Mikroformowanie wtryskowe Jak firmy Boy i Ewikon skróciły czas przebywania do czterech minut

Firmy Boy i Evonik zaprezentowały podczas targów Fakuma 2026 przetwarzanie biowchłanialnego polimeru w procesie mikrowtrysku. Dzięki jednostce plastyfikującej o średnicy 8 mm oraz systemowi mikrokanalików gorących udało się wyprodukować dwie medyczne mikroskręty o masie 0,065 g każda bez konieczności stosowania wlewów. Czas przebywania materiału w maszynie wyniósł około czterech minut.

Obecnie wiele produktów medycznych wytwarza się metodą mikrowtrysku. Oprócz bardzo małej masy poszczególnych elementów decydujące znaczenie mają przede wszystkim powtarzalność procesu oraz czas przebywania tworzywa sztucznego w maszynie.

W praktyce jednak do produkcji mikroelementów formowanych wtryskowo często wykorzystuje się standardowe wtryskarki, które pierwotnie nie były zaprojektowane do tak małych mas wtrysku. Aby mimo to zapewnić stabilną produkcję, znaczna część objętości wtrysku jest często wykorzystywana na nadlewkę. Utrudnia to nie tylko regulację procesu, ale także ogranicza skuteczność funkcji monitorowania i kontroli. Jednocześnie powoduje to znaczne straty materiału.

Doświadczenia praktyczne pokazują, że przy masie wyrobów poniżej jednego grama często mniej niż pięć procent użytego materiału faktycznie trafia do gotowego elementu. Chociaż takie podejście jest często akceptowane z ekonomicznego punktu widzenia w przypadku niedrogich, standardowych tworzyw sztucznych, to w przypadku materiałów drogich, a jednocześnie wymagających krótkiego czasu przebywania w formie, szybko napotyka swoje ograniczenia.

Opracowane specjalnie z myślą o najmniejszych masach strzałów

Z myślą o tych wymaganiach firma Boy opracowała ślimak do mikrowtrysku o średnicy 8 mm. Działa on zgodnie z klasyczną zasadą „pierwsze weszło, pierwsze wyszło” (FIFO) w układzie trójstrefowym. Celowo zrezygnowano z wstępnego dozowania, aby jak najbardziej skrócić czas przebywania materiału w maszynie i uniknąć obszarów stagnacji.

Ze względu na niewielką średnicę ślimaka jednostka 8 mm zapewnia ponadto znacznie wyższą rozdzielczość procesu. W porównaniu ze ślimakiem o średnicy 14 mm rozdzielczość ta wzrasta 3,1-krotnie. Ponadto, dzięki konstrukcji, zawór zwrotny zamyka się szybciej, co dodatkowo zwiększa powtarzalność procesu formowania wtryskowego.

Krótkie czasy przebywania dzięki odpowiednio dobranej technologii systemowej

W połączeniu z systemem mikrokanalików gorących L2X-Mikro firmy Ewikon można uzyskać bardzo krótkie czasy przebywania materiału w kanale dzięki kompaktowej konstrukcji i niewielkiej objętości materiału. Umożliwia to przetwarzanie wrażliwych termicznie tworzyw sztucznych bez nadlewek, na przykład bioresorbowalnego i biokompatybilnego polimeru Resomer LR 704 S firmy Evonik Industries AG.

Szczególnym wyzwaniem podczas obróbki tego materiału jest rozkład łańcuchów polimerowych. Już samo przekroczenie dopuszczalnego czasu przebywania może prowadzić do niepożądanej degradacji materiału. Ponieważ tworzywa bioresorbowalne wiążą się z wysokimi kosztami materiałowymi i kosztami uzyskania certyfikatu, rezygnacja z nadlewek oferuje znaczny potencjał oszczędnościowy.

Prezentacja praktyczna na targach Fakuma 2026

Podczas targów Fakuma 2026 zaprezentowano wydajność tego rozwiązania w ramach wspólnej prezentacji firm Boy, Ewikon i Evonik. Na stoisku firmy Boy przeprowadzono produkcję medycznej mikroskrętu na maszynie Boy XS E z jednostką plastyfikującą o średnicy 8 mm.

Wykorzystano materiał Resomer LR 704 S. W tym procesie bezpośrednio wtrysnięto dwie mikroskrętki, z których każda ważyła 0,065 g. Całkowita masa wtrysku wyniosła zatem zaledwie 0,13 g. Przy czasie cyklu wynoszącym 12 s udało się osiągnąć całkowity czas przebywania materiału w jednostce plastyfikującej i systemie gorących kanałów wynoszący około czterech minut.

Dla porównania, przy identycznych parametrach procesu i zastosowaniu modułu o średnicy 14 mm czas przebywania wyniósłby około jedenastu minut. W takim przypadku należałoby spodziewać się znacznie silniejszego rozkładu łańcuchów polimerowych. Wyniki eksperymentu zostały potwierdzone przez dział techniki zastosowań firmy Evonik.

Podsumowanie

Wyniki zaprezentowane podczas targów Fakuma 2026 pokazują, że nawet drogie tworzywa sztuczne, w przypadku których czas przebywania w formie ma kluczowe znaczenie, można przetwarzać w procesie mikrowtrysku w sposób ekonomiczny i niezawodny, o ile maszyny i technologia gorących kanałów są konsekwentnie dostosowane do wymagań związanych z najmniejszymi masami wtrysku. Połączenie 8-milimetrowej jednostki plastyfikującej maszyny Boy XS E z mikro-systemem gorących kanałów L2X umożliwia uzyskanie krótkich czasów przebywania, wysokiej powtarzalności oraz znacznego ograniczenia strat materiału. W szczególności w przypadku tworzyw bioresorbowalnych i specjalnych tworzyw sztucznych dopuszczonych do stosowania w medycynie otwiera to nowe możliwości ekonomicznej produkcji seryjnej w technologii mikrowtrysku. (sl)