Anwendungen von Aluminium- und Zinklegierungen Druckguss in medizinischen Geräten

Aluminium- und Zinklegierungen druckgusss haben breite und entscheidende Anwendungen im Bereich der medizinischen Ausrüstung. Jedes spielt aufgrund seiner einzigartigen Materialeigenschaften eine unersetzliche Rolle in unterschiedlichen Anwendungsszenarien.

I. Anwendungen von Aluminium Druckgusss in medizinischen Geräten

Aluminiumlegierungen sind für ihr geringes Gewicht, ihre hohe Festigkeit und ihre hervorragende Wärmeleitfähigkeit bekannt. In medizinischen Geräten werden sie hauptsächlich in Bereichen eingesetzt, in denen Gewicht, Wärmeableitung und strukturelle Festigkeit von entscheidender Bedeutung sind.

1. Spezifische verwendete Ausrüstung und Komponenten

Medizinische Bildgebungsgeräte:

CT-Scanner: Rotierende Halterung im Inneren der Gantry, Röntgenkollimatorgehäuse, Detektormodulgehäuse usw.

MRT: Externer elektronischer Schaltschrank, Kühlsystemgehäuse, Bettrahmenstruktur zur Patientenpositionierung.

Röntgengerät: C-Bogen-Hauptstruktur, Röntgenröhrengehäuse, Kollimatorgehäuse.

Therapeutische und chirurgische Ausrüstung:

Beatmungsgerät/Anästhesiegerät: Hauptgehäuse, internes Atemwegsmodul, Kühlkörper.

Chirurgische Roboter: Unkritische Gelenkstrukturen des Roboterarms, des Gerätewagenrahmens und des Konsolengehäuses.

Lasertherapiegeräte: Laserhohlraum, Wärmeableitungsmodul, Gerätegehäuse.

Patientenüberwachung und Hilfsmittel:

Krankenhausbetten: Motorgehäuse für die Hubstütze, Kopfteil- und Fußteilrahmen.

Infusionspumpen/Injektionspumpen: Robuste Gehäusekonstruktion.

Rollstühle/Gehhilfen: Leichte Rahmen- und Gelenkkomponenten.

2. Gründe und Vorteile für den Einsatz dieser Gerätekomponenten

Leichtgewicht: Aluminium hat eine Dichte von etwa 2,7 g/cm³ und ist damit weitaus geringer als Stahl und Kupfer. Dies ist von entscheidender Bedeutung für Geräte, die häufig bewegt werden müssen (z. B. C-Bögen, chirurgische Roboterarme, Rollstühle), wodurch die Belastung des medizinischen Personals verringert und die Mobilität der Geräte verbessert wird.

Hohe Festigkeit und Steifigkeit: Druckgegossene Aluminiumlegierungen (wie A380 und A383) bieten ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und sorgen für eine robuste Gerätestruktur, die sich unter Last oder Bewegung nicht verformt und so die Genauigkeit und Sicherheit der Geräte gewährleistet.

Ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit: Viele elektronische Komponenten in medizinischen Geräten (wie Netzteile, CPUs und Laser) erzeugen eine erhebliche Menge Wärme. Aluminium-druckgusss können Wärme schnell ableiten und werden typischerweise integral mit den Kühlrippen des Kühlkörpers gegossen und bilden so ein effizientes Wärmemanagementsystem, um eine Überhitzung der Geräte zu verhindern.

Gute Verarbeitbarkeit im Druckguss: Aluminiumlegierungen haben eine gute Fließfähigkeit und eignen sich daher für den Druckguss komplexer, dünnwandiger Strukturen. Dies ermöglicht eine hohe Funktionsintegration, die Kombination mehrerer Teile zu einem einzigen druckguss, wodurch Montageschritte reduziert und Kosten gesenkt werden.

Verschiedene Oberflächenbehandlungen: Aluminium druckgusss lässt sich leicht eloxieren, sandstrahlen, pulverbeschichten und mit anderen Oberflächenbehandlungen versehen, wodurch sowohl ein ästhetisch ansprechendes als auch langlebiges Erscheinungsbild erzielt wird und spezifische Oberflächeneigenschaften (wie Isolierung und Korrosionsbeständigkeit) bereitgestellt werden.

3. Zukünftige Anwendungsaussichten

Tragbare und medizinische Geräte für den Heimgebrauch: Da medizinische Geräte zunehmend tragbar und für den Heimgebrauch geeignet sind, wird die Nachfrage nach leichten Komponenten immer dringlicher, was die Anwendung von Aluminium druckgusss weiter ausweitet.

Präzisionsstrukturkomponenten für chirurgische Roboter: Angesichts der steigenden Nachfrage nach leichteren und kompakteren Roboterarmen in chirurgischen Robotern wird Aluminium druckguss eine größere Rolle bei der Herstellung komplexer, leichter und äußerst steifer Endoskelettstrukturen spielen.

Integration mit neuen Materialien/Prozessen: Mit der Hochvakuum-druckguss-Technologie können beispielsweise Komponenten mit höherer Zähigkeit und Wärmebehandlungsfähigkeiten hergestellt werden und sogar einige Strukturteile aus Stahl ersetzt werden.

Intelligente Integration: Sensoren oder Schaltkreiskanäle können direkt in druckgusss eingebettet werden, wodurch eine strukturelle und funktionale Integration erreicht wird.

II. Anwendung von Zinklegierungen Druckgusss in medizinischen Geräten

Zinklegierungen (am häufigsten Zamak 3 und Zamak 5) sind bekannt für ihre hohe Dichte, hohe Festigkeit, ausgezeichnete Gusspräzision und einfache Galvanisierung. In medizinischen Geräten werden sie vor allem dort eingesetzt, wo hohe Präzision, Verschleißfestigkeit und Ästhetik erforderlich sind.

1. Spezifisch anwendbare Ausrüstung und Komponenten

Chirurgische Instrumente und Werkzeuge:

Stabilisatoren: Karosserie, Abzug, Sicherheitsschalter und andere wichtige Strukturkomponenten.

Chirurgische Elektrochirurgiegeräte/Ultraschallskalpelle: Griffschale, Knöpfe, Schieber.

Zahnärztliche Handstücke: Teilschale und interne Strukturkomponenten.

Diagnosegeräte und Präzisionsinstrumente:

Blutanalysegeräte, biochemische Analysegeräte: Präzisionsprobenhalter, Klemmen, Ventilgehäuse, Schneckengetriebe und andere Getriebekomponenten.

Mikroskope: Gehäuse und Knöpfe für Grob-/Feinfokussierungsmechanismen.

Externe Bedienteile für medizinische Geräte: Knöpfe, Griffe und Knöpfe für verschiedene Geräte: Beliebt wegen ihrer guten Haptik, Verschleißfestigkeit und Eignung für die High-End-Galvanik.

Verriegelungsvorrichtungen für Geräteträger: Zum Beispiel Gelenkverriegelungsgriffe.

Strahlenschutzausrüstung: Aufgrund des hohen Schwermetallgehalts in Zinklegierungen bieten sie eine gewisse Abschirmung gegen Röntgenstrahlen und können zur Herstellung kleiner Schutzschilde oder Bauteile verwendet werden.

2. Gründe und Vorteile für den Einsatz dieser Gerätekomponenten:

Extrem hohe Gusspräzision und Oberflächenqualität: Zinklegierungen haben einen niedrigen Schmelzpunkt und eine ausgezeichnete Fließfähigkeit, was die druckguss von extrem dünnwandigen, scharf definierten und fein detaillierten Teilen ermöglicht. Dies ist von entscheidender Bedeutung für chirurgische Instrumente mit komplexen Innenstrukturen und strengen Maßanforderungen.

Hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit: Zinklegierungen verfügen über eine ausgezeichnete Zugfestigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit, die der einiger Stähle nahekommt oder diese übertrifft. Dadurch eignen sie sich ideal für die Herstellung von Komponenten, die häufig betätigt werden müssen und großen Kräften standhalten, wie etwa Auslöser und Gehäuse von Heftgeräten.

Hervorragende elektromagnetische Abschirmleistung: Bei Geräten, die elektronische Präzisionskomponenten enthalten, bieten Gehäuse aus Zinklegierung eine hervorragende Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI).

Hervorragende Galvanisierungsleistung: Zinklegierungen druckgusss sind ein hervorragendes Substrat für die Galvanisierung, mit der leicht glänzende, verschleißfeste Metallüberzüge wie Chrom, Nickel und Gold erzielt werden können. Dies verbessert nicht nur die Ästhetik, sondern verbessert auch die Korrosionsbeständigkeit und erfüllt so die Reinigungs- und Sterilisationsanforderungen medizinischer Geräte. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber Aluminium.

Gute Dämpfungseigenschaften: Absorbiert Vibrationen und trägt so zu einer verbesserten Handhabung und Stabilität der Ausrüstung bei.

3. Zukünftige Anwendungsaussichten

Hochwertige chirurgische Einweginstrumente: Mit der zunehmenden Verbreitung minimalinvasiver Chirurgie besteht eine enorme Nachfrage nach kostengünstigen, leistungsstarken chirurgischen Einweginstrumenten (z. B. fortschrittlichen Klammergeräten). Zink druckguss kann diese Präzisions- und Festigkeitsanforderungen bei einem hohen Preis-Leistungs-Verhältnis erfüllen.

Hilfswerkzeuge/Führungen für die Implantatchirurgie: In der Orthopädie, Zahnmedizin und anderen Bereichen wird die Zinklegierung druckguss zunehmend für chirurgische Führungen (chirurgische Führungen) verwendet, die für eine präzise Positionierung verwendet werden, um ein Gleichgewicht zwischen hoher Präzision und Kosten zu erreichen.

Miniaturisierung und Integration: Mit Fortschritten in der Druckgusstechnologie werden Zinklegierungen zunehmend in kleineren, präziseren Komponenten für medizinische Elektronik und Diagnosegeräte eingesetzt.

Antibakterielle Oberflächenbehandlung: Zukünftige Entwicklungen könnten eine tiefere Integration mit antibakteriellen Beschichtungstechnologien beinhalten, um Zinklegierungskomponenten aktive antibakterielle Eigenschaften zu verleihen und so den Anforderungen der Infektionskontrolle im Krankenhaus besser gerecht zu werden.