의료 산업에서 Carbon DLS의 적용

의료 산업의 기술 요구 사항은 의료 공학 및 현대 제조 능력의 발전을 지속적으로 촉진합니다. 삶을 변화시키는 디자인을 소비자가 사용할 수 있는 제품으로 바꾸는 데 점점 더 많은 고급 기술이 사용됩니다. 이러한 기술 중 하나는 광조형(SLA) 또는 디지털 광 처리(DLP) 분야에서 경쟁 재료보다 훨씬 우수한 엔지니어링 엘라스토머로 만든 부품의 생산을 가능하게 하는 3D 프린팅 기술인 탄소 디지털 광 합성(DLS)입니다. 이 기사에서는 의료 산업에서 탄소 3D 프린팅으로 전환할 때의 이점에 대해 설명합니다.

탄소 DLS란 무엇입니까?

Carbon DLS는 Continuous Liquid Interface Production을 의미하는 CLIP 프로세스를 사용합니다. CLIP은 아래와 같이 2단계로 구성됩니다.

1단계 – 인쇄

탄소 DLS 인쇄는 SLA 인쇄와 유사합니다. 둘 다 수지 저장소와 투광 시스템을 사용하여 단단한 부품을 생산하기 때문입니다. 그러나 이것은 그들 사이의 유사점이 끝나는 곳입니다. Carbon DLS에서는 산소 분자는 통과시키지만 액체 폴리머는 통에 유지하는 투과성 스크린이 사용됩니다. 산소는 스크린과 데드 존으로 알려진 액체 계면 사이에 미세한 경계층을 형성합니다. 이 산소 층은 수지가 스크린 수준에서 직접 경화되는 것을 방지하여 수지가 데드존으로 지속적으로 흐르고 등방성 특성을 발생시키는 Carbon DLS 기술로 인쇄된 부품으로 잘 알려져 있습니다.

2단계 – 경화

성형 공정이 완료되어 기계에서 꺼내면 특정 고급 재료로 만든 부품이 완전히 경화되지 않습니다. 이러한 부품은 완전한 기계적 특성을 얻기 전에 오븐에서 추가 열 경화를 거쳐야 합니다. 열은 폴리머 사슬의 가교를 가속화하여 매우 탄력 있고 단단한 부품을 만듭니다.

탄소 DLS 자료

의료 산업에서 Carbon DLS 3D 프린팅이 제공하는 이점을 충분히 이해하려면 먼저 등방성과 등방성의 차이점을 명확히 해야 합니다.

비등방성

이방성 부품/재료의 기계적 특성은 다른 평면에서 측정할 때 다양합니다. 3D 인쇄 부품은 레이어별로 구성되기 때문에 일반적으로 본질적으로 이방성입니다. 예를 들어 z축에 레이어를 쌓아 만든 FDM 인쇄 부품이 있습니다. 연속된 레이어 사이의 인터페이스는 부품이 z축에 하중을 가하면 균열이 발생하고 궁극적으로 실패가 발생하기 쉬운 약점입니다. 반면에 x축과 y축에서는 이러한 약점이 없고 이러한 축에 로드해도 문제가 발생하지 않습니다.

따라서 부품은 x 및 y축에 비해 z축이 기계적으로 더 약합니다. 이방성은 의료 산업용으로 설계된 부품에 적합한 속성이 아닙니다. 이러한 부품은 일반적으로 하중이 어느 방향으로든 발생할 수 있는 복잡한 응용 분야에 사용되기 때문입니다.

등방성

등방성 부품/재료는 등방성 부품과 달리 모든 방향에서 측정할 때 동일한 특성을 갖습니다. 하중이 가해지는 방향과 측정되는 특성에 관계없이 특성은 동일합니다. 이 재료/부품 거동은 복잡한 다방향 하중을 받는 제품에서 중요합니다. 등방성 부품을 생성할 수 있는 3D 프린팅 프로세스는 많지 않습니다. Carbon DLS의 고유한 기술은 등방성 부품을 생산할 수 있는 몇 안 되는 3D 프린팅 공정 중 하나입니다.

사용 가능한 자료는 무엇입니까?

Carbon DLS는 고무와 같은 강도와 ​​탄력성을 가진 엘라스토머 재료를 인쇄할 수 있는 독특한 공정입니다. 일부는 아래에 나열되어 있습니다.

• 우레탄 메타크릴레이트(UMA 90) – 이 소재는 인쇄 후 열 경화가 필요하지 않기 때문에 표준 SLA 수지와 유사합니다.

• 경질 폴리우레탄(RPU 70) – 인성, 강도, 내열성이 우수하여 부품 생산에 탁월한 소재입니다.

• 유연한 폴리우레탄(FPU 50) – 이 소재는 폴리우레탄 수지 범위의 유연한 변형입니다. 추가 피로 저항과 인성을 제공합니다.

• 시아네이트 에스테르(DLS CE 221) – 고온에 대한 저항성이 뛰어난 경질 폴리머입니다. 또한 강도와 강성이 높습니다.

• 에폭시(DLS EPX 82) – 이 경질 에폭시는 우수한 기계적 특성을 가지며 구조 부품 인쇄에 적합합니다.

• 실리콘(SIL 30) – 이 연질 실리콘 우레탄을 의료 산업에서 매우 인기 있게 만드는 한 가지 특성은 생체 적합성입니다. 또한 인열 저항도 우수합니다.

• 탄성 폴리우레탄(EPU 40) – 이 소재는 충격 흡수 및 진동 감쇠 응용 분야에 적합합니다.

위의 재료는 광범위한 인장 강도, 인성, 피로 저항, 내마모성 및 기타 여러 바람직한 특성을 제공합니다. 응용 프로그램이 무엇이든 그 중 하나 이상이 적합합니다. 이러한 모든 특성은 부품이 일반적으로 높은 수준의 주기적 하중을 받거나 수술 준비 또는 테스트 가이드로 사용될 때 높은 정확도를 제공해야 하는 의료 응용 분야에 바람직합니다.

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의료 산업에서 Carbon DLS 3D 프린팅의 응용

응용 프로그램 #1 – 가이드/도구

Carbon DLS는 외과의가 드릴 및 기타 수술 도구를 정확하게 배치하는 데 도움이 되는 부품을 인쇄할 수 있습니다. 이 인쇄 방법의 고속 및 저비용으로 MRI 또는 ​​3D 스캔을 기반으로 환자의 맞춤형 가이드를 인쇄할 수 있습니다. 이러한 방식으로 각 부분을 환자의 정확한 체격에 맞게 맞춤 제작하여 수술 정확도를 높이고 위험을 줄입니다.

신청서 #2 – 수술 준비

복잡한 수술을 준비하기 위해 외과의 사는 종종 MRI 또는 ​​CT 스캔과 같은 환자 데이터를 분석합니다. 최신 탄소 3D 프린팅은 외과의가 스캔을 기반으로 환자의 장기를 실물 크기로 인쇄함으로써 수술 전에 환자를 훨씬 더 잘 연구할 수 있게 했습니다.

응용 프로그램 #3 – 보철물

맞춤형 및 일반 보철물의 제작은 의료 산업에서 탄소 3D 프린팅의 가장 보편적인 응용 프로그램 중 하나입니다. 맞춤형 보철물은 일반적으로 전통적인 제조 방법을 사용하여 제작하는 데 상당히 비쌌습니다. 반면에 FDM 및 기타 레이어 기반 인쇄 기술은 기계적으로 견고한 부품을 생산할 수 없습니다. 그러나 Carbon DLS 인쇄 기술을 사용하면 성능을 높이는 데 적합한 특성을 지닌 고품질 엔지니어링 등급 재료로 보철물을 저렴하게 생산할 수 있습니다.

응용 프로그램 #4 – 보청기

보청기는 Carbon DLS의 유연성에서 엄청난 이점을 얻는 또 다른 의료 기술입니다. 보청기가 제대로 작동하려면 환자의 외이도 모양과 완벽하게 일치해야 합니다. Carbon DLS는 환자의 귀에 맞는 매우 정확한 인쇄물을 생성할 수 있습니다. 또한 보청기 및 기타 청력 보호 장치는 탄소 DLS 기술로만 인쇄할 수 있는 편안하고 부드러운 탄성 중합체로 만들 수 있습니다.

응용 프로그램 #5 – 프로토타이핑

의료 공학은 제품 개발을 위한 엄격한 연구 및 개발 주기에 의존합니다. 디자인의 적합성, 형태 및 기능을 철저히 테스트하려면 여러 프로토타입을 만들어야 합니다. Carbon DLS를 사용하면 더 저렴하고 적합한 재료를 사용하여 기능적 프로토타입을 신속하게 제조할 수 있습니다. 그런 다음 동일한 프로세스를 사용하여 최종 제품을 만들 수 있습니다.

의료 산업에서 Carbon DSL 3D 인쇄 부품의 사용에 대해 자세히 알아보세요.

결론

의료 산업이 계속해서 고급 혁신을 만들어 냄에 따라 품질과 기능을 손상시키지 않으면서 이러한 혁신을 빠르고 저렴하게 시장에 출시하려면 동등하게 고급 제조 장비가 필요합니다. 의료 산업에서 탄소 DLS 3D 프린팅을 활용하는 방법에 대해 자세히 알아보려면 Xometry의 즉석 견적 도구를 사용하여 의료 기기에 대한 정확한 비용 추정치를 얻으십시오.