A 3D nyomtatás által kínált szabadság új kihívásokat jelent az alkatrészek tisztítása szempontjából. A legjobban úgy lehet megoldani ezt a problémát, ha ezt az utolsó lépést már a kezdetektől figyelembe vesszük, és a tervezést és gyártást ehhez igazítjuk. Így megfelelő megoldásokat lehet találni – mondja Gehard Koblenzer, a LPW Reinigungssysteme tisztítási szakértője.
Koblenzer úr, milyen tapasztalatokkal rendelkezik jelenleg a 3D nyomtatott alkatrészek tisztításával kapcsolatos projektekben?
A 3D nyomtatási eljárások terén az elmúlt években óriási fejlődést tapasztaltunk. Most sokan kihasználják a megszerzett lehetőségeket a termelésben, izgalmas új termékek születnek – az orvostechnikában is. Azonban a most legyártható bonyolult struktúrák azt jelentik, hogy a tisztításnak is fejlődnie kell, és nem támaszkodhatunk egyszerűen azokra a bevett eljárásokra, amelyek a forgácsoló megmunkálásra lettek optimalizálva. Jelenleg úgy tűnik, hogy ez egyes gyártókat meglep. A jó hír viszont az, hogy megoldásokat találunk. Addig azonban számos kérdést meg kell válaszolni.
Miért olyan bonyolult a 3D nyomtatott alkatrészek tisztítása?
A 3D nyomtatás során gyakran olyan struktúrákkal találkozunk, amelyek szivacsos, porózusak. Ez a tulajdonság nagyon kívánatos az implantátumok esetében, mivel megkönnyíti a csontba való beágyazódást. A tisztítás szempontjából azonban azt jelenti, hogy például a pormaradékok olyan helyeken találhatóak, ahol nincs rálátásunk. Felmerül a kérdés, hogy van-e ott maradék, és ha igen, mennyi. A következő lépésben meg kell határoznunk, hogy ezek zavaróak-e, és ezért el kell-e távolítani őket. Ha igen, meg kell találnunk a megfelelő módszert ehhez. Mi távolítható el rázással vagy vibrációval? Mi távolítható el egy tisztítóberendezés segítségével? Fontos az is, hogy vajon mik azok a nem kívánt részecskék, amelyek a hozzáférhetetlen helyekre kerülnek, és hogy a gyártási folyamatban lehetne-e valahogyan úgy módosítani a lépéseket, hogy ne keletkezzen szennyeződés. Ugyanezek a megfontolások vonatkoznak az additív gyártású alkatrészek megmunkálására is: az esztergálás, csiszolás vagy fúrás során használt olajok vagy hűtőkenőanyagok is eljuthatnak a bonyolult struktúrák nehezen hozzáférhető helyeire, és el kell őket távolítani – ha nem lehet megakadályozni, hogy ezek oda kerüljenek.
Mennyire bonyolult megfelelő eljárásokat kidolgozni ehhez?
Ez mindenképpen megvalósítható – a legjobb, ha már a kezdetektől figyelembe vesszük a tisztítást, a validálást és azokat a követelményeket, amelyeket az FDA vagy az MDR támaszt a tisztaság igazolásával kapcsolatban. Ez alapvetően nem új dolog. Körülbelül tíz évvel ezelőtt már kerestünk lehetőségeket a határértékek meghatározására és arra, hogy mely maradékokat kell eltávolítani. Akkoriban klasszikus gyártású alkatrészekre vonatkozott. Most ugyanazokat a megfontolásokat kell alkalmaznunk a bonyolultabb struktúrájú alkatrészek esetében is. Ebből az derül ki, hogy körülbelül egy tucat kategória létezik, amelyekbe a 3D nyomtatásból származó alkatrészeket sorolhatjuk, és amelyeket megfelelő tisztítási eljárásokhoz tudunk igazítani.
Mi könnyíti meg a tisztítást?
Többféle megközelítés létezik. Hasznos lehet például a porózus területek kialakításába olyan nyílások integrálása, amelyek később a tisztítást segítik. Egy előtisztítás pipatisztító dróttal szintén hasznos lehet. Egy másik projekt során már az elején szétszedhető tesztalapokat terveztünk, amelyek geometriája pontosan megfelelt a tervezett termékekének. Így gyorsan látható volt, hogy hol és milyen szennyeződések keletkeztek belül, és ennek megfelelően tudtuk a folyamatot módosítani. Az is jól igazolható ilyen tesztalapokkal, hogy a tisztítás sikeres volt.
Mennyire fontos a gyártási folyamat és az utófeldolgozás?
A nyomtatógyártóknak is foglalkozniuk kell ezzel: a gyártási eljárás során nemcsak a kívánt struktúrák keletkeznek. A hő, amely a port megolvasztja, a környező részecskéket is megolvasztja, amelyek az alapfelületre tapadnak. Ezek túl erősek ahhoz, hogy tisztítással eltávolíthatók legyenek. De nem is maradnak tartósan ott, hanem idővel leválhatnak. Jó lenne, ha a folyamatokat úgy optimalizálnák, hogy elkerülhetők legyenek az ilyen hatások. Ezenkívül manapság már vannak olyan vállalatok is, amelyek intenzíven foglalkoznak a feldolgozás utáni lépésekkel, és rázással, valamint vibrációkkal sok porral szennyezett részecskét el tudnak távolítani.
Mikor nem található validálható tisztítási eljárás?
Ilyen esettel valójában még nem találkoztunk. Azonban a keresés annál hosszabb ideig tart, minél kevesebb gondolatot szenteltek a fejlesztők a tisztítással kapcsolatos kérdéseknek a tervezés során. Időről időre előfordul, hogy nagyon meglepett arcokat látunk, mert senki sem számított a plusz munkára.
Vannak olyan anyag- és eljáráskombinációk, amelyek a tisztítás szempontjából különösen nehezek?
Ezt általánosan nem lehet kijelenteni, mivel minden elképzelhető kombinációban előállíthatók olyan bonyolult és nehezen tisztítható alkatrészek, amelyek tisztítása kihívást jelent. Azonban a műanyagporból készült alkatrészek általában nehezebben kezelhetők. A tisztítás során a fizikai tényezők, például a hőmérséklet is szerepet játszanak. A műanyag alkatrészek tisztítás közben alig vesznek fel hőt, ami nem segít a folyamatban. Ezzel szemben a fémpor maradványok abrazív hatásúak. De ezt a berendezések tervezésénél figyelembe lehet venni.
Átültethetők-e más iparágak tapasztalatai az orvostechnikába?
Minden iparág egyedi. Ennek ellenére érdemes a motorsportra, a nagy vákuumtechnikára és a légiközlekedésre is figyelni. Ezekben az iparágakban már alkalmaznak additív gyártású alkatrészeket, és olyan tisztítási megoldásokat kell találni, amelyek magas követelményeknek felelnek meg. Az ottani megoldások egyike vagy másika segíthet a orvostechnikai projektekben is.
Milyen perspektívákat lát a 3D nyomtatott alkatrészek tisztítása terén?
Az additív gyártás jelenleg gyorsan egyre fontosabbá válik a piacon. Tehát intenzíven foglalkoznunk kell a témával. Meggyőződésem, hogy a teljes folyamat figyelembevételével hamarosan olyan jól kezeljük ezt, hogy újra beszélhetünk majd valami olyasmiről, mint a szabványos eljárások.
(Forrás: www.lpw-cleaning.com )