Кейсы применения 3D-принтеров Picaso 3D в медицинском производстве

Из этой статьи вы узнаете о нескольких примерах применения 3D-принтеров Picaso 3D в медицинском производстве.

Содержание:

• О компании Picaso 3D
• Примеры применения Picaso 3D в медицинской промышленности
  • «Миасский завод медицинского оборудования»
  • «Люмэкс-Маркетинг» и аппараты “Капель”
  • «Продмаш-Нева»: запчасти для фармацевтического оборудования
  • «Спасилен»: создание и выпуск инъектора 
• Плюсы и минусы 3D-принтеров Picaso 3D
• Сколько стоят 3D-принтеры Picaso 3D

О компании Picaso 3D

Picaso 3D — один из лидирующих производителей 3D-принтеров в России. Компания развивает аддитивные технологий путем постоянного совершенствования своих 3D-принтеров для разных областей применения — не только для простых задач вроде дизайна и прототипирования, но и для изготовления функциональных деталей из прочных инженерных материалов. Находят применение 3D-принтеры Picaso 3D и в медицинском производстве.

Примеры применения Picaso 3D в медицинской промышленности

«Миасский завод медицинского оборудования»

Миасский завод медицинского оборудования применяет 3D-печать на 3D-принтерах Picaso 3D в создании медтехники и систем чистых помещений.

Чистые помещения в медицине это асептическая среда для проведения хирургических операций, работы с образцами при аналитической диагностике и тому подобное – они применяются во всех случаях, когда необходимо исключить попадание посторонних микроорганизмов и частиц. Параметром чистоты помещения считается количество включений на кубометр атмосферы в помещении. Кроме медицины и фармакологии такие помещения необходимы при высокотехнологичном производстве во всех передовых областях и пищевой промышленности.

Представитель НПО ЗАО «АМС-МЗМО» Антон Киреев рассказал нам о применении 3D-печати в компании. 

Применение технологий высокоуровневой очистки воздуха вызвано обязательностью безбактериальной атмосферы в помещениях.

Обычно несколько устройств работают над тем, чтобы воздух в помещении соответствовал заданным параметрам, а ими управляет единая компьютеризированная система. Есть несколько основных параметров для оценки качества воздуха: 

• чистота: количество включений на кубометр; 

• освещенность, на квадратный метр поверхности; 

• температура воздуха;

• влажность воздуха; 

• звуковое загрязнение, зашумленность; 

• скорость воздушных потоков, сквозняки;

• перепады атмосферного давления; 

• скорость воздухообмена, период полного обновления воздуха в помещении.

Компания создает компоненты таких систем и поставляет их при монтаже комплексов для медицинских учреждений.

3D-печать используется для создания прототипов нестандартных деталей мебели и оборудования.

В 2015 году, после посещения одной из выставок по станкостроению, выбор был сделан в пользу приобретения 3D-принтеров PICASO 3D. Пока 3D-принтер Designer PRO 250 покрывает потребности компании полностью.

Вариант для серийного производства — литье пластика в силикон под давлением, и этот вариант тоже рассматривается для дальнейшего развития.

Рассмотрим ниже, что можно сказать о издержках производства компонентов, на примере опорного элемента для стекол.

По указанным в таблице данным можно сделать вывод, что 3D-печать делает прототипирование новых деталей более дешевым и менее трудозатратным — накладные расходы с 3D-печатью уменьшились практически в девять раз, а себестоимость в четыре раза.

Предполагается замена в ближайшее время изготовления фрезерованием некрупных деталей на их 3D-печать пластиком PLA.

«Люмэкс-Маркетинг» и аппараты “Капель”

Компания «Люмэкс-Маркетинг» разрабатывает и производит приборы для проведения медицинских анализов, например — капиллярного электрофореза.

«Люмэкс» также производит медицинские лабораторные приборы для: 

• люминесцентного и фотометрического анализа; 

• атомно-абсорбционной спектрометрии; 

• ИК-фурье-спектрометрии; 

• высокоэффективной жидкостной хроматографии; 

• капиллярного электрофореза; 

• СВЧ-минерализации; дозиметрии; 

• клинической диагностики; 

• масс-спектрометрии.

Создаваемые компанией приборы используются при анализе различных образцов веществ и сред, таких как воздух, вода, продукты питания, почвы. Они находят медицинское, природоохранное, ветеринарное и технологическое применение в разных областях.

Инженер-конструктор Михаил Свинцов рассказывает об одном из примеров применения оборудования Picaso 3D в работе проектировочной лаборатории.

Так создавался узел для распознавания наличия крышек на пробирках с образцами для прибора «Капель 205», важная часть которого — кассета с кварцевыми капиллярами. При анализе капилляр погружается в жидкость исследуемого образца, а значит пробирка с образцом должна быть открыта. Если крышка будет на месте, это приведет к поломке капилляра, что вызовет необходимость замены всей кассеты.

Чтоб этого не происходило и был разработан определитель наличия крышки, как внутренний блок аппарата, смотрите на картинке ниже. В его устройстве применены оптические пары, и одна из них детектирует наличие крышки для закрытого состояния, а другая для открытого.

При изготовлении корпуса для размещения частей оптопары использована печать на 3D-принтере Picaso 3D Designer PRO 250. 

Готовые детали и размещение блока датчика

Детали при 3D-печати выходят качественными и их можно применять без постобработки. Один комплект печатается около полутора часов. При печати с толщиной слоя четверть миллиметра, скоростью 60 мм/с и заполнением в 30% за день выходит пять наборов деталей.

Напечатанные на 3D-принтере комплектующие не только значительно выгоднее фабричного производства или изготовления путем фрезеровки, но и изготавливаются быстрее. Самоокупаемость принтера при загрузке в 50% времени составила четыре месяца.

Использование 3D-печати позволило всего за месяц пройти все стадии разработки и запуска в серию датчиков наличия крышек на пробирках, и приблизительно такие же цифры равно характерны и для других похожих по размерам и количеству деталей узлов. Это значительно быстрее традиционных методов разработки и изготовления.

«Продмаш-Нева»: запчасти для фармацевтического оборудования

Компания «Продмаш-Нева» производит запасные части для фармацевтики уже больше двадцати лет.

Фирма создает запчасти для автоматизированных линий изготовления жестяных емкостей и для машин для укупорки, совершенствует автосборочные конвейеры и линии фармацевтических производств. 

Опыт конструкторов компании дает возможность разрабатывать, производить и совершенствовать отдельные детали и целые узлы сложнейшего и дорогостоящего оборудования.

Начиная с 2015 и по сей день появление портативных контрольно-измерительных машин дало возможность инженерам компании производить необходимые работы у заказчика, без размонтировки и перевозки оборудования. В 2016 «Продмаш-Нева» начала эксплуатировать в своей деятельности 3D-печать.

Главный конструктор компании Павел Мацкевич рассказал, что при помощи 3D-печати сотрудники компании могут в сжатые сроки и с высокой точностью производить прототипы новых деталей, для проверки соответствия их формы и свойств перед серийным выпуском. Напечатанные PLA прототипы и макеты прекрасно подходят для такого применения.

Патрубок В2-ФНА — чугунная деталь, взятая за образец, по которому надо было наладить выпуск аналогичных деталей из нержавеющей стали.

Образец обмеряли, создали по нему трехмерную модель и напечатали ее для проверки точности и примерки, печать нескольких деталей заняла около пяти дней.

Напечатанную на 3D-принтере деталь поставили на место, удостоверились в совпадении всех отверстий и т.д., и запустили в производство уже стальную деталь.

Детали для мойки-стерилизатора были изготовлены по заказу производителя лекарств. Так как зарубежный производитель моечной машины отказался продать оснащение для работы с флаконами диаметром более сантиметра, этот вопрос решили иначе. Также фармкомпании не нравилось то, как работает блок удержания емкостей — он позволял склянкам произвольно менять положение, что приводило к повреждению инжекторов впрыска воды.

Конструкция удерживающих деталей была переработана, а перед запуском серийного производства новых деталей надо было убедиться в правильности расположения и работы креплений, положения захватываемых флаконов и расположения рычагов относительно них.

Мы произвели макет из пластика, поставили его на оборудование и проверили работоспособность, а потом внесли в проект необходимые изменения, после которых запустили проект в серию.

Также был создан стенд для проверки точного соответствия геометрии и размеров глобоидных кулачков. Для этого нужно было проверить их в работе, имитационный макет редуктора собрали с необходимыми для удостоверения в правильности работы детали компонентами. Напечатанный на 3D-принтере пластиком макет детали обкатали на макете устройства до того, как изготавливать деталь из металла.

«Спасилен»: создание и выпуск инъектора 

Инъектор Spasilen - это автоматическое устройство для инъекций, которое использует одноразовые шприцы в качестве картриджей и может самостоятельно применяться пациентами.

Сергей Валентинович Таранов, основатель компании и создатель устройства, рассказал о том, как ему в голову пришла идея этого устройства. 

Далее — с его слов.

Идея разработать устройство, которое может автоматически вводить инъекции, возникла давно. Отцу Сергея врачи прописывали уколы, делать их было сложно, затем инъекции понадобились его жене. Так, в один из визитов к врачам, у дверей кабинета и появилась идея разработать приспособление для упрощения инъекций.

Один из прототипов

Больше 15 лет понадобилось, чтобы идея вышла на рынок в виде готового продукта. Сначала это было цельнометаллическое устройство, тяжелое и громоздкое приспособление. При создании первого прототипа 3D-принтеры еще не были широко доступны.

Потом стали появляться компании, где можно было заказать печать. Но затраты были огромными, требовалась средняя месячная зарплата и несколько недель времени для печати изделия, а качество отпечатков оставляло желать лучшего.

Затем, со временем, 3D-принтеры стали доступными. В 2017 году мы с командой задумались о покупке принтера. Нам нужен был принтер с рабочим диапазоном до 200 мм и высоким качеством печати. Мы выбирали из нескольких десятков вариантов и остановились на принтере от PICASO 3D.

Слева: CAD-модель детали, справа: синяя деталь отлита, зеленая деталь напечатана в 3D

С момента приобретения принтера разработка значительно ускорилась. Управление принтером простое, понятное и незамысловатое. Но самое главное, мы смогли очень быстро проверить работоспособность компонентов Spasilen. Мы могли проверять детали несколько раз в день: тестировать, модифицировать и печатать, пробовать деталь и снова находить оптимальное решение.

 Зеленый образец напечатан, синий отлит

Во время серии прототипов нас ждало разочарование — многие формованные детали оказались хуже напечатанных.

Мы пробовали разные пластики, но в итоге остановились на PLA: это очень хороший пластик для прототипирования деталей, которые потом будут изготавливаться на литьевых машинах из ABS. Мы также пробовали ABS, но он очень усадочный, хрупкий, имеет тенденцию отскакивать от стекла и, конечно, плохо пахнет при печати. Принтер работал 24 часа в сутки в течение почти года. Поскольку детали должны были быть точными, мы часто печатали с максимально возможным качеством, но это не отнимало лишнего времени — ночью мы печатали крупные детали, а днем работали над мелкими.

На рисунке (слева) показана машина для нанесения самоклеящейся этикетки на пластиковый корпус инжектора. Приспособление полностью напечатано на 3D-принтере, только штифты и подшипники изготовлены из стали

После долгого, но очень интересного процесса создания, пришло время выйти на рынок. Путь был нелегким, он занял несколько лет. Были заказаны необходимые пресс-формы и другие оснастки, приобретено оборудование для литья пластика под давлением, разработано и создано сборочное оборудование, получены разрешения на производство изделия медицинского назначения и в 2021 году "Спасилен" поступил в массовое производство и появился в аптеках и интернет-магазинах.

Плюсы и минусы 3D-принтеров Picaso 3D

Top 3D Shop и производитель дают официальную гарантию на все поставляемое оборудование и оказывают техническую поддержку и гарантийное обслуживание.