Uso de materiales de enmascaramiento curables por UV en la fabricación de implantes ortopédicos.

Kevin Brownsill, líder técnico: capacitación y desarrollo en intertrónicaanaliza cómo se pueden superar los desafíos del enmascaramiento temporal con materiales curables con UV.

Durante la producción de implantes ortopédicos, se utilizan máscaras temporales para proteger las superficies de los procesos de metalurgia. Su fuerte adhesión sella y protege las superficies mecanizadas, rectificadas o pulidas durante los procesos de laminación, perforación, abrasión o limpieza para ayudar a lograr el acabado superficial deseado en diversas áreas de implantes. Sin embargo, el enmascaramiento puede ser un desafío para los fabricantes de dispositivos médicos debido a las propiedades de los propios materiales de enmascaramiento.

Alrededor de 200.000 personas se someten a reemplazos de cadera o rodilla en Inglaterra y Gales cada año y, por lo general, son muy efectivos. Una investigación de la Universidad de Bristol encontró que ocho de cada diez implantes de rodilla y seis de cada diez reemplazos de cadera duran hasta 25 años. Para garantizar el éxito a largo plazo, los implantes ortopédicos deben fabricarse con precisión para recubrimientos superficiales específicos a fin de lograr las propiedades biológicas, químicas y mecánicas requeridas, por ejemplo, para reducir la fricción y el desgaste.

Los fabricantes de implantes ortopédicos suelen lograr los acabados superficiales deseados con múltiples pasos de procesamiento. Durante estos pasos, las máscaras se aplican para proteger ciertas superficies de procesos como el anodizado, el tratamiento con plasma o el granallado, al mismo tiempo que se aplican a las superficies que quedan expuestas. Una vez que se completa el proceso, se quita la máscara, generalmente pelándola, lo que puede requerir remojar en agua para ablandar el material o quemarlo, y luego se pueden agregar máscaras adicionales donde sea necesario a medida que el producto pasa por varias etapas de procesamiento.

Enfoques de enmascaramiento temporal

Los enfoques tradicionales para enmascarar implantes incluyen cintas, botas, ceras y barnices. Sin embargo, cada una de estas técnicas viene con ventajas y desafíos. Debido a que los implantes ortopédicos suelen tener una geometría compleja, el enmascaramiento preciso con botas y cintas es difícil y requiere mucho tiempo. Otro desafío con las botas y las bandas es que se pueden deformar; por ejemplo, si los bordes de la banda se levantan, esto puede resultar en una definición de borde subóptima. La aplicación de estos materiales generalmente se realiza manualmente, lo que puede llevar mucho tiempo y estar sujeto a errores humanos.

Estos desafíos se pueden superar con la ayuda de una máscara líquida como barniz o cera. Si tienen una viscosidad baja, pueden ser difíciles de aplicar con precisión y pueden gotear o fluir hacia áreas adicionales del implante, lo que resulta en una mala definición de los bordes. Además, su tiempo de enfriamiento o solidificación puede llevar de minutos a horas y puede crear un proceso sin terminar, lo que ralentiza la producción.

Si hay un problema durante el proceso de enmascaramiento, como que los bordes de la cinta se levanten, que la máscara se coloque en el lugar equivocado o que la máscara no se asegure correctamente, existe la posibilidad de que se vuelva a trabajar o se deseche. Los implantes son piezas de alto valor y, por lo tanto, evitar esto es fundamental para la rentabilidad de la producción.

Ventajas de los materiales de curado UV

Las máscaras líquidas curables con UV son una opción convincente para enmascarar implantes ortopédicos. La velocidad y la simplicidad de su proceso conducen a una mayor productividad al tiempo que superan los desafíos asociados con los enfoques de enmascaramiento tradicionales: pueden reducir la mano de obra, la repetición del trabajo y los desechos.

Una de las principales razones de esto es que los materiales curables con UV curan «bajo demanda», generalmente en segundos. Debido a que el material no se endurecerá hasta que se exponga a la longitud de onda y la intensidad correctas de la luz ultravioleta, el fabricante puede ser muy preciso. Si el proceso es inexacto por algún motivo, el fabricante puede eliminar fácilmente el material y comenzar de nuevo. El rápido tiempo de fraguado también significa que el implante enmascarado se puede mover inmediatamente a la siguiente etapa de procesamiento, lo que reduce el trabajo en curso.

Creación de un proceso de enmascaramiento

Existe una amplia variedad de materiales de enmascaramiento curables por UV, en formulaciones de baja, media y alta viscosidad y con diferentes propiedades de adhesión, por lo que los fabricantes pueden elegir un material que se adapte a su aplicación. Por ejemplo, Dymax SpeedMask es una opción popular para enmascarar implantes ortopédicos y está disponible en grados para quemar y despegar para dejar las superficies libres de residuos. Estos materiales se adaptan a formas complejas, brindando una cobertura confiable en una sola capa, eliminando el tiempo requerido para esperar a que las capas se sequen.

Los materiales curables con UV son de un componente y no contienen solventes, lo que significa que es fácil y seguro trabajar con ellos, sin necesidad de mezclarlos. Dependiendo de los requisitos de la aplicación, los materiales curables por UV se pueden dosificar con diferentes niveles de precisión, desde una simple dosificación con presión de tiempo hasta una dosificación volumétrica, como el uso del preeflow eco-PEN, que ofrece una precisión de ±1 %, >99 % de tiempo. Para geometrías complejas o superficies con variaciones, los fabricantes pueden considerar aplicaciones sin contacto usando válvulas de chorro o por aspersión. La aplicación se automatiza más fácilmente que otras opciones, lo que reduce aún más el riesgo de errores de aplicación.

Es importante tener en cuenta que al elegir un material curable con UV, para obtener resultados óptimos, debe combinarse con un sistema de curado adecuado. Los sistemas de curado LED tienen muchas ventajas sobre los sistemas de arco de mercurio tradicionales, especialmente su consumo de energía reducido. No requieren tiempo de calentamiento y enfriamiento, por lo que los usuarios pueden encenderlos y apagarlos según lo requieran para su uso inmediato. Además, no es necesario reemplazar las bombillas, lo que puede reducir aún más los costos con el tiempo.

Para confirmar el curado, algunos materiales, como Dymax 726-C, contienen tecnología de cambio de color, lo que significa que la máscara dispensa azul y cura rosa, para un factor de seguridad adicional.

Las cirugías de implantes ortopédicos son generalmente muy eficientes, y mantener un proceso de fabricación preciso y productivo es clave para garantizar que los pacientes puedan recibir el tratamiento que necesitan. Con los materiales de masa curables por UV, los fabricantes pueden superar los desafíos asociados con otras técnicas, ayudando a fabricar implantes de precisión de manera más eficiente.