus à supporter de frais de réparation.

Les fabricants sont cependant contraints d'augmenter leur capacité de production pour fournir ces instruments à usage unique à un prix avantageux. C'est pourquoi les moules empilés sont en demande. Les fabricants aiment les utiliser dans le processus de moulage par injection pour maintenir la taille de leur machine de moulage par injection relativement petite, tout en augmentant le volume de pièces produites. D'un point de vue financier, une quantité de production considérablement accrue est fabriquée pour le taux horaire de la machine. En conséquence, la machine produit la taille de lot prévue en presque deux fois moins de temps tout en créant des capacités de production supplémentaires.

Efficacité énergétique

Technologie de moulage : Blue Nozzle permet d'économiser jusqu'à 50 % sur les coûts énergétiques

Cependant, dans le cas de moules à étages, une coordination étroite entre l'outilleur, le mouleur à injection et le fabricant de canaux chauds est vitale car la disposition du système de canaux chauds est très complexe, comme le montre l'exemple d'un moule 16+16 gouttes pour un composant spécial de technologie médicale. La pièce à réaliser est en polyoléfine et a un volume de 10,5 cm3.

Les informations suivantes doivent d'abord être obtenues : Comment la pièce doit-elle être obturée : avec une buse ouverte ou avec un obturateur à obturateur ? Le type de buse est ensuite sélectionné en fonction du type de plastique et de la géométrie de la pièce. Le type d'entraînement pour la conception de l'obturateur de seuil dépend alors de l'utilisation de vannes individuelles ou d'entraînements à plaque. Des réponses sont nécessaires à des questions telles que : les pièces seront-elles placées dos à dos ou en quinconce ? La masse fondue sera-t-elle transférée dans la zone de moule mobile via un long bec ou via un chemin de transfert divisé ? Quel est le temps d'injection prévu ou le débit de matériau par unité de temps. La taille du moule et la hauteur de système possible peuvent alors être déterminées comme étape finale.

Les types de buses sélectionnés pour l'injection de la pièce dépendent généralement de la qualité de point d'injection requise. Seul un système d'obturation de seuil permettra d'obtenir une obturation entièrement sans fibres. S'il est décidé d'utiliser des buses à canaux chauds ouverts en raison de problèmes de coût ou de restrictions sur la hauteur du moule, il faut s'assurer qu'une décompression suffisante peut être obtenue pendant le processus. Si la décompression de la machine n'est pas adéquate, la masse fondue peut s'écouler dans la ligne de séparation lors de l'ouverture du moule. Cet excès conduira à un bouchon froid lors du cycle suivant, qui se retrouvera ensuite soit dans la pièce, soit empêchera la porte de s'ouvrir lors de l'injection. Des unités de décompression appropriées peuvent être montées sur le collecteur pour faciliter la décompression. Si le problème de décompression ne peut pas être clairement réglé à l'avance, il est conseillé d'inclure l'espace requis pour les soupapes de décharge dans la conception structurelle. Si des buses d'obturation de soupape sont utilisées, la matière fondue ne peut pas s'écouler des points d'obturation si les aiguilles sont fermées au bon moment. Les options de montage et de démontage doivent être prises en compte lors du choix de la buse.

Les buses STT ou STF pour les systèmes ouverts et les buses NTT ou NTF pour l'obturateur de seuil disponibles chez Günther sont conçues de manière à permettre le montage et le démontage dans le plan de joint. Cela signifie que le reste du système de canaux chauds n'a pas besoin d'être démonté. La buse peut également être changée avec le moule serré en place si nécessaire. Les buses sont équipées de connexions enfichables pour connecter l'alimentation et le chauffage. Gain de temps et d'efforts car il n'est pas nécessaire de souder le câblage au boîtier de fixation lors du remplacement des buses. Le temps d'arrêt de la machine de moulage par injection est ainsi réduit. La buse est positionnée à l'aide de deux cadrans sur la tête. Le cadran supérieur offre également une protection contre les fuites. L'acheminement des câbles à travers la plaque porte-buse vers la ligne de séparation empêche la surcharge thermique dans les câbles. La buse à obturateur 6NTT3-150VA avec un diamètre de point d'obturation de 1,2 mm a été utilisée pour le moule 16+16 gouttes. Le guide-aiguille de type VA est réalisé en acier métallurgique des poudres et assure une longue durée de vie et une excellente porte près du guide-aiguille grâce à une dureté d'environ 60 HRC.

Préserver les ressources

Comment la technologie innovante des canaux chauds utilise le matériau plus efficacement

Le collecteur à canaux chauds est conçu pour transférer la masse fondue plastifiée de la buse de raccordement à la buse à canaux chauds. Dans le cas du moule 16+16 gouttes, les diamètres des canaux dans le collecteur, les buses des canaux chauds et la buse de raccordement ont été calculés à l'aide du logiciel de simulation Sigmasoft. Les propriétés thermiques du collecteur sont calculées en plus des résultats de calcul sur la perte de charge et le cisaillement du matériau. La distribution s'effectue désormais vers quatre sous-collecteurs huit gouttes via un collecteur principal droit deux gouttes. Le diamètre du canal de fusion commence à 16 mm à l'entrée du collecteur et est réduit à 6,2 mm dans le trou de sortie vers la buse à obturateur de soupape. La disposition en quinconce des buses dans le moule à étages permet de travailler avec un nombre réduit de collecteurs de matière fondue. Cela réduit la hauteur du système ainsi que le poids du moule.

Le transfert de matière fondue dans les systèmes à canaux chauds pour moules empilés est soit continu avec une longue buse de connexion bout à bout, soit avec un chemin de transfert divisé. Dans notre application, un transfert fractionné était nécessaire car le moule ne pouvait pas être serré dans son ensemble. Le côté buse fixe, le bloc central mobile avec un canal chaud et le côté éjecteur mobile sont serrés séparément et accouplés sur la machine de moulage par injection. Le canal de fusion dans les buses de raccordement a un diamètre de 16 mm. Une buse ouverte est montée sur le côté de la buse fixe et une buse de raccordement avec un obturateur de vanne sur le bloc central déplacé. Cette obturation de soupape garantit qu'aucune matière fondue ne peut pénétrer dans la ligne de séparation lorsque le moule est ouvert. La porte de la buse de raccordement est entraînée par un seul vérin pneumatique. La solution dos à dos avec des vannes pneumatiques simples EEV a été utilisée dans l'application 16+16 points. Les trous d'alimentation en air des vannes doivent être bien équilibrés dans ce cas. L'équilibrage et des diamètres de trou suffisamment grands sont chargés d'assurer un fonctionnement sans faille des vannes individuelles. La température des plaques matrices où les EEV sont montés ne doit pas dépasser 100 °C pendant le fonctionnement. Ce n'était pas un problème pour cette application car la température générale du moule est de 20 °C pendant le processus.

Les exemples montrent que la pression croissante des coûts dans les soins de santé pose des défis extrêmes aux fabricants pour augmenter leur capacité de production et adopter des pratiques de travail rentables. Il est donc recommandé de rechercher une coordination étroite avec l'outilleur et le fabricant de canaux chauds à un stade précoce lors de la conception de moules empilés et familiaux ou d'applications multi-composants pour garantir la réussite de ces projets.

* Horst-Werner Bremmer est directeur commercial de Günther.

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