Stampaggio o lavorazione meccanica: cosa scegli per i tuoi dispositivi metallici?

Dafne Allen | 30 marzo 2018

Stai sviluppando un dispositivo medico in metallo e stai cercando di bilanciare budget, scadenze, considerazioni sulla progettazione e altro ancora. Quale processo scegli: stampaggio o lavorazione?MD+DI ha chiesto al veterano della produzione di metalli Steve Santoro, vicepresidente esecutivo di MICRO, di confrontare i due processi e di guardare al futuro della produzione di metalli. Santoro è in MICRO dal 2002 e ha lavorato nel settore della produzione conto terzi per tutta la sua carriera.

MD+DI: Quali sono le differenze fondamentali tra stampaggio e lavorazione meccanica quando si tratta di dispositivi medici?

Santoro: Il fattore determinante quando si considera lo stampaggio rispetto alla lavorazione meccanica ha a che fare con l'adattamento, la forma e la funzione di un componente insieme alla geometria della parte e al materiale utilizzato. Se un dispositivo medico è progettato per un numero indefinito di usi, la lavorazione meccanica funziona meglio, poiché produce parti complesse che garantiscono la durabilità. Per i prodotti destinati ad essere utilizzati una sola volta, lo stampaggio è un approccio migliore in quanto può produrre parti di precisione che tendono ad essere meno durevoli.

Il volume può anche essere un fattore significativo nel processo decisionale. Quando sono necessari diversi milioni di componenti alla settimana, come le clip di legatura, ciò può essere facilmente ottenuto con lo stampaggio. Per lavorare tali quantità potrebbero essere necessari 100 centri di lavoro. Pertanto, il ridimensionamento a questo livello con la lavorazione meccanica potrebbe non essere pratico in termini di esborso di capitale.

I costi degli utensili sono un'altra considerazione. Ad esempio, se un dispositivo richiede tolleranze strette di +/- 0,0005 pollici e ha volumi di 3.000-5.000 pezzi a settimana, la lavorazione meccanica di solito è la tecnologia da scegliere poiché è più versatile e precisa. Supponendo che sia disponibile il centro di lavoro giusto, è sufficiente programmarlo per adattarsi alla geometria del pezzo. Ciò è in netto contrasto con uno stampo per stampaggio progressivo, che richiederà più tempo per la progettazione e la costruzione, oltre ad essere più costoso.

Anche la geometria della parte è una considerazione importante. Ci sono alcuni componenti che semplicemente non possono essere stampati. Ad esempio, una parte realizzata in acciaio inossidabile 304 completamente duro, spessa 1/8 di pollice con un foro di diametro 0,040 non può essere stampata. Non esiste materiale di perforazione in grado di sostenere il carico necessario per perforare quel materiale a quel diametro. La lavorazione funziona meglio in questo caso abbinata alla tecnologia laser.

MD+DI:Esistono esigenze/richieste di mercato che potrebbero essere meglio risolte da entrambe le tecnologie?

Santoro: Considerato l'ampio spettro di clienti supportati da MICRO, esistono alcune tecnologie più adatte alle loro esigenze e ai loro obiettivi finali. Ad esempio, lo stampaggio è utile per i clienti che progettano dispositivi monouso, poiché tendono ad essere meno robusti e comportano costi di costruzione significativamente inferiori rispetto ai dispositivi riutilizzabili. La lavorazione meccanica, d’altro canto, si presta allo sviluppo di dispositivi riutilizzabili poiché devono resistere a un uso ripetuto, anche se questa durabilità tende ad avere un costo maggiore. Lo stampaggio a iniezione di metalli (MIM) o la lavorazione MIM plus offre una via di mezzo interessante in termini di prezzo e durata.

MD+DI: Ci sono differenze nella selezione dei materiali?

Santoro: Per quanto riguarda se lo stampaggio o la lavorazione meccanica siano l'approccio migliore per lo sviluppo di un dispositivo medico, è necessario considerare lo spessore e la durezza del materiale per ottenere risultati più efficaci ed efficienti. Per quanto riguarda lo spessore del materiale, ad esempio, lo stampaggio può essere limitante perché lo spessore deve essere uniforme su tutta la parte. Per quanto riguarda la durezza del materiale, è possibile lavorare praticamente qualsiasi durezza. Nello stampaggio, la durezza del materiale deve essere considerata con maggiore attenzione dato il rischio di fessurazioni durante la formatura. Inoltre, in molti casi, il titanio è il materiale di scelta per gli impianti impiantabili ed è il migliore per la scansione TC. Il titanio è disponibile sotto forma di filo, barra e lamiera; tuttavia, non è comunemente disponibile in strisce continue, necessarie per la maggior parte delle operazioni di stampaggio.