Voordelen van het gebruik van spuitgieten tijdens medische tekorten

Een artikel gepubliceerd door BMJ-kwaliteit & Veiligheid tijdschrift stelt: "De COVID-19-pandemie heeft de langdurige kwetsbaarheid van de toeleveringsketen van medische producten scherp in beeld gebracht."

De tekorten waarmee veel zorgverleners tijdens de pandemie worden geconfronteerd, getuigen van de juistheid van bovenstaande verklaring.

Door deze tekorten en de daaruit voortvloeiende verstoringen werden zorginstellingen en fabrikanten van apparatuur gedwongen nieuwe manieren te ontwikkelen om zich voor te bereiden op toekomstige crises.

Spuitgieten kan verschillende voordelen bieden om fabrikanten en zorgverleners te helpen voldoen aan de vraag naar medische apparatuur tijdens crises zoals Covid-19.

Dit artikel richt zich op de voordelen van spuitgieten om fabrikanten te helpen aan die vraag te voldoen. We beginnen met te kijken hoe de Covid 19-crisis leidde tot een tekort aan medische hulpmiddelen en waarom spuitgieten een haalbare oplossing zou kunnen zijn.

De impact van Covid-19 op de medische hulpmiddelenindustrie  

Jamie Bell is redacteur bij de website van NS Medical Devices. Hij rapporteert over de huidige trends en opkomende technologieën op het gebied van medische hulpmiddelen.

In zijn artikel getiteld "Zes manieren waarop Covid-19 de markten voor medische hulpmiddelen heeft beïnvloed", schrijft hij, "Industrieën, markten en bedrijven over de hele wereld zijn op zijn kop gezet door Covid-19, en deze impact was vooral groot in de sector van medische hulpmiddelen."

Klok rapporten over de maatregelen die in verschillende landen zijn genomen om deze uitdaging aan te gaan. Hij meldt bijvoorbeeld dat terwijl veel landen probeerden de tekorten aan essentiële apparatuur te verminderen door te importeren, de crisis ook de binnenlandse productie van veel apparaten deed toenemen.     

Sommige landen namen drastische maatregelen om het tekort te verlichten. Bijvoorbeeld Bel beschrijft hoe de Europese Unie haar Medical Devices Regulation (MDR) moest uitstellen. Volgens Bell: "Deze beslissing is genomen om de Europese medtech-industrie in staat te stellen de gevolgen van de Covid-19-crisis het hoofd te bieden."    

Wat is spuitgieten?

De Naslagwerk voor werktuigbouwkundig ingenieur definieert spuitgieten als "een vorm van gieten waarin gesmolten metaal snel wordt overgebracht naar een metalen vorm en het stollen van het metaal in deze vorm."

Dezelfde bron voegt eraan toe: "De overdracht van het vloeibare metaal naar de vormholte wordt uitgevoerd door een systeem waarbij de stuwkracht van het vloeibare metaal en de vulsnelheid van de vorm kunnen worden geregeld."

De Naslagwerk voor werktuigbouwkundig ingenieur merkt ook op dat de kwaliteit van producten waarin de spuitgiettechniek is verwerkt, van verschillende factoren afhangt factoren, inclusief "timing van druktoepassing, vloeibaarheid van vloeibaar metaal, warmteoverdracht en maatvastheid van zowel metaal als mal."

Twee voornaamste spuitgietprocessen bestaan: hete kamer en koude kamer. Het hetekamerproces wordt voornamelijk gebruikt voor laagsmeltende legeringen zoals zink. In dit proces wordt het metaal waaruit het gegoten onderdeel wordt gevormd, verwarmd in de gietmachine in plaats van in een aparte oven of machine.

Aan de andere kant is bij het koudekamerproces een aparte oven nodig om het metaal te verwarmen totdat het smelt voordat het naar de gietmachine wordt verplaatst, waar het in de vormholte wordt geperst.  

Is spuitgieten een geschikte methode voor het maken van medische apparatuur?

Net als elke andere levenssfeer evolueert de medische industrie snel. Soms heeft het te maken met crises die niemand had kunnen voorzien, zoals Covid-19.

De evoluerende en vaak onvoorspelbare aard van de industrie betekent dat fabrikanten voor de constante uitdaging staan om complexe medische apparatuur te ontwerpen die niemand zich een paar jaar geleden had kunnen voorstellen. Dit is waar technieken zoals spuitgieten komen te hulp.

Spuitgieten staat bekend om het maken van sterke en duurzame onderdelen voor apparaten in elke branche. Zodra de mal is gemaakt, kunnen duizenden zeer nauwkeurige onderdelen voor medische apparaten snel en kosteneffectief worden gemaakt.

Legeringen die geschikt zijn voor de spuitgiettechniek, zoals zink en aluminium, worden gebruikt bij het vervaardigen van onderdelen voor medische hulpmiddelen.   

De voordelen van spuitgieten bij het vervaardigen van onderdelen voor medische hulpmiddelen

De Noord-Amerikaanse Die Casting Association (NADCA) erkent dat “Het vervaardigen van onderdelen via de spuitgieten proces biedt tal van voordelen.”

De NADCA noemt enkele van deze voordelen. "De productie is snel, waardoor het ideaal is voor grote en zeer grote productieruns", legt het uit. "Er kunnen nauwe toleranties worden aangehouden, onderdelen in netvorm of bijna netvorm worden geproduceerd en de materiaaleigenschappen zijn goed."

In de medische hulpmiddelenindustrie kunnen deze voordelen een substantiële impact hebben op het verminderen van menselijke fouten en het waarborgen van patiëntveiligheid. Dit is vooral het geval als je bedenkt dat medische hulpmiddelen complex worden en tijdens medische crises zoals Covid-19 dwingen tekorten fabrikanten om de productie in korte tijd op te voeren.  

Laten we deze voordelen nu eens nader bekijken.   

Kortere ontwerp- en lanceringstijden

Zoals we hebben geleerd van de Covid-19-crisis, geven sommige medische noodsituaties fabrikanten en de zorgsector geen kans om zich voor te bereiden. Toen de pandemie in 2020 voor het eerst een hoogtepunt bereikte, werden veel gezondheidscentra overspoeld met patiënten, maar moesten ze nog steeds vertrouwen op dezelfde apparatuur die ze voor de crisis gebruikten.

In zulke tijden is er behoefte aan processen die in korte tijd veel onderdelen kunnen produceren. Dit is waar een snel productieproces zoals spuitgieten geschikt is. Ontwerp- en lanceringstijden zijn korter omdat er meestal geen machinale bewerking nodig is, en de spuitgieten mal voor een specifiek onderdeel hoeft slechts één keer te worden aangemaakt.

Spuitgieten leidt ook tot een kortere ontwerp- en opstarttijd omdat processen die anders onsamenhangend zouden zijn geweest, gelijktijdig kunnen worden uitgevoerd. Bij spuitgieten is het bijvoorbeeld mogelijk om rekening te houden met processen die later zouden zijn uitgevoerd, zoals bevestigingselementen in de eerdere delen van het proces.

Minder bewerkingen

In vergelijking met andere processen is er bij spuitgieten minder machinale bewerking nodig. Dit is een andere manier om tijd te besparen bij het maken van onderdelen voor medische apparatuur tijdens een crisis.

Machinaal bewerken heeft verschillende nadelen, vooral in crises waar producten snel bij klanten moeten worden afgeleverd.

Enkele van de nadelen van verspanen waar u zich geen zorgen over hoeft te maken bij het gebruik van spuitgiettechnieken zijn:

• De nauwkeurigheid van het onderdeel hangt af van de operator die het maakt.
• Omdat consistentie tussen bewerkte onderdelen niet kan worden aangenomen, moet elk onderdeel afzonderlijk worden geïnspecteerd, wat tijd en arbeid vereist.
• Afgezien van de noodzaak om veel operators te hebben, vereisen bewerkte onderdelen vaardigheid, die tijdens een crisis schaars kan zijn.
• Sommige onderdelen zijn ofwel te klein of te complex om succesvol te vervaardigen met behulp van het bewerkingsproces.  

Het feit dat er minder machinale bewerking nodig is bij het gebruik van spuitgietprocessen betekent dat er geen materiaal wordt verspild. Het is bijvoorbeeld vaak niet nodig om overtollige onderdelen te verwijderen, omdat de producten meestal precies zijn gevormd zoals ze zouden moeten zijn.

Nauwkeurigheid en standvastigheid

Medische hulpmiddelen moeten een hoge mate van nauwkeurigheid bereiken. Afgezien hiervan kunnen sommige behoorlijk complex zijn.

Door spuitgieten kunnen fabrikanten onderdelen met grote nauwkeurigheid produceren, zelfs die met extreem dunne wanden. Het proces maakt het mogelijk om gietstukken te maken van corrosiebestendige legeringen. In de medische wereld is dit vaak een wettelijke verplichting.

Het belang van naleving

Een medische crisis zoals Covid-19 vereist misschien een snelle productie van miljoenen onderdelen voor apparatuur, maar er zijn nog steeds strenge regels waaraan fabrikanten moeten voldoen.

Het multinationale advocatenkantoor Linklaters LLP, met hoofdkantoor in Londen, toont de noodzaak om hieraan te voldoen.

Het schrijft, "Bedrijven die willen bijdragen aan de COVID-respons, zullen moeten beoordelen of ze kunnen voldoen aan ... wettelijke vereisten, naast het afwegen van de contractuele en, mogelijk nog belangrijker, reputatierisico's van het leveren van deze essentiële apparatuur."

Dit betekent dat als u een bedrijf gaat selecteren dat spuitgietprocessen gebruikt om bepaalde onderdelen voor uw medische apparaten te vervaardigen, u uw due diligence moet doen.

Als u zich bijvoorbeeld in de Verenigde Staten bevindt, moet u bepalen of de fabrikant zich houdt aan de voorschriften van de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA). Van het bureau Centrum voor Apparaten en Radiologische Gezondheid reguleert bedrijven die medische hulpmiddelen vervaardigen, herverpakken of importeren voor verkoop in de VS   

De toekomst van spuitgieten op medisch gebied

Met voorspellingen wat aangeeft dat mensen langer zullen leven, mag worden verwacht dat de behoefte aan medische hulpmiddelen zal blijven stijgen. Dit nodigt ook veel spelers uit in de ruimte voor medische apparaten.

Aangezien fabrikanten geconfronteerd worden met een toenemende vraag, zullen ze waarschijnlijk geen andere keuze hebben dan fabrikanten te vinden die producten sneller leveren. Degenen die onderdelen vervaardigen met behulp van spuitgietprocessen, kunnen een concurrentievoordeel hebben.  

De publicatie over ontwerp- en fabricageprocessen voor medische hulpmiddelen, Medische ontwikkelingen van vandaag, voorspelt dat er nieuwe legeringen zullen worden geïntroduceerd.

Het notities, “De vloei- en vormvulcapaciteiten zijn geoptimaliseerd door onder andere de legeringssamenstellingen aan te passen met behulp van korrelverfijnende elementen, zodat een maximale kwaliteit kan worden bereikt – met name bij zeer dunwandige componenten (tot 0,3 mm dik) of hoge oppervlakte-eisen.”