20.11.2024

PEEK, PEI, LSR und andere Materialoptionen für das Prototyping in der Medizintechnik

Nach Protolabs

Die Entwicklung von Teilen für die Medizintechnik ist ein Prozess, bei dem viel auf dem Spiel steht, und die Wahl des Materials ist eine wichtige Entscheidung, die zu Beginn des Projekts getroffen werden muss. Zu den fünf starken konkurrierenden Materialien gehören PEEK, PEI (Ultem) und PPSU, Polycarbonate, Flüssigsilikonkautschuk (LSR) in medizinischer Qualität sowie 3D-gedrucktes Titan und ABS-ähnliches WaterShed XC 11122. Die spezifischen Anforderungen an das zu entwickelnde Teil oder Gerät sind ausschlaggebend für die Entscheidung, welches Material die beste Wahl ist.

Overmoulding Medizinprodukt
LSR in medizinischer Qualität kann für das gesamte Bauteil oder als Overmoulding verwendet werden, wie bei diesem Blutentnahmegerät aus Polypropylen mit einem thermoplastischen Elastomer als Overmould.

Vergleich von Fertigungsprozessen

In einer Branche, in der es auf schnelle Markteinführung ankommt, ist das Schnellspritzgießen eine hervorragende Option. Mit diesem Verfahren können Teile aus Kunststoff, Metall und Flüssigsilikonkautschuk schnell hergestellt werden, und zwar in einem Verfahren, das reproduzierbare, zuverlässige und konsistente Teile liefert. Der Nachteil dieser Methode liegt in den Vorabkosten für die Werkzeuge und dem Risiko, dass nach der Investition in ein Werkzeug Änderungen am Design erforderlich werden. Dieses Risiko kann durch die Verwendung von kostengünstigen Aluminiumwerkzeugen anstelle eines teureren Stahlwerkzeugs gemindert werden. Ästhetische Mängel wie Grate, Trennlinien, Anguss- und Auswerferreste sind auch bei Spritzgussteilen möglich.

Für komplexe Geometrien, die im Spritzgussverfahren nicht abbildbar sind, ist der 3D-Druck in Industriequalität eine praktikable Option. Der 3D-Druck bietet die Möglichkeit, Designs schnell und kostengünstig zu testen. Der Stückpreis ist zwar höher als beim Spritzguss, aber ohne die Vorlaufkosten für die Werkzeuge sind Designänderungen leicht möglich. Der größte Vorteil des 3D-Drucks ist die Genauigkeit der Form- und Passformprüfung. Entwickler von Medizinprodukten nutzen dieses Verfahren häufig während des Prototypings, um Konstruktionsfehler zu erkennen und Änderungen vorzunehmen, bevor sie zu maschinell bearbeiteten oder gegossenen Teilen der zweiten Generation übergehen.

Die CNC-Bearbeitung spielt in der Früh- und Endphase von Medizinprodukten eine große Rolle, da sie Produkte schnell und relativ kostengünstig liefert, ohne die Werkzeugkosten des Gießens oder die hohen Stückpreise des 3D-Drucks. Die Entscheidung für ein bestimmtes Verfahren hilft bei der Entscheidung für ein bestimmtes Material, da bestimmte Materialien nur in bestimmten Verfahren verfügbar sind.

Material Spritzguss CNC-Bearbeitung 3D-Druck
PEEK, PEI, PPSU X X  
Polycarbonate X X  
Liquid Silicone Rubber X    
Titanium   X X
ABS-like WaterShed     X

Entscheidung Materialtyp

Auch der Materialtyp ist ein wichtiger Faktor. Der für das Projekt benötigte Materialtyp ist ausschlaggebend für die Materialwahl, da Metall und Kunststoff unterschiedliche Materialeigenschaften haben. Bei der Wahl des Materials ist es wichtig, die regelmäßige Verfügbarkeit im Auge zu behalten. Wird ein Material gewählt, das während des Lebenszyklus des Produkts nicht mehr oder nur noch schwer erhältlich ist, müssen die Tests und die FDA-Zertifizierung mit einem neuen Material erneut durchgeführt werden.

Material Kunststoff Metall
PEEK, PEI, PPSU X  
Polycarbonate X  
Liquid Silicone Rubber X  
Titanium   X
ABS-like WaterShed X  


Vor- und Nachteile

Der wichtigste Vergleich bei medizinischen Materialien ist die Abwägung der Vor- und Nachteile der einzelnen Materialien. Für Konstruktionen, bei denen es auf hohe Temperaturbeständigkeit ankommt, sind PEEK/PEI/PPSU, LSR und Titan allesamt gute Optionen. PEEK/PEI/PPSU bieten außerdem Kriechfestigkeit und eignen sich gut für Anwendungen, die eine Sterilisation erfordern. LSR bietet elektrische und chemische Beständigkeit, Biokompatibilität und ist das einzige Material auf unserer Liste, das für Hautkontakt geeignet ist. Wenn geringes Gewicht und Korrosionsbeständigkeit im Vordergrund stehen, ist Titan die beste Option für das Projekt.

Polycarbonate wie Makrolon bieten eine gute Klarheit sowie eine gute Schlagfestigkeit und Haltbarkeit. Wenn Sie sich für den 3D-Druck als ideales Verfahren für Ihre Anwendung entschieden haben, ist WaterShed XC 11122 eine gute Option, wenn Klarheit erforderlich ist, wie z. B. in der Mikrofluidik, und ist außerdem wasser- und feuchtigkeitsbeständig.

Weitere Informationen zu Materialien finden Sie in unserem Leitfaden zum Materialvergleich, und mehr über Rapid Manufacturing für medizinische Produkte erfahren Sie hier Prototyping und Kleinserienfertigung für medizinische Anwendungen.

Material Temperaturbeständigkeit Klarheit Leichtgewicht Geeignet für Hautkontakt
PEEK, PEI, PPSU X      
Polycarbonate   X    
Liquid Silicone Rubber X     X
Titanium  X   X  
ABS-like WaterShed   X