Aplicações de Carbon DLS na indústria médica

22 de agosto de 2023

08:00

Neste artigo, a Xometry explorará a tecnologia de impressão 3D Carbon DLS e seu papel imensamente benéfico na indústria médica.

As demandas tecnológicas da indústria médica alimentam continuamente o desenvolvimento da engenharia médica e das modernas capacidades de fabricação. Tecnologias cada vez mais avançadas são empregadas para transformar designs que mudam vidas em produtos prontos para o consumidor. Uma dessas tecnologias é a Carbon Digital Light Synthesis (DLS), uma tecnologia de impressão 3D que permite a produção de peças feitas de elastômeros de engenharia que superam amplamente os materiais concorrentes na esfera da estereolitografia (SLA) ou do processamento digital de luz (DLP). Este artigo explicará os benefícios da mudança para a impressão 3D de carbono na indústria médica.

Carbon DLS utiliza o processo CLIP, que significa Produção Contínua de Interface Líquida. CLIP consiste em 2 etapas conforme descrito abaixo:

Impressão - A impressão Carbon DLS é semelhante à impressão SLA, pois ambas envolvem o uso de um reservatório de resina e um sistema de projeção de luz para produzir peças sólidas. É aqui, porém, que terminam as semelhanças entre eles. No Carbon DLS, é usada uma tela permeável que permite a passagem das moléculas de oxigênio, mas mantém o polímero líquido na cuba. O oxigênio forma uma camada limite microscópica entre a tela e a interface do líquido, conhecida como zona morta. Esta camada de oxigênio evita que a resina cure diretamente no nível da tela, permitindo que ela flua continuamente para a zona morta e dando origem às propriedades isotrópicas pelas quais as peças impressas com a tecnologia Carbon DLS são conhecidas.

Partículas de carbono DLS em processo

Cura - Quando o processo de conformação é concluído e são retiradas da máquina, as peças feitas de certos materiais avançados não estão totalmente curadas. Essas peças precisam passar por uma cura térmica adicional em um forno antes de adquirirem todas as suas propriedades mecânicas. O calor acelera a reticulação das cadeias poliméricas, resultando em peças extremamente resistentes e resistentes.

Para apreciar plenamente os benefícios proporcionados pela impressão 3D Carbon DLS na indústria médica, precisamos primeiro esclarecer a diferença entre anisotropia e isotropia.

Visão microscópica de materiais anisotrópicos

Anisotropia - As propriedades mecânicas de peças/materiais anisotrópicos variam quando medidas em diferentes planos. As peças impressas em 3D são tipicamente de natureza anisotrópica devido à sua construção camada por camada. Um exemplo é uma peça impressa FDM que é construída empilhando camadas no eixo z. As interfaces entre camadas consecutivas são pontos fracos onde é provável que se desenvolvam fissuras e, em última análise, ocorram falhas se a peça for carregada no eixo z. Nos eixos x e y, por outro lado, estes pontos fracos estão ausentes e o carregamento nestes eixos não resulta em problemas. Portanto, a peça é mecanicamente mais fraca no seu eixo z, em comparação com os seus eixos x e y. A anisotropia não é uma propriedade adequada para peças projetadas para a indústria médica, pois essas peças são comumente empregadas em aplicações complexas nas quais o carregamento pode ocorrer em qualquer direção.

Visão microscópica de materiais isotrópicos

Isotropia - Peças/materiais isotrópicos, ao contrário de suas contrapartes anisotrópicas, têm as mesmas propriedades quando medidos em todas as direções. Suas propriedades são as mesmas independentemente da direção em que a carga é aplicada e das propriedades medidas. Este comportamento do material/peça é crítico em produtos que recebem carregamentos multidirecionais complexos. Poucos processos de impressão 3D são capazes de criar peças isotrópicas. A tecnologia exclusiva por trás do Carbon DLS o torna um dos poucos processos de impressão 3D que pode produzir peças isotrópicas.

O Carbon DLS é um processo único, pois pode imprimir materiais elastoméricos com resistência e resiliência semelhantes às da borracha. Alguns estão listados abaixo.

Os materiais acima fornecem uma ampla gama de resistência à tração, tenacidade, resistência à fadiga, resistência à abrasão e muitas outras propriedades desejáveis. Seja qual for a aplicação, um ou mais deles serão adequados. Cada uma dessas propriedades é desejável para aplicações médicas onde as peças geralmente passam por altos níveis de carga cíclica ou são necessárias para fornecer alta precisão quando empregadas em preparações cirúrgicas ou como guias de testes.