Applicazioni del Carbon DLS nel settore medico

22 agosto 2023

08:00

In questo articolo Xometry esplorerà la tecnologia di stampa 3D Carbon DLS e il suo ruolo immensamente vantaggioso nel settore medico.

Le esigenze tecnologiche del settore medico alimentano continuamente lo sviluppo dell’ingegneria medica e delle moderne capacità produttive. Vengono impiegate tecnologie sempre più avanzate per trasformare progetti che cambiano la vita in prodotti pronti per il consumatore. Una di queste tecnologie è Carbon Digital Light Synthesis (DLS), una tecnologia di stampa 3D che consente la produzione di parti realizzate con elastomeri tecnici che superano ampiamente i materiali concorrenti nella sfera della stereolitografia (SLA) o dell’elaborazione digitale della luce (DLP). Questo articolo spiegherà i vantaggi del passaggio alla stampa 3D al carbonio nel settore medico.

Carbon DLS utilizza il processo CLIP, che sta per Continuous Liquid Interface Production. CLIP è composto da 2 passaggi come descritto di seguito:

Stampa: la stampa DLS al carbonio è simile alla stampa SLA poiché entrambe prevedono l'uso di un serbatoio di resina e un sistema di proiezione della luce per produrre parti solide. Questo, tuttavia, è dove finiscono le somiglianze tra loro. Nel Carbon DLS viene utilizzato uno schermo permeabile che consente il passaggio delle molecole di ossigeno ma mantiene il polimero liquido nella vasca. L'ossigeno forma uno strato limite microscopico tra lo schermo e l'interfaccia del liquido noto come zona morta. Questo strato di ossigeno impedisce alla resina di polimerizzare direttamente a livello del retino consentendole di fluire continuamente nella zona morta e dando origine alle proprietà isotrope per cui sono note le parti stampate con la tecnologia Carbon DLS.

Particelle di carbonio DLS nel processo

Polimerizzazione: una volta completato il processo di formatura e estratte dalla macchina, le parti realizzate con determinati materiali avanzati non sono completamente polimerizzate. Tali parti devono essere sottoposte a un'ulteriore polimerizzazione termica in un forno prima di poter acquisire tutte le loro proprietà meccaniche. Il calore accelera la reticolazione delle catene polimeriche, dando vita a parti estremamente resistenti e tenaci.

Per apprezzare appieno i vantaggi offerti dalla stampa 3D Carbon DLS nel settore medico, dobbiamo prima chiarire la differenza tra anisotropia e isotropia.

Vista microscopica di materiali anisotropi

Anisotropia - Le proprietà meccaniche delle parti/materiali anisotropi variano se misurate su piani diversi. Le parti stampate in 3D sono tipicamente di natura anisotropa a causa della loro costruzione strato per strato. Un esempio è una parte stampata FDM costruita impilando strati sull'asse z. Le interfacce tra strati consecutivi sono punti deboli in cui è probabile che si sviluppino crepe e che alla fine si verifichino guasti se la parte viene caricata lungo l'asse z. Sugli assi xey, d'altro canto, questi punti deboli sono assenti, e il caricamento su questi assi non comporta alcun problema. Pertanto la parte è meccanicamente più debole sull'asse z, rispetto agli assi x e y. L'anisotropia non è una proprietà adatta per le parti progettate per l'industria medica poiché queste parti sono comunemente impiegate in applicazioni complesse in cui il carico può avvenire in qualsiasi direzione.

Vista microscopica dei materiali isotropi

Isotropia: le parti/materiali isotropi, a differenza delle loro controparti anisotrope, hanno le stesse proprietà se misurati in tutte le direzioni. Le loro proprietà sono le stesse indipendentemente dalla direzione in cui viene applicato il carico e dalle proprietà misurate. Questo comportamento del materiale/parte è fondamentale nei prodotti che ricevono carichi multidirezionali complessi. Non molti processi di stampa 3D sono in grado di creare parti isotrope. La tecnologia unica alla base di Carbon DLS lo rende uno dei pochissimi processi di stampa 3D in grado di produrre parti isotrope.

Il Carbon DLS è un processo unico in quanto può stampare materiali elastomerici con resistenza e resilienza simili alla gomma. Alcuni sono elencati di seguito.

I materiali di cui sopra forniscono un'ampia gamma di resistenza alla trazione, tenacità, resistenza alla fatica, resistenza all'abrasione e molte altre proprietà desiderabili. Qualunque sia l'applicazione, uno o più di essi saranno adatti. Ognuna di queste proprietà è desiderabile per le applicazioni mediche in cui le parti solitamente sono sottoposte a livelli elevati di carico ciclico o devono fornire un'elevata precisione quando vengono utilizzate per preparazioni chirurgiche o come guide di test.