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【干货分享】巧用精密制造工艺,新冠疫苗注射器安全高效造
来源:雅式橡塑网    作者:章健玲    日期:2021.06.02

全球新冠疫苗接种正在全球有序进行,截至5月底中国已完成6.4亿剂以上的疫苗接种,美国已注射超过2.85亿剂,德国已有42.2%的人口完成第一剂疫苗接种,英国已有3888万人完成第一剂疫苗接种。

 

随着接种剂数的增加,对注射器的需求也同步增长。新冠疫苗注射器不仅需要快速、高效生产,还要在结构设计上保证注射器只能使用一次并且减少疫苗在注射器内的残留量,严格遵守世卫组织的相关规定,助力疫苗精准注射。

 

低死角注射器供不应求

 

韩国Poonglim Pharmatech Inc.公司专注于生产低死角注射器。通常来说,普通注射器的每次注射的剩余注射溶液为84微升(µl) 或者更多,但Poonglim Pharmetech公司的低死角注射器已经减少到4微升。这意味着它减少了注射器使用后剩余的注射量。

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Poonglim Pharmatech生产的低死角注射器

 

以辉瑞的新冠疫苗为例,如果采用普通的注射器,一瓶辉瑞疫苗可能只能注射4-5剂,但采用这种低死角注射器,每瓶可以注射6次以上,接种人数也可增加20%以上。

 

在韩国中小企业和初创企业部门(MSS)和三星电子的帮助下,PoonGlimPharmatech公司也提高了注射器的生产率。三星电子支持Poonglim Pharmatech Inc.使用超精密模具和注射器注塑、自动装配设备,将该注射器的月产量提升至1000万支,是此前该公司注射器月产量的2.5倍。

 

目前Poonglim Pharmatech已收到超过2.6亿支新冠疫苗注射器的订单。

 

模块化模具及热流道设计助力高效生产

 

来自德国的Werkzeugbau Ruhla公司采用模块化理念,设计了两个64腔全热流道模具,可用于生产0.5毫升容量的聚丙烯材质注射器筒体和活塞。这些注射器均可用于初级疫苗的接种。

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多喷嘴热流道

 

据介绍,该热流道重点在于采用高性能、高效和创新的HPS III-MH多尖端喷嘴概念侧向直接浇口。该概念用于两种喷嘴,可保证医疗部件所需的高浇口质量。当生产注射器筒体时,可使用专为注射器开发的径向喷嘴 。它采用扩展的尖端插入和特别纤细的喷嘴体,其浸入深度可灵活地适应不同的物品长度。

 

Udo K解释说:“使用这种类型的喷嘴,在喷嘴主体和制品轮廓之间有足够的安装空间,为模具插入件提供四周的型腔冷却。” Ruhla 董事总经理Udo Köllner解释说, “这种设计是我们所有注射器模具的标准设计,再加上冷却的内芯,可实现较短的周期时间。模具嵌件的设计也使其容易更换。”为了生产在模具中排列成一排的注射器柱塞,安装了矩形体的线性喷嘴。

 

Ruhla的所有模具解决方案的开发都特别注重高度的可维护性,即使在世界范围内使用,也有利于日常维护工作。这主要得益于Ewikon的尖端交换概念,这使尖端插入容易地更换在机器上,而不必拆卸模具。

 

优化壁厚和长度,节约注射器用料

 

“此外,还有模块化设计,它将喷嘴(包括完整的布线)集成到一个单独的模板中,需要更换喷嘴,可简单地将其拔下。”Udo Köllner解释说,“这使得喷嘴容易接近,而且可以特别省时的方式拆卸。”

 

Ruhla还与终端客户进行密切合作下,优化注射器两个部件的结构设计。这通过减少壁厚和长度,实现了最大可能的材料节约。“由于注射器筒的重量只有1.1克,柱塞的重量只有0.35克,与相同尺寸的常规疫苗注射器相比,我们能够节省25%的材料。” Ruhla董事总经理Lena Lüneburger说。“这意味着我们可以生产出目前市场上最轻的注射器之一。”

 

Ewikon提供了基于填充研究和热流道系统中压力和剪切力的广泛计算支持,以确保在短周期内高效批量生产。

 

只能用一次的注射器

 

两个圆形凹槽集成在注射器筒壁中,以形成柱塞的限定锁定位置。当注射器被抽出时,当填充量达到0.5 ml时,柱塞锁定在后部位置。注射完疫苗剂量后,到达前锁定位置。在此之后,如果试图再次填充注射器,柱塞将在两个规定的预定断点处撕裂,注射器将无法使用。注射器柱塞通常都采用三肋设计,以便最大限度节约材料。此外,三件式疫苗注射器的设计在脱模过程中不需要滑动,从而大大简化了模具结构。

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尽管型腔数量极高,但可以实现非常紧凑的模具设计。在446 x 596 mm注射器筒模具中,八个零件围绕每个喷嘴布置成一个圆圈。浇口采用与气缸侧壁成60°角的导热尖端,靠近内芯轴承,以尽量减少嘴芯位移。在注射器柱塞模具中,每个喷嘴的八个零件放置在矩形喷嘴体两侧的两排四个零件中。柱塞位于夹板上。此处的模具尺寸为546 x 596 mm。两个模具的热流道技术均由Ewikon提供,该热半模采用集成的电气布线和连接技术,并在Ruhla完成轮廓板和顶出器的安装。

 

循环周期为10秒

 

Ruhla表示,由于采用全自动化生产单元,从收到订单到在自己的技术中心进行预生产测试,再到交付给客户,交付周期仅为16周。注射器筒的循环时间约为10秒。

 

近期一位亚洲客户还订购了一套相同注射器尺寸的模具,用于生产容量为0.3毫升的新冠疫苗注射器。


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