El moldeo por inyección médica es el proceso más común para producir suministros médicos. Los plásticos médicos se funden y luego se les da la forma deseada del dispositivo médico.
Este proceso de fabricación aditiva crea piezas médicas moldeadas por inyección robustas y duraderas con propiedades superficiales de alta calidad y alta precisión dimensional. Dado que muchos instrumentos médicos están destinados a un solo uso, esta técnica también es adecuada para una producción de gran volumen y, al mismo tiempo, reduce los costos de producción para el moldeo por inyección.
¿Por qué utilizar plásticos para dispositivos médicos inyectables?
Todos los materiales utilizados en la fabricación de dispositivos médicos deben cumplir con los estándares de la industria. Los termoplásticos, especialmente los llamados "plásticos médicos", cumplen todos los requisitos de la FDA y, por lo tanto, son un material excelente para la producción de dispositivos médicos de inyección.
Además, los polímeros plásticos son comparativamente más baratos que los metales y las aleaciones, pero ofrecen una durabilidad y propiedades mecánicas comparables. Por lo tanto, utilizar plásticos para producir dispositivos médicos es una forma sensata de reducir los costes sanitarios sin comprometer la calidad.
Por otro lado, los plásticos son generalmente más flexibles en su procesamiento durante el proceso de fabricación e incluso en términos de usabilidad de los productos finales. A diferencia de los metales, los plásticos son materiales inertes. Por lo tanto, suelen ser la mejor opción para fabricar componentes que interactúan con tejidos orgánicos.
Ventajas del moldeo por inyección para la industria médica
El moldeo por inyección es un proceso automatizado que se utiliza para producir rápidamente piezas y componentes para dispositivos médicos. Sus ventajas superan las de procesos de fabricación aditiva similares, como la extrusión de plástico. Eso incluye:
1. Cumplimiento de los estándares de la industria
Los componentes fabricados mediante moldeo por inyección médica son adecuados para su uso en la industria médica porque cumplen con las regulaciones gubernamentales. La FDA ha establecido una serie de requisitos relacionados con la seguridad, esterilidad, limpieza, etc., que deben cumplir todos los dispositivos.
A diferencia de los metales y otros materiales, estos plásticos son fáciles de limpiar y esterilizar, son resistentes a los contaminantes y requieren menos requisitos de posprocesamiento, lo que los hace ideales para la industria médica.
2. Relación calidad-precio
El moldeo por inyección de plásticos médicos es automatizado y rentable, especialmente en la producción en grandes cantidades. Al ser un proceso controlado por ordenador, se requiere menos mano de obra, lo que garantiza menores costes por pieza. Además, el proceso de moldeo por inyección es más rápido y permite la reutilización de moldes, reduciendo aún más los costos de producción de dispositivos médicos.
3. Compatibilidad con una variedad de materiales.
Durante el proceso de moldeo por inyección, los maquinistas pueden elegir entre diferentes materiales. La técnica es adecuada para plásticos, fibras, composites, etc. Sin embargo, dado que se trata de moldeo por inyección de plástico para la industria médica, ya hemos optimizado el material necesario. Sin embargo, el proceso es compatible con prácticamente todos los plásticos médicos.
4. Alta precisión y exactitud
La industria médica exige una precisión dimensional excepcional en sus dispositivos porque trabajan con sangre y diversas estructuras internas del cuerpo humano. Una simple desviación de unos pocos milímetros puede resultar perjudicial para el paciente.
Sin embargo, el moldeo por inyección es ideal para lograr la máxima precisión dimensional y tolerancias estrictas en la producción de plástico. Además, al tratarse de un proceso automatizado, se requiere menos influencia humana, eliminando errores provocados por interferencias externas.
5. Alta reproducibilidad
Muchos productos médicos, como jeringas, guantes, mascarillas, etc., están destinados a un solo uso. Por tanto, la necesidad de un proceso de fabricación con alta repetibilidad es una de las principales ventajas del moldeo por inyección.
Esta técnica permite producir miles de piezas precisas sin necesidad de mantenimiento después de crear el molde. Un molde de aluminio típico (el más común para el moldeo por inyección) puede sobrevivir miles de ciclos de producción.
6. Pérdidas materiales escasas o nulas
Como ocurre con cualquier técnica de fabricación, el moldeo por inyección médica genera residuos: el exceso de residuos se genera durante la fabricación de las piezas. A diferencia de otros procesos, la ventaja de esta técnica es que se pueden triturar y fundir estos residuos y reutilizarlos para fabricar otras piezas. Por tanto, los residuos generados tras la producción de su prototipo médico son casi insignificantes.
Diferentes tipos de procesos de moldeo por inyección de dispositivos médicos
Ahora echemos un vistazo rápido a algunos procesos de moldeo por inyección utilizados en la producción de dispositivos médicos.
Moldeo por inyección de plástico (normal)
Durante el moldeo por inyección, los polímeros plásticos se licuan a altas temperaturas antes de moldearlos con la forma deseada en un molde de aluminio o acero. El moldeo por inyección de plástico es de gran valor para la industria médica porque el proceso se lleva a cabo en condiciones higiénicas. Las altas temperaturas utilizadas para fundir los plásticos garantizan que estén libres de contaminantes y microbios que podrían dañar la salud de los pacientes.
Sobremoldeo
El sobremoldeo es un tipo de moldeo por inyección en el que uno o dos componentes se moldean sobre una estructura ya formada y curada: el sustrato. El proceso se denomina moldeo por inyección de dos componentes porque requiere al menos dos pasos y, por tanto, tiene un ciclo de producción largo. Sin embargo, esta técnica es valiosa para la fabricación de plásticos, particularmente en la fabricación de cables y componentes que requieren un agarre firme.
Insertar plantilla
El moldeado por inserción es similar al sobremoldeo en el sentido de que se moldea un componente secundario sobre una pieza ya moldeada: el inserto. A diferencia del sobremoldeo, el moldeado por inserción es un proceso único porque el sustrato (insertos) es una estructura preexistente. Además, esta técnica no se limita a piezas de plástico, ya que los insertos sobremoldeados pueden fabricarse a partir de metales o aleaciones.
Moldeo por inyección de silicona líquida
En este proceso, la silicona se calienta hasta que se derrite y luego se moldea con la forma deseada del dispositivo médico. La silicona es un polímero plástico típico adecuado para su uso en la industria médica.
Sin embargo, debido a que los moldes de silicona no son tan duraderos como los de aluminio o acero, el moldeo por inyección de silicona generalmente solo es adecuado para producir pequeñas cantidades de piezas médicas, especialmente en las primeras etapas de creación de prototipos médicos y desarrollo de productos.
Diversos plásticos médicos para moldeo por inyección médica.
Existen varios polímeros plásticos de ingeniería que son adecuados para piezas de moldeo por inyección médicas. Estos plásticos son principalmente termoplásticos y no termoestables porque tienen un mejor rendimiento que los termoestables.
1. Polieteretercetona (PEEK)
PEEK es un termoplástico de ingeniería ampliamente utilizado con excelente resistencia a condiciones ambientales adversas, incluida la radiación, las altas temperaturas, los productos químicos, el desgaste, etc.
Además, garantiza una perfecta estabilidad dimensional, incluso después de la carga. También tiene otras propiedades mecánicas superiores, lo que lo hace ideal para fabricar dispositivos médicos. Además, es compatible con el moldeo por inyección y otras técnicas de fabricación utilizadas en la fabricación de dispositivos médicos.
2. Polietileno (PE)
El polietileno es un polímero plástico común que se utiliza con fines médicos. Está compuesto por miles de polímeros de etileno, y el material resultante tiene una alta resistencia a la tracción y rigidez.
La compatibilidad del PE con los tejidos biológicos y su resistencia a condiciones ambientales adversas, incluida la esterilización, lo convierten en un plástico valioso para los procesos de moldeo por inyección médica. Es adecuado para la producción de prótesis articulares, conectores, tubos, envases de medicamentos, etc.
3. Policarbonato (PC)
El policarbonato es un termoplástico de ingeniería reforzado elaborado a partir de bisfenol A y condensación de fosgeno. Aunque parece transparente, tiene excelentes propiedades mecánicas que incluyen tenacidad, flexibilidad, resistencia a la abrasión, resistencia a la fractura, resistencia a la temperatura, etc.
También es muy compatible con los tejidos corporales, propiedad típica de los plásticos médicos. Es adecuado para producir muchas piezas médicas de moldeo por inyección de plástico, como máscaras transparentes, equipos de protección, oxigenadores, etc.
4. Polipropileno (PP)
El polipropileno es otro polímero plástico común para el moldeo por inyección de plástico creado a partir de la condensación de múltiples unidades de propileno. Tiene una dureza increíble y es resistente al agrietamiento, la radiación, los golpes, la temperatura, el desgaste, etc.
Por todo ello, es un plástico adecuado para la producción de componentes para el sector sanitario. Es ideal para la producción de conectores, tubos, jeringas, prótesis de rodilla y cadera, ventiladores, etc.
5. Silicona
La silicona es un compuesto químico químicamente inerte, similar al caucho sintético, tiene excelentes propiedades mecánicas y es compatible con los tejidos biológicos. Es el polímero plástico elegido para aplicaciones médicas donde la flexibilidad juega un papel importante.
Es adecuado para fabricar productos y dispositivos como catéteres, productos cosméticos, lentes de contacto, implantes mamarios, sistemas de administración de fármacos, conectores y tubos, etc. Además, la silicona es extremadamente rentable en la fabricación de dispositivos médicos.
6. Poliestireno (PS)
El poliestireno es otro plástico de ingeniería de primera calidad adecuado para la fabricación de piezas de inyección médicas. A diferencia de la mayoría de los termoplásticos analizados anteriormente, tiene poca o ninguna flexibilidad, pero ofrece otras excelentes propiedades mecánicas y es compatible con los tejidos corporales.
Es resistente a condiciones adversas, lo que garantiza una alta estabilidad dimensional, fundamental para todos los componentes médicos. Se utiliza ampliamente para fabricar placas de Petri, placas de cultivo y otras piezas de diagnóstico.
¿De qué materiales están hechas las piezas de inyección médica disponibles?
Existen varios termoplásticos que se utilizan para fabricar piezas de inyección para hospitales y fines médicos. Sin embargo, cada polímero es el más adecuado para determinadas aplicaciones. Analicemos los criterios a considerar al seleccionar plásticos médicos.
1. Regulaciones de la industria (FDA)
Al desarrollar componentes para dispositivos médicos, primero se debe tener en cuenta el cumplimiento de las normas de las autoridades pertinentes, especialmente la FDA. Todo instrumento médico debe cumplir ciertas pautas y requisitos antes de ser lanzado al público en general.
Estos estándares incluyen la compatibilidad con tejidos biológicos y la capacidad de soportar condiciones físicas y químicas extremas. Otros criterios también están sujetos a estas normas. Por lo tanto, si los plásticos cumplen con todas las regulaciones de la FDA, son adecuados para la producción de piezas moldeadas por inyección de plástico médico.
2. Resistencia y durabilidad
Los plásticos utilizados para producir piezas médicas moldeadas por inyección deben tener propiedades mecánicas distintas en términos de resistencia, rigidez y durabilidad. A la hora de desarrollar componentes para el sector sanitario, es importante evitar los plásticos frágiles que pueden romperse fácilmente. En su lugar, utilice termoplásticos resistentes a impactos y roturas que cumplan su función durante largos períodos de tiempo.
3. Adecuación del medio ambiente dentro del organismo
Algunos productos médicos, como prótesis e implantes quirúrgicos, entran en contacto directo con tejidos orgánicos. Por lo tanto, los polímeros plásticos para dichos productos deben ser inertes y no deben interferir con las actividades normales del cuerpo. Más bien, deben seguir siendo compatibles con el entorno de las estructuras internas del cuerpo, incluso después de un uso prolongado.
4. Capacidad para soportar condiciones de esterilización.
Muchos dispositivos médicos deben ser estériles, libres de contaminantes y microorganismos que puedan ser perjudiciales para los pacientes. Sin embargo, estos dispositivos médicos están expuestos a condiciones adversas durante el proceso de esterilización, como altas temperaturas, radiación o productos químicos.
Por lo tanto, los polímeros plásticos utilizados en la fabricación de instrumentos que requieren esterilización deben mantener su precisión dimensional incluso después de la exposición a estos ambientes agresivos.
5. Selección del método de moldeo.
El proceso de moldeo por inyección también es un criterio que hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar el plástico médico correcto. Para el procesamiento de silicona, por ejemplo, el proceso de moldeo por inyección de silicona líquida es el más adecuado.
Otras técnicas de moldeo por inyección de plástico incluyen moldeo por inserción, micromoldeo, unión ultrasónica, sobremoldeo, etc.
6. Considere el uso general
El uso previsto de los componentes fabricados es otro aspecto que debe tenerse en cuenta al utilizar polímeros plásticos para procesos de moldeo por inyección médicos. Por ejemplo, los dispositivos médicos como guantes, mascarillas, ventiladores, tubos, catéteres y jeringas están destinados a un solo uso.
Por lo tanto, se deben utilizar pocos materiales en la fabricación de dichos componentes; deben ser flexibles, ligeros, transparentes y fáciles de esterilizar. Gastar mucho dinero en estos productos sería muy caro e imprudente para el fabricante.
Aplicaciones de moldeo por inyección de plástico en dispositivos médicos.
Dadas las ventajas comentadas anteriormente, estará de acuerdo en que el moldeo por inyección es una técnica de fabricación extremadamente eficiente y eficaz para la industria médica. Es un proceso continuo que ofrece alta precisión y exactitud incluso cuando se producen grandes cantidades. Esto lo convierte en el método preferido de muchas empresas que producen componentes para las industrias médica y farmacéutica.
El proceso se utiliza ampliamente para producir las siguientes piezas moldeadas por inyección de plástico médico.
- Reemplazos de rodilla y cadera
- Varios implantes y dispositivos quirúrgicos.
- Componentes simples y esenciales como bolsas de sangre, jeringas, catéteres, conectores, tubos, ventiladores, mascarillas y equipos de protección.
- Cajas, paneles y cubiertas para dispositivos médicos avanzados, como máquinas de resonancia magnética y ECG.
- Componentes como placas de Petri, elevadores, tubos de ensayo, etc. para pruebas de laboratorio.
- Equipo de rayos X dentales
- Ortopedía
- Envases y embalajes farmacéuticos.
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Concluyendo
El moldeo por inyección médico es rentable y permite la producción de productos de alta calidad con excelentes propiedades mecánicas y químicas. El moldeo por inyección hace que sea relativamente fácil producir tanto piezas médicas simples moldeadas por inyección como componentes complejos que requieren tolerancias estrictas.
Preguntas frecuentes
¿Qué son los plásticos médicos?
Los plásticos médicos son polímeros plásticos que se utilizan para fabricar productos y dispositivos médicos. Estos plásticos son biológicamente inertes y han sido sometidos a pruebas y estudios de estabilidad que garantizan su seguridad y el cumplimiento de los estándares de la industria. Tienen excelentes propiedades mecánicas, físicas y químicas. Algunos ejemplos son polietileno, PEEK, polipropileno, ABS, etc.
¿Qué es un dispositivo médico de moldeo por inyección?
El moldeo por inyección de dispositivos médicos simplemente se refiere a la aplicación de técnicas de moldeo por inyección en la fabricación de dispositivos médicos. Las piezas médicas moldeadas por inyección se fabrican calentando componentes de plástico hasta que se derriten antes de moldearlos en formas apropiadas que se ajusten a diseños específicos y estén destinadas a ser utilizadas como componentes de dispositivos médicos.
¿Qué tipos de productos médicos están disponibles para moldeo por inyección?
El moldeo por inyección médica se puede utilizar para producir prácticamente todos los dispositivos médicos de plástico porque la técnica cumple con todas las normas de seguridad y estabilidad estructural de la FDA. Dispositivos simples como placas de Petri, jeringas, tubos y bolsas de sangre, así como estructuras complejas como implantes, carcasas y cubiertas para grandes dispositivos médicos, prótesis, etc., son todos compatibles con los procesos de moldeo por inyección de plástico.
