Нанесения специального защитного покрытия на медицинские приборы и инструменты может улучшить их надежность и снизить вероятность возникновения опасных ситуаций. Наблюдения показывают, что правильный выбор напыляемого материала и контроль за процессом напыления задача довольно трудная и может иметь достаточно много подводных камней. Отслаивание, вздутие и шелушение покрытия, а также его не однородность и непоследовательность влечет за собой сбои в работе оборудования, что может приводить к печальным последствиям для потребителей. Решение должно быть разработано и испытано единожды, а затем необходима разработка и внедрения последовательной системы мониторинга и обеспечения непрерывности выполнения производственных процессов.
Технические характеристики
Сегодняшние процессы напыления защитных слоев на медицинские устройства требуют высокой точности с жесткими допусками толщины пленки (в несколько микрон). Толщина слоев должна строго контролироваться и измеряться с высокой точностью. Однако реализация сверхточного распределения толщины слоев в трехмерном пространстве или на очень малых плоскостях задача очень сложная.
Стандартные системы и процессы нанесения защитного покрытия неспособны обеспечить достаточный уровень контроля и однообразия в нанесении защитного слоя. Роботизированные системы являются «золотым вариантом» в процессах управления, повторяемости и эффективности нанесения защитных покрытий. Робот является «идеальным» исполнителем, способным монотонно повторять с высокой точностью одни и те же операции, напыляя с достаточной точностью на заданный участок поверхности нужное количество защитного слоя, при этом полностью контролировать весь процесс. Роботы могут программироваться для работы с деталями практически любой сложности и практически с любой скоростью, необходимой для максимальной эффективности производственного процесса.
При нанесении защитного покрытия на поверхность устройства, инженеры и производители должны иметь в виду, что данные процессы редко являются уже готовыми решениями. Каждый процесс уникален и настраивается индивидуально под каждое изделие, его размеры, характеристики, плотность и тип защитного напыления. Проектирование, тестирование и проверка нанесения защитных слоев это только первые шаги. Контроль процесса для обеспечения выхода продукции отличного качества и быстрого внедрения «новинок разработки» требует современного и «правильного» оборудования.
Разработка и проверка однородного процесса покрытия включает в себя три задачи:
- Выбор подходящего материала покрытия для нанесения.
- Определение и тестирование параметров приложения, которые необходимы для определения типа защитного покрытия и проектирования системы его нанесения.
- Производственное оборудование, требования к параметрам процессов, пропускной способности и элементов управления для обеспечения процессов напыления.
Эти шаги становятся своего рода «рецептом напыления». Каждый «рецепт» специально создается для уникального приложения и требований клиента.
После того, как процесс напыления защитного покрытия будет утвержден, оптимизирован, протестирован и проверен, приступают к программированию роботов, которые будут смешивать, дозировать и наносить защитный слой на поверхность детали. Любые изменения, маленькие или большие, в любой составляющей процесса напыления могут существенно повлиять на результат.
Выбор материалов для выполнения качественного напыления
Получение желаемых характеристик от изготавливаемого изделия напрямую зависит от правильного выбора напыляемого материала. Решающим при выборе должно быть понимание состава, свойств и характеристик защитного материала, а также процесса напыления материалов.
Многие материалы разрабатываются для желаемых свойств и характеристик, которые могут применяться для широкого круга других устройств. Например, полифторэтилен (ПТФЭ или англ. PTFE) способен обеспечить отличные электрические параметры, не прилипает, обладает хорошими фрикционными и диэлектрическими свойствами, которые могут быть применены для многих промышленных приложений. Полифторэтилен также является общим покрытием для медицинских устройств и фрикционных инструментов для снижения потерь диэлектрических свойств. Однако формула, которая хорошо подходит для промышленного применения, может не так легко переноситься в медицинские приложения, требующие тонкопленочных напылений, очень низких потоковых скоростей, высокой точности и сверх гладких поверхностей.
Большинство покрытий состоят из порошковых или жидких дисперсий. Жидкие дисперсии основаны на воде (водная основа) или на растворителях. При нанесении жидких дисперсий вязкость, текучесть и размер частиц являются критическими факторами для создания защитной пленки и ее однородности. Вязкость и другие свойства, возможно, необходимо «отрегулировать» для определенных процессов нанесения (погружение или распыления) или для учета изменений окружающей среды, таких как влажность или температура. Другими важными свойствами материала, которые необходимо учитывать, являются чувствительность к смещениям, резкому изменению температуры, процессам пайки, летучесть, удельная проводимость, удельное сопротивление, характеристики увлажнения и потока, поверхностно-активные вещества и пигменты, размер частиц, времени и температуры отверждения, а также вопросы управления и окружающей среды.
