從設(shè)計、使用、再利用到最終處理的整個產(chǎn)品生命周期中，尋求適用于醫(yī)療器械領(lǐng)域的熱塑性材料具有至關(guān)重要的意義。然而，在考慮設(shè)計參數(shù)、材料特性及設(shè)備能力等各種因素的基礎(chǔ)上，為每一個零件或組件確認(rèn)最佳成型工藝同樣重要。

優(yōu)化的工藝流程有助于推動醫(yī)療器械產(chǎn)品在市場上取得成功，例如加快上市時間、提升企業(yè)競爭力、降低運(yùn)營成本、確保產(chǎn)品質(zhì)量一致性并助力開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計。

大型熱塑性樹脂供應(yīng)商可以在這一領(lǐng)域中提供非常大的幫助。他們不僅是這一領(lǐng)域的材料專家，而且擁有精湛的加工知識和寶貴的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，可以為醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)打造多種優(yōu)勢。此類加工專業(yè)知識來源于內(nèi)部研發(fā)和測試活動，以及與客戶共同開展應(yīng)用開發(fā)工作的經(jīng)驗(yàn)積累，從而助力原始設(shè)備制造商實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的最優(yōu)化。

加工工藝優(yōu)缺點(diǎn)對比

每一種塑料加工工藝都有優(yōu)勢和劣勢。真正挑戰(zhàn)在于根據(jù)所需零件、設(shè)備性能、設(shè)計規(guī)格、材料的物理和機(jī)械性能、外觀效果、生產(chǎn)數(shù)量、二次操作以及加工工廠的能力等各種參數(shù)，確定適用于某一具體應(yīng)用的最佳加工方式。

多種可變因素的存在會使工藝篩選流程變得非常復(fù)雜。SABIC等大型熱塑性材料供應(yīng)商可以給予專業(yè)的篩選指導(dǎo)，提供各種資源幫助客戶確認(rèn)合適的加工方式、并對其進(jìn)行優(yōu)化處理以匹配具體的應(yīng)用。此類資源包括加工設(shè)備、應(yīng)用測試能力、實(shí)驗(yàn)室設(shè)施以及具體材料的性能數(shù)據(jù)。

除了提供現(xiàn)有加工技術(shù)支持，材料供應(yīng)商還致力于實(shí)現(xiàn)工藝升級和完善。此外，他們助力開發(fā)全新的加工方式，攻克當(dāng)前經(jīng)濟(jì)或技術(shù)的制約，推動新型零部件的生產(chǎn)進(jìn)程。

標(biāo)準(zhǔn)注塑成型工藝

由于傳統(tǒng)加工方式注塑成型工藝用途極為廣泛，而且能夠提供高尺寸精度和高產(chǎn)出率，其在醫(yī)療器械生產(chǎn)行業(yè)中依然廣受歡迎。這一工藝可用于生產(chǎn)多種產(chǎn)品，包括吻合器和穿刺器等手術(shù)器械以及大型診斷設(shè)備外殼。

除了以上優(yōu)勢，注塑成型工藝還可以幫助器械生產(chǎn)商解決醫(yī)療領(lǐng)域一些極具挑戰(zhàn)性的難題：

有助于提高患者治愈率：

對于注射筆以及帶有可移動精密零部件的自動注射器等藥物輸送裝置而言，注塑成型工藝可以提供精確用藥劑量所需的高精度，從而確保獲得良好的治療效果。

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降低成本：

通過整合零部件和取消二次操作步驟，采取注塑成型工藝打造的產(chǎn)品設(shè)計有助于降低底盤和骨架等固定設(shè)備所需組件的使用成本。

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提高可用性：

薄壁注塑成型工藝有助于減輕便攜式醫(yī)療器械的重量，為醫(yī)護(hù)人員及患者運(yùn)輸和操作器械提供了便利性。

采用注塑成型工藝首先需要考慮系統(tǒng)成本。盡管前期注塑成型模具成本較高，但極高生產(chǎn)成型效率、長時間的模具使用壽命以及高產(chǎn)量生產(chǎn)等經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，也在一定程度上抵消了模具成本過高的不利影響。

另一個因素是設(shè)計自由度。器械設(shè)計師可以從多種適用于注塑成型工藝的樹脂和樹脂復(fù)合材料進(jìn)行選擇。此類材料包括聚碳酸酯(PC)、 聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC/ABS)以及適用于發(fā)泡成型的改性聚苯醚。能夠在高壓蒸煮滅菌等苛刻條件下重復(fù)使用，提供固有潤滑性或高模量的特種復(fù)合材料，從而為設(shè)計師提供更多的選擇。

處理溫度、壓力和樹脂含水量等可變因素以及設(shè)計規(guī)格和設(shè)備能力都會影響產(chǎn)量和質(zhì)量。例如，需要進(jìn)行具體分析和測試來確保多穴模具中零部件之間的一致性，控制薄壁制品的翹曲度和擴(kuò)大流動區(qū)域，同時實(shí)現(xiàn)零部件所需的復(fù)雜性能特征。

這正是材料供應(yīng)商投資工藝開發(fā)能夠?yàn)槠餍瞪a(chǎn)商提供的主要優(yōu)勢——節(jié)約時間并避免出現(xiàn)代價高昂的失誤。大型供應(yīng)商了解現(xiàn)有注塑成型技術(shù)的應(yīng)用范圍和局限性，可以采用自有技術(shù)資源來克服這些障礙，從而幫助客戶達(dá)到目的。

特殊注塑成型工藝

高級注塑成型技術(shù)有助于滿足醫(yī)療器械所需的特殊性能要求、外觀效果以及加工需求。

氣體輔助注塑成型工藝

作為傳統(tǒng)注塑成型工藝的升級版本，氣體輔助注塑成型工藝需要將壓縮氮?dú)庾⑸淙肽＞邇?nèi)部。氮?dú)饬鹘?jīng)固定渠道，通過形成中空區(qū)域來取代零部件較厚部位的樹脂材料。采用這項(xiàng)工藝制造的零部件重量減輕、模內(nèi)應(yīng)力降低、壁厚度均勻性提高、尺寸穩(wěn)定性也進(jìn)一步提升。

此外，氣體輔助注塑成型工藝還有助于減少縮痕產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的表面平整度。這項(xiàng)技術(shù)解決了復(fù)雜幾何形狀零件無法在傳統(tǒng)單一零件成型工藝進(jìn)行生產(chǎn)的問題。這種注塑成型工藝可以提供出色的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，例如減少材料消耗量和縮短生產(chǎn)周期時間，從而有助于提高生產(chǎn)效率。

作為一項(xiàng)先進(jìn)工藝技術(shù)，氣體輔助注塑成型工藝可以通過輕量化和人體工學(xué)設(shè)計來改善醫(yī)療器械可用性。典型應(yīng)用場合包括用于牽開和嵌入處理的不銹鋼手術(shù)器械。除了更佳的人體工學(xué)設(shè)計，采用氣體輔助注塑成型工藝生產(chǎn)的零部件，還可以省略采用外部加強(qiáng)筋促進(jìn)成型的步驟，打造更為平整的表面，提高清潔便利性并減少可能增加感染幾率的人體組織堆積。

采取氣體輔助注塑成型工藝的注意事項(xiàng)包括準(zhǔn)確定位氣體通道、調(diào)節(jié)零部件中控區(qū)域快速冷卻過程（零部件內(nèi)外部均需要進(jìn)行冷卻處理）。

確認(rèn)適用于這項(xiàng)特殊工藝的材料需要從材料供應(yīng)商尋求相關(guān)建議。此外，生產(chǎn)優(yōu)化則需要器械生產(chǎn)企業(yè)、注塑工廠和樹脂供應(yīng)商的協(xié)作配合。

快速冷熱成型工藝

模具溫度對提升注塑成型零部件表面質(zhì)量發(fā)揮著重要的作用。在注塑成型周期中，快速冷熱成型技術(shù)可以對模具表面溫度進(jìn)行熱循環(huán)控制。這需要在注塑前采用過熱水系統(tǒng)或感應(yīng)線圈等特殊設(shè)備加熱模具表面，使其溫度升高至材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)以上。樹脂注射入模腔之后，模具需要在成型部件頂出脫模之前進(jìn)行快速冷卻降溫。

借助這項(xiàng)工藝， 玻纖增強(qiáng)材料可用于打造高樹脂含量表面，從而生產(chǎn)出對表面光澤度有較高要求的零部件。采用玻纖增強(qiáng)材料進(jìn)行成型加工的零部件具有優(yōu)質(zhì)表面平整度，有助于省略噴涂步驟。高品質(zhì)表面可以提升家用器械對患者的吸引力并增強(qiáng)市場競爭力。

此外，零部件內(nèi)應(yīng)力降低也是快速冷熱成型工藝的另一項(xiàng)優(yōu)勢。內(nèi)應(yīng)力降低可以獲得更佳的耐開裂性，尤其是在需要使用化學(xué)清洗劑預(yù)防醫(yī)院獲得性感染（HAI）的應(yīng)用場合。適用于快速冷熱成型工藝的樹脂包括玻纖填充聚碳酸酯和聚醚酰亞胺以及特種復(fù)合材料。SABIC等擁有全球應(yīng)用開發(fā)中心的材料供應(yīng)商可以為客戶提供有助于他們高效應(yīng)用快速冷熱成型工藝的豐富資源。

二次成型工藝（二次注塑成型）

如果單一熱塑性塑料材料無法滿足零部件的要求，可以應(yīng)用機(jī)械緊固、溶劑粘合、焊接、膠粘和按壓式卡扣裝配等技術(shù)接合兩種或多種熱塑性塑料材料。然而，此類二次操作尤其耗費(fèi)時間，而且也增加了成本、影響了生產(chǎn)率。

在剛性基材上直接進(jìn)行熱塑性彈性體或液體硅膠（LSR）二次注塑成型可以避免二次操作步驟。只要兩種材料相互兼容，還能夠獲得較高的粘結(jié)度。這項(xiàng)工藝有助于提升醫(yī)療器械的人體工學(xué)性能和安全性能，而且能夠提供良好的外觀效果。彈性體材料的不同感官效果（握感、觸感、質(zhì)地等）為器械生產(chǎn)商提供了多樣化選擇。降噪減震專用材料同樣可以供應(yīng)，而且其中的多款材料具有多種顏色可供選擇。

應(yīng)用例子包括生產(chǎn)手術(shù)器械或便攜式設(shè)備(例如除顫器)的手柄以及有助于保證患者安全和行走穩(wěn)定性的耐用醫(yī)療設(shè)備（助行器、拐杖等）的舒適防滑區(qū)域。

與傳統(tǒng)設(shè)計和加工工藝有區(qū)別的是，成功的二次成型必須能夠滿足兩項(xiàng)材料的不同收縮特性。彈性體出現(xiàn)明顯收縮可以通過使用高模量基板材料、在基板材料中制作加強(qiáng)筋進(jìn)行一定程度的緩解。

增量制造技術(shù)

作為一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，增材制造以數(shù)字文件為基礎(chǔ)，通過塑料材料逐層堆積生成三維（3D）物體。這項(xiàng)技術(shù)在醫(yī)療器械應(yīng)用領(lǐng)域具有多種潛在優(yōu)勢，其中包括制定患者特異個性化治療方案、通過取消模具降低使用成本、提供寬泛的設(shè)計自由度等。采用增材制造生產(chǎn)的創(chuàng)新零部件，例如用于復(fù)雜手術(shù)診斷或指導(dǎo)的骨骼和器官模型、定制化模型和假肢、醫(yī)用和口腔植入體等，為醫(yī)療行業(yè)帶來了巨大優(yōu)勢。

增材制造目前在醫(yī)療器械中的應(yīng)用主要集中在原型設(shè)計和個性化、定制化零部件生產(chǎn)。增材制造未來也將有望應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)，但面臨的一個挑戰(zhàn)是需要將樹脂和樹脂復(fù)合材料進(jìn)行特殊加工處理以適應(yīng)這種工藝流程。醫(yī)療器械設(shè)計師需要確保他們所選擇的材料能夠符合來源、監(jiān)管鏈、測試、法規(guī)遵循以及供應(yīng)鏈等方面的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，這些材料還必須能夠滿足生物相容性和滅菌相容性等醫(yī)療行業(yè)基本需求，而且必須適用于增材制造生產(chǎn)方式。