{"id":11571,"date":"2022-07-28T10:08:23","date_gmt":"2022-07-28T02:08:23","guid":{"rendered":"https:\/\/zetarmold.com\/?p=11571"},"modified":"2026-04-09T08:29:34","modified_gmt":"2026-04-09T00:29:34","slug":"mikrospritzgiesen-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/zetarmold.com\/de\/mikrospritzgiesen-2\/","title":{"rendered":"Alles, was Sie \u00fcber das Mikrospritzgie\u00dfen wissen m\u00fcssen"},"content":{"rendered":"

Hersteller von medizinischen Ger\u00e4ten, Elektronik und biopharmazeutischen Produkten ben\u00f6tigen neuere micro-Spritzgussform<\/a>ing<\/a> Produkte, um kleinere und platzsparendere Mikroger\u00e4te herzustellen. Mikrospritzgegossene Bauteile k\u00f6nnen so klein wie ein Staubkorn sein.<\/p>\n

Was ist ein mikrospritzgegossenes Bauteil?<\/span><\/h2>\n

Many new advances in micro injection molding techniques have made possible the design and manufacture of micro molds that enable microinjection molding of thermoplastics, silicones, and metal powders.<\/p>\n

Diese Computertechnik hat die Entwicklung von minimalinvasiven medizinischen und pharmazeutischen Mikroger\u00e4ten weltweit erleichtert.<\/p>\n

This paper describes many of the major factors and challenges faced and solutions to the success of microdevice and component conventional injection molding.<\/p>\n

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Herausforderungen f\u00fcr Micro Molding<\/span><\/h2>\n

Die meisten Mikroprodukte beginnen mit einer gewissen extremen Herausforderung. Sie sind in der Regel verkleinerte Versionen \u00e4hnlicher Produkte auf dem Markt.<\/p>\n

Mikrokomponenten werden immer komplexer, da sie in winzige und empfindliche Arterien, Pumpen, Katheter oder Endoskope eingebaut werden und in ihrem Inneren Mikrokomponenten enthalten sein k\u00f6nnen, die funktionieren m\u00fcssen.<\/p>\n

Sie haben oft eine schwierige Geometrie, weil sie fr\u00fcher aus zwei oder mehr Komponenten bestanden, aber aus Kostengr\u00fcnden auf eine Komponente reduziert wurden, damit sie nicht unter dem Mikroskop zusammengebaut werden m\u00fcssen.<\/p>\n

F\u00fcr diese Ger\u00e4te k\u00f6nnen Medikamente erforderlich sein, die direkt mit Polymeren, Metallen oder Membranen verbunden oder diesen hinzugef\u00fcgt werden, und sie sind mit funktionierenden Zahnr\u00e4dern, Hebeln und Antriebsmechanismen ausgestattet, damit das Ger\u00e4t wiederholt funktioniert und eine zuverl\u00e4ssige Lebensdauer hat.<\/p>\n

In Anbetracht dieser Merkmale und der Anforderung, dass diese Ger\u00e4te direkt in den menschlichen K\u00f6rper implantiert werden k\u00f6nnen, ist es wichtig, diese Ger\u00e4te robust zu entwickeln und sie auf Form, Passform und Funktion zu testen.<\/p>\n

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Mikroinjektion Flie\u00dfform Flie\u00dfanalyse<\/span><\/h2>\n

Da Mikroformen und Prototypenteile in ihrem Entwicklungszyklus kostspielig sind, kann die Analyse der Mikroform-Flie\u00dfsimulation eine Simulation der F\u00fcllungserwartungen auf der Grundlage eines bestimmten Designs liefern.<\/p>\n

Beim Vergleich von konventionell geformten und mikrogeformten Teilen wird h\u00e4ufig davon ausgegangen, dass Mikroteile mit der gleichen Software und dem gleichen Modellierungsansatz gef\u00fcllt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

So w\u00fcrde sich beispielsweise eine Str\u00f6mungsanalyse mit einem typischen 500-Mikron-Gate stark von einer simulierten Str\u00f6mung durch ein 75-Mikron-Gate unterscheiden.<\/p>\n

Der Hauptunterschied besteht darin, dass abgesehen von einer Mikroschleuse beim Durchgang durch eine kleine \u00d6ffnung mehr scherungsinduzierte W\u00e4rme erzeugt wird.<\/p>\n

Daher muss das Netz des Festk\u00f6rpermodells eine sehr hohe Aufl\u00f6sung haben, um zu bestimmen, was in den Anschnitt- und D\u00fcnnwandbereichen passiert.<\/p>\n

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Festk\u00f6rpermodellnetze, die bei der Flie\u00dfsimulation von Formen verwendet werden, erfordern Netze mit einer Gr\u00f6\u00dfe von wenigen Mikrometern, w\u00e4hrend Teile mit einer Gr\u00f6\u00dfe von mehreren zehn Mikrometern hergestellt werden.<\/p>\n

Anschnitte in mikrogeformten Bauteilen m\u00fcssen richtig dimensioniert sein, um eine \u00fcberm\u00e4\u00dfige thermische Belastung des in den Hohlraum eintretenden Materials zu vermeiden.<\/p>\n

Bei w\u00e4rmeempfindlichen Materialien wie bioabsorbierbaren und biopharmazeutischen Polymeren ist es wichtig, die Beziehung zwischen der Verweilzeit des Materials im Zylinder, in der D\u00fcse und im Hei\u00dfkanal und der zus\u00e4tzlichen W\u00e4rme, die w\u00e4hrend des Einspritzvorgangs auf das Material \u00fcbertragen werden kann, zu verstehen.<\/p>\n

Manchmal ist das Material ausschlaggebend f\u00fcr die Wahl des Verfahrens, und manchmal ist das Verfahren ausschlaggebend f\u00fcr die Wahl des Materials.<\/p>\n

Einige h\u00e4ufig verwendete Mikroformmaterialien sind PEEK, PLA, PGA, LSR, Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, LCP, PMMA, zyklische Olefin-Copolymere (COCs) und Edelstahl (Metallspritzguss).<\/p>\n

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Mikroinjektionsformen<\/span><\/h2>\n

Once the product design and material selection have been determined, it’s time to make the micro injection unit mold.<\/p>\n

Unabh\u00e4ngig davon, ob es sich um ein thermoplastisches Material, Silikon oder Metallpulver handelt, ist die Form die wichtigste Komponente f\u00fcr den Erfolg.<\/p>\n

Da das Produkt und die Form so klein sind (wie unten dargestellt), werden auch die Toleranzen der Abmessungen kleiner. Die Form muss immer noch 25% der Teiletoleranz einhalten, um ein gutes Verarbeitungsfenster zu bieten.<\/p>\n

Die Produkttoleranz betr\u00e4gt \u00b10,01 mm und die Formtoleranz muss \u00b10,003 mm betragen, um ein gutes Prozessfenster zu erreichen.<\/p>\n

Solche Toleranzen sind f\u00fcr den durchschnittlichen Formenbauer vor allem aus zwei Gr\u00fcnden schwer zu erreichen.<\/p>\n

1) Sie k\u00f6nnen \u00b10,003 mm nicht messen und daher nicht \u00fcberpr\u00fcfen.<\/p>\n

2. sie nicht \u00fcber die Ausr\u00fcstung oder die F\u00e4higkeiten verf\u00fcgen, um diese Toleranzen zu erreichen.<\/p>\n

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Micromolding-Kufen<\/span><\/h2>\n

Bei automatisierten Montagevorg\u00e4ngen k\u00f6nnen sie als Griffe verwendet werden, um die Teile in Position zu halten, oder es k\u00f6nnen spezielle Positionierungspunkte an der F\u00fchrungsschiene angebracht werden, um die Positionierung des Teils im Montagenest zu unterst\u00fctzen.<\/p>\n

Mikro-Spritzgie\u00dfen Trennebene<\/span><\/h2>\n

The parting line of a micro-injection mold is related to the size of the micro part. A difference of 10 microns on the parting line can easily disrupt the assembly of the product.<\/p>\n

Mikro-Spritzgussform Trennschr\u00e4ge<\/span><\/h2>\n

Je mehr Steigungen, desto besser nat\u00fcrlich, aber die kleinste Verj\u00fcngung kann bis zu 0,2 Grad betragen. Jede derartige Verj\u00fcngung kann bei Spritzgussteilen problematisch zu handhaben sein. Wird ein Mikroteil auf einer Verj\u00fcngung platziert, kann eine unregelm\u00e4\u00dfige Oberfl\u00e4che entstehen, die bei der Montage st\u00f6ren kann.<\/p>\n

Mikroinjektion Anschnittposition<\/span><\/h2>\n

As with regular injection molds, the purpose of choosing a gate location for micro-injection molds is to ensure that a uniform flow of plastic is produced in the cavity.<\/p>\n

Andernfalls werden die Teile m\u00f6glicherweise nicht ausreichend gef\u00fcllt und k\u00f6nnen die Pr\u00e4zisionsstifte und Hohlraumkomponenten im Werkzeug besch\u00e4digen.<\/p>\n

Micro Molding Anschnittreste<\/span><\/h2>\n

Die meisten mikrogeformten Teile werden mit Kantenanschnitten versehen. Wenn dies der Fall ist, m\u00fcssen sie ordnungsgem\u00e4\u00df aus dem Anschnitt entfernt werden, um Probleme mit kleinen Materialien zu vermeiden, die arterielle Sch\u00e4den (implantierte medizinische Ger\u00e4te) oder Probleme bei der Automatisierung und Montage verursachen.<\/p>\n

Diese Probleme k\u00f6nnen bei der Konstruktion der Form gel\u00f6st werden, indem eine Vertiefung in die Wandst\u00e4rke eingebracht wird, so dass die Anschnittreste unter die Oberfl\u00e4che der F\u00fchrung oder des Gegenst\u00fccks in der Baugruppe gelangen.<\/p>\n

Mikrogie\u00dfverfahren Oberfl\u00e4cheng\u00fcte<\/span><\/h2>\n

Oft wird \u00fcbersehen, wie wichtig die Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit des Formteils ist, wenn es darum geht, Merkmale w\u00e4hrend der Montage zu halten oder in andere Merkmale zu f\u00fchren.<\/p>\n

For example, some products require a rougher surface for better adhesion. A smooth surface may produce a series of problems when ejecting from the injection mold and requires a compromise.<\/p>\n

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Mikro-Spritzgie\u00dfverfahren<\/span><\/h2>\n

Da die Genauigkeit der Mikro-Spritzgussprodukte<\/a> oft im Bereich von mehreren Mikrometern liegt, gibt es mehrere Herausforderungen, um eine gute Wiederholbarkeit der Abmessungen bei Spritzgussteilen zu erreichen.<\/p>\n

Es ist eine Sache, sch\u00f6ne scharfe Ecken und Hohlr\u00e4ume im Formstahl zu schaffen (weniger als 1 Mikrometer Radius), und eine ganz andere, diese winzigen R\u00e4ume mit Polymer zu f\u00fcllen.<\/p>\n

Mikroformen erfordern eine ordnungsgem\u00e4\u00dfe Entl\u00fcftung und manchmal die Verwendung von sehr d\u00fcnnen Laminaten, um eine ordnungsgem\u00e4\u00dfe Entl\u00fcftung und H\u00f6ckerf\u00fcllung zu erreichen.<\/p>\n

Typische Einspritzdr\u00fccke bei mikrogeformten Teilen liegen zwischen 30.000 und 50.000 psi, was einen heiklen Balanceakt erfordert, um mit dem richtigen Druck zu f\u00fcllen, ohne die winzigen, haard\u00fcnnen Kernstifte zu besch\u00e4digen.<\/p>\n

Teile in Staubkorngr\u00f6\u00dfe mit extrem d\u00fcnnen W\u00e4nden (0,001-0,0015 Zoll) erfordern eine extrem genaue Ausrichtung von Kavit\u00e4t zu Kern \u00fcber die Trennlinie.<\/p>\n

Eine Besch\u00e4digung der Mikrokernstifte ist wahrscheinlich, wenn das Polymer unter ungef\u00fcllten Bedingungen abgek\u00fchlt wird oder wenn das Teil auf einer Seite st\u00e4rker gef\u00fcllt ist als auf der anderen.<\/p>\n

Diese Herausforderung kann durch schnelles F\u00fcllen in kurzen Zeitr\u00e4umen (typischerweise <0,1 Sekunden) und bei hohem Druck \u00fcberwunden werden.<\/p>\n

Mikroformer m\u00fcssen in der Lage sein, sehr kleine Klebstoffmengen zu injizieren und die Verweilzeit des Kunststoffs im Zylinder auf ein Minimum zu beschr\u00e4nken. Dies ist besonders wichtig f\u00fcr bioresorbierbare Polymere (PLA, PGA) mit hoher Scher- und W\u00e4rmeempfindlichkeit.<\/p>\n

Spezialschnecken, D\u00fcsen und Zusatzger\u00e4te sind ebenfalls erforderlich, um die Pr\u00e4zision beim Bef\u00fcllen, Handhaben, Entformen, Messen und Montieren dieser winzigen Ger\u00e4te zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n

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Montage und Handhabung<\/span><\/h2>\n

Das Zusammensetzen von Geometrien in die kleinstm\u00f6gliche Anzahl von Teilen f\u00fcr die Mikromontage ist ein sehr lohnender Entwicklungsaufwand, da das Aufsammeln der Teile, das Zusammensetzen zu Nestern und das Anbringen an andere Teile aus \u00e4hnlichen oder anderen Materialien sehr viel teurer sein kann als der Zeitaufwand in der Entwurfsphase.<\/p>\n

Sekund\u00e4res Mikroformen<\/span><\/h2>\n

Der Prozess des Einspritzens von zwei verschiedenen Materialien in zwei verschiedene Formen an zwei verschiedenen Stellen oder die Verwendung einer rotierenden Form zum Einspritzen von zwei verschiedenen Materialien an der gleichen Stelle, um eine kombinierte Geometrie und ein kombiniertes Material zu erhalten.<\/p>\n

Wenn zum Beispiel ein Pumpenkolben eine Dichtung oder eine Silikondichtung ben\u00f6tigt, ist es einfacher, die Dichtung in eine O-Ring-Nut in derselben Form wie den Kolben zu gie\u00dfen, als den O-Ring in einen Pr\u00e4zisionsmechanismus einzupassen, den O-Ring mit einer Schere einzuklemmen und ihn auf den Kolben zu setzen.<\/p>\n

Laserschwei\u00dfen<\/span><\/h2>\n

Wenn die dreidimensionale Geometrie nicht durch Sekund\u00e4rumformung kombiniert werden kann und die Materialfestigkeit dies zul\u00e4sst, ist das Laserschwei\u00dfen eine gute M\u00f6glichkeit, Miniaturteile zu verbinden.<\/p>\n

Mit genau gesteuerter Laserenergie und Leistungsdichte lassen sich auch Materialien wie Draht schnell und zerst\u00f6rungsfrei selektiv reinigen und abisolieren.<\/p>\n

Ultraschallschwei\u00dfen<\/span><\/h2>\n

Ultraschallschwei\u00dfen kann auch Thermoplaste und kompatible Metalle effektiv verbinden. Aufgrund der extrem niedrigen Energie, die f\u00fcr ein starkes Schwei\u00dfen erforderlich ist, werden f\u00fcr Mikroteile spezielle Niederenergie-Booster und Ultraschallgeneratoren ben\u00f6tigt.<\/p>\n

Kleben mit L\u00f6sungsmitteln<\/span><\/h2>\n

Diese Methode wird h\u00e4ufig als schnelles, investitionsarmes Verfahren zum F\u00fcgen von Mikrobauteilen eingesetzt. Das gew\u00e4hlte L\u00f6sungsmittel muss mit dem zu verklebenden Material vertr\u00e4glich sein, insbesondere wenn das Bauteil f\u00fcr Implantatanwendungen verwendet wird.<\/p>\n

Die Verwendung von Solvent Bonding zur Beschleunigung des Montageprozesses bei hohen St\u00fcckzahlen ist schwierig, da die Methode nicht leicht zu automatisieren und zu reproduzieren ist und sich im hohen St\u00fcckzahlbereich nur schwer validieren l\u00e4sst.<\/p>\n

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Nieten<\/span><\/h2>\n

Das Mikronieten ist eine sehr kosteng\u00fcnstige Methode zum Verbinden von Polymer- und Metallteilen. Bei Batteriedosen zum Beispiel ist das Crimpen oder Verschlie\u00dfen eine sehr g\u00e4ngige Praxis, die eine gute Abdichtung bewirkt und verhindert, dass korrosive Fl\u00fcssigkeiten aus dem Batteriebeh\u00e4lter austreten.<\/p>\n

Kosteng\u00fcnstige Folgeverbundstanzwerkzeuge, die eine m\u00e4\u00dfig schnelle Methode zum Vernieten von Polymeren und Metallen durch \"Falten\" eines Materials unter Druck in ein anderes erm\u00f6glichen. Ein Nachteil dieser Methode kann sein, dass das Material von Charge zu Charge variiert und sich ver\u00e4ndert.<\/p>\n

Pr\u00fcfung<\/span><\/h2>\n

Ein wichtiger Aspekt von automatisierten Mikromontagesystemen sind Pr\u00fcfungen wie elektrische Leitf\u00e4higkeit, Leckage oder Druckabfall und Berstfestigkeit. Einige dieser Pr\u00fcfungen sind zerst\u00f6rend, andere nicht zerst\u00f6rend.<\/p>\n

Der beste Weg, um festzustellen, ob die endg\u00fcltige Baugruppe oder Unterbaugruppe ordnungsgem\u00e4\u00df funktioniert, ist die Kontrolle des Produktionsprozesses f\u00fcr jede Komponente, aus der die Baugruppe besteht.<\/p>\n

Durch die statistische \u00dcberpr\u00fcfung der einzelnen Komponenten und die erneute Validierung der Baugruppe werden kostspielige Tests und Pr\u00fcfungen in der automatisierten Zelle vermieden;<\/p>\n

Manchmal sind diese Probleme jedoch auch unvermeidbar, insbesondere bei implantierbaren und kritischen Arzneimittelanwendungen.<\/p>\n

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Test Messung<\/span><\/h2>\n

Wir alle haben schon einmal geh\u00f6rt: \"Was man nicht messen kann, kann man nicht herstellen\". Bei medizinischen und pharmazeutischen Ger\u00e4ten kann es bei kritischen Komponenten um Leben und Tod gehen, was auch bedeutet \"wenn man es nicht \u00fcberpr\u00fcfen kann, kann man es nicht herstellen\".<\/p>\n

Wenn die Teile konsistent und verifiziert hergestellt werden, dann k\u00f6nnen die kommerziellen Mikrospritzgie\u00dfen<\/a> Systeme sollten vermeidbar sein. Aber es ist selten m\u00f6glich, 100% zu garantieren.<\/p>\n

Es gibt viele Mittel und Wege, um Kunststoffteile und -baugruppen mit Mikromerkmalen zu pr\u00fcfen. Einige k\u00f6nnen mit einer hochaufl\u00f6senden Kamera gepr\u00fcft werden, um Produktmerkmale oder Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit zu verifizieren.<\/p>\n

Einige erfordern 3D-Laserscanning, um einige kritische Abmessungen zu \u00fcberpr\u00fcfen. Andere wiederum ben\u00f6tigen eine Hochgeschwindigkeitskamera, um festzustellen, ob das Pulver oder Fl\u00fcssigkristallpolymer in der richtigen Dosierung aufgetragen wurde.<\/p>\n

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