แม่พิมพ์โมดูลาร์สำหรับเข็มฉีดยาน้ำหนักเบา

ความต้องการเข็มฉีดยาชนิดใช้แล้วทิ้งสำหรับฉีดวัคซีนทั่วโลกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เมื่อการฉีดวัคซีนป้องกันโควิด-19 เริ่มขึ้น ส่งผลให้ Werkzeugbau Ruhla หนึ่งในซัพพลายเออร์ชั้นนำด้านโซลูชั่นโมดูลาร์โมลด์สำหรับอุตสาหกรรมการแพทย์ ได้คิดผลิตแม่พิมพ์แบบ high-cavity 2 แบบสำหรับการผลิตเข็มฉีดวัคซีนที่มีความปลอดภัยในสามชิ้นส่วนสำคัญ (คือ ส่วนกระบอกสูบ ส่วนก้านสูบ และส่วนยางติดปลายก้านฉีด) ด้วยระยะเวลาอันสั้น โดยมี Ewikon เป็นพันธมิตรในส่วนของระบบทางวิ่งร้อน หรือ hot runner

*หลอดฉีดยาสำหรับฉีดวัคซีน อาจมีขนาดบรรจุ 1 และ 3 มิลลิลิตร และต้องเป็นหลอดฉีดยาที่สามารถถอดเปลี่ยนหัวเข็มได้เท่านั้น

เวลานี้ทั่วทั้งโลกจำเป็นต้องใช้เข็มฉีดยาชนิดใช้แล้วทิ้งเป็นจำนวนนับหลายพันล้านเข็มสำหรับการฉีดวัคซีนตามมาตรฐานสากล เพื่อต่อสู้กับภัยการแพร่ระบาดอย่างหนักของโควิด -19 ความต้องการใช้เข็มฉีดยาจึงเป็นอีกหนึ่งความจำเป็นเร่งด่วน และด้วยเหตุนี้ศักยภาพในการผลิตจึงต้องขยายออกไปทั่วโลก ความต้องการแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก (Injection moulds) ที่สามารถผลิตเข็มฉีดวัคซีนได้อย่างรวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และใช้วัสดุน้อยที่สุดจึงสูงมากในเวลานี้

ในบริบทนี้ Werkzeugbau Ruhla ใน Seebach จากประเทศเยอรมนีได้ออกแบบแม่พิมพ์ทางวิ่งร้อนแบบ 64 คาวิตี้ 2 เครื่องสำหรับการผลิตส่วนกระบอกสูบ (barrels) และลูกสูบ (pistols) ซึ่งสามารถใช้ได้ในเข็มฉีดวัคซีนแบบสามชิ้นส่วนขนาด 0.5 มล. ที่ทำจาก PP  ซึ่งเข็มฉีดยาเหล่านี้สามารถใช้ในการฉีดวัคซีนทั่วไปได้ด้วย

ในหลายประเทศมีการปฏิบัติตามข้อกำหนดที่เข้มงวดขององค์การอนามัยโลก (WHO) เช่น เข็มฉีดวัคซีนต้องได้รับการออกแบบให้ไม่สามารถใช้งานได้หลายครั้ง ในฐานะผู้เชี่ยวชาญด้านโซลูชันแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำทางการแพทย์ (medical precision mould) Ruhla อาศัยแนวคิดแบบโมดูลาร์ที่มีมาตรฐานระดับสูงในการสร้างแม่พิมพ์ซึ่งได้รับการพัฒนาและปรับปรุงให้สมบูรณ์แบบด้วยความร่วมมืออันยาวนานกับ Ewikon ซัพพลายเออร์ระบบ Hot Runner โฟกัสของงานนี้อยู่ที่การออกแบบแม่พิมพ์ที่มีความกะทัดรัดและปรับน้ำหนักให้เหมาะสมได้ พร้อมกับการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพและให้ความสะดวกในการบำรุงรักษาสูง ซึ่งสามารถใช้ได้กับเครื่องจักรขนาดเล็กมากๆ ได้

แนวคิดหัวฉีด (nozzle) Multi-tip

ในส่วนของระบบทางวิ่งร้อนในรูปแบบ lateral direct gating ด้วยแนวคิดหัวฉีดแบบ  multi-tip HPS III-MH ที่มีประสิทธิภาพสูงและเป็นนวัตกรรมใหม่ ใช้ในหัวฉีดสองเวอร์ชันและรับประกันคุณภาพระบบทางเข้าแม่พิมพ์ (gate) ระดับสูง ซึ่งจำเป็นสำหรับชิ้นส่วนทางการแพทย์ สำหรับการผลิตกระบอกฉีดยา (syringe barrels) จะใช้หัวฉีดแบบเรเดียล ซึ่งพัฒนาขึ้นสำหรับการผลิตกระบอกฉีดยาโดยเฉพาะ ด้วยคุณสมบัติของปลายหัวฉีดที่เพิ่มขึ้นและตัวหัวฉีดที่บางเป็นพิเศษซึ่งสามารถปรับค่า immersion depth ได้อย่างยืดหยุ่นและปรับให้เข้ากับความยาวของวัตถุต่าง ๆ ได้อย่างง่ายดาย

“ด้วยหัวฉีดรุ่นนี้ มีพื้นที่ติดตั้งเพียงพอระหว่างตัวหัวฉีดและรูปร่างโค้งเว้าเพื่อให้ mould inserts กับคาวิตี้ระบายความร้อนโดยรอบ” Udo Köllner กรรมการผู้จัดการของ Ruhla อธิบาย“ การออกแบบนี้เป็นมาตรฐานสำหรับแม่พิมพ์เข็มฉีดยาทั้งหมดของเรา และเมื่อใช้ร่วมกับแกนด้านในที่ระบายความร้อนด้วย จะทำให้รอบการผลิตสั้นมาก นอกจากนี้การออกแบบ mould inserts ยังช่วยให้เปลี่ยนได้ง่ายมาก” สำหรับการผลิตลูกสูบเข็มฉีดยา (syringe plungers) ซึ่งจัดเรียงเป็นแถวในแม่พิมพ์จะมีการติดตั้งหัวฉีดตามแนวยาว (linear version) พร้อมบอดี้รูปทรงสี่เหลี่ยม

---

• HOT RUNNER | FDU การผสานเทคโนโลยีการฉีดขึ้นรูปและการอัดขึ้นรูป
• HOT RUNNERS | STREAMRUNNER การออกแบบที่มาพร้อมความเป็นไปได้ใหม่ๆ
• ความสำเร็จของ ‘ระบบทางวิ่งร้อน’ (HOT RUNNERS) ในอุตสาหกรรมยานยนต์
• เทคโนโลยี HOT RUNNER ขั้นสุดสำหรับวิศวกรรมยานยนต์

---

โซลูชันแม่พิมพ์ทั้งหมดจาก Ruhla ได้รับการพัฒนาด้วยความใส่ใจเป็นพิเศษในเรื่องความสามารถในการดูแลรักษา (maintainability) ระดับสูง ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาตามปกติ แม้ว่าจะถูกนำไปใช้งานทั่วโลกก็ตาม จากแนวคิดการแลกเปลี่ยนปลาย หรือ tip exchange concept ของ Ewikon ซึ่งช่วยให้สามารถเปลี่ยน tip inserts บนเครื่องได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องถอดแม่พิมพ์

หนึ่งในเข็มฉีดยาที่เบาที่สุด

“นอกจากนี้ยังมีการออกแบบโมดูล (modular design) ซึ่งรวมหัวฉีดเข้ากับ wiring อย่างสมบูรณ์ในเพลทแม่พิมพ์แยกต่างหาก สามารถดึงออกได้ในกรณีที่มีการเปลี่ยนหัวฉีด” Udo Köllner ชี้ให้เห็นว่า “ด้วยวิธีนี้ทำให้หัวฉีดเข้าถึงได้ง่าย และสามารถถอดชิ้นส่วนได้อย่างประหยัดเวลา และ Ewikon ก็ช่วยให้การออกแบบสมบูรณ์ยิ่งขึ้นด้วยการออกแบบกล่องสายไฟพร้อมการเชื่อมต่อปลั๊ก-อินพิเศษ”

การออกแบบชิ้นส่วนสำหรับส่วนประกอบทั้งสองของเข็มฉีดยาได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมโดยความร่วมมืออย่างใกล้ชิดระหว่าง Ruhla และลูกค้าผู้ใช้งาน ส่งผลให้สามารถประหยัดวัสดุได้สูงสุด เนื่องจากความหนาของผนังกระบอกสูบและความยาวลดลง “ด้วยน้ำหนักเพียง 1.1 กรัมสำหรับกระบอกฉีดยาและ 0.35 กรัมสำหรับลูกสูบ ทำให้เราสามารถประหยัดวัสดุได้ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับเข็มฉีดวัคซีนทั่วไปที่มีขนาดเท่ากัน” Lena Lüneburger กรรมการผู้จัดการของ Ruhla กล่าว “ซึ่งหมายความว่า เรามีเข็มฉีดยาที่เบาที่สุดชนิดหนึ่งในตลาดในปัจจุบัน” ทั้งนี้ Ewikon ให้การสนับสนุนในเรื่องการบรรจุ (filling) และการคำนวณแรงกดรวมถึงแรงตัด (shear) อย่างละเอียดในระบบทางวิ่งร้อน เพื่อให้สามารถทำการผลิตจำนวนมากได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยเวลารอบการผลิตสั้น

เข็มฉีดวัคซีนสำหรับใช้ครั้งเดียว

มีช่องกลมสองช่องที่ผนังของกระบอกฉีดยาเพื่อสร้างตำแหน่งล็อคสำหรับลูกสูบ เมื่อดึงเข็มฉีดยาขึ้นลูกสูบจะล็อคที่ตำแหน่งด้านหลังเมื่อถึงปริมาตรบรรจุ 0.5 มล. หลังจากฉีดวัคซีนครบตามปริมาณแล้วก็จะถึงตำแหน่งล็อคด้านหน้า ทีเด็ดของการออกแบบก็คือ หากมีการพยายามเติมเข็มฉีดยาเป็นครั้งที่สองลูกสูบจะฉีกออกที่จุดแตกหักที่กำหนดไว้แล้วสองจุดจากนั้นเข็มฉีดยาก็จะใช้งานไม่ได้อีก ทั้งนี้ ลูกสูบเข็มฉีดยายังได้รับการออกแบบให้มีน้ำหนักเบาและประหยัดวัสดุสูงสุดด้วยการใช้ three-rib design นอกจากนี้ การออกแบบเข็มฉีดฉีดวัคซีนแบบสามส่วนไม่จำเป็นต้องใช้กลไกสไลด์ในระหว่างการถอดแม่พิมพ์จึงช่วยลดความยุ่งยากในการผลิตได้มาก

แม้จะมีคาวิตี้จำนวนมาก แต่ก็สามารถออกแบบแม่พิมพ์ที่กะทัดรัดมากได้ ในแม่พิมพ์ทั้งสองส่วนมีการติดตั้งหัวฉีดแปดหัวในแนวรัศมีตามลำดับ,  linear version ในสองแถวแนวตั้งสี่แถว ในแม่พิมพ์สำหรับกระบอกฉีดยาขนาด 446 x 596 มม. ชิ้นส่วนแปดชิ้นจะถูกจัดเรียงเป็นวงกลมรอบ ๆ หัวฉีดแต่ละหัว ทางเข้าแม่พิมพ์ทำด้วยปลายหัวนำความร้อนทำมุม 60 °ที่ผนังด้านข้างของกระบอกสูบ ใกล้กับแบริ่งของแกนด้านในเพื่อลดการกระจัดที่แกนกลางให้น้อยที่สุด ในแม่พิมพ์ลูกสูบเข็มฉีดยาแปดชิ้นส่วนต่อหัวฉีดจะถูกวางเรียงแถวละสี่ชิ้นในสองแถวทั้งสองด้านของบอดี้หัวฉีดสี่เหลี่ยม ลูกสูบถูกนำเข้าแม่พิมพ์บนเพลทกริป ขนาดแม่พิมพ์คือ 546 x 596 มม. เทคโนโลยี Hot Runner สำหรับแม่พิมพ์ทั้งสองส่วนนี้ซัพพลายโดย Ewikon ในรูปแบบ hot half ที่สมบูรณ์พร้อมการเดินสายไฟฟ้าและเทคโนโลยีการเชื่อมต่อในตัว และเสร็จสมบูรณ์พร้อมที่ Ruhla ด้วย

ปริมาณการฉีดวัคซีน Covid-19

ต้องยกให้เป็นผลงานของมาตรฐานระดับสูงร่วมกับเทคโนโลยีการผลิตที่ทันสมัย รวมถึงเซลล์การผลิตอัตโนมัติสำหรับอิเล็กโทรดที่ทำให้ Ruhla สามารถคิดค้นโครงการทั้งหมดขึ้นมาได้ ตั้งแต่การรับคำสั่งซื้อ การทดสอบก่อนการผลิตภายในเทคนิคอลเซ็นเตอร์ของตัวเอง ไปจนถึงการส่งมอบให้กับลูกค้า ด้วยระยะเวลาในการรอสินค้าที่สั้นมากเพียง 16 สัปดาห์ ด้วยรอบเวลาในการผลิตประมาณ 10 วินาทีสำหรับกระบอกฉีดยาทำ

การจัดส่งสินค้ามาพร้อมกับแพ็คเกจบริการที่ครอบคลุมในทุกรายละเอียด ไม่เพียงรวมถึงชิ้นส่วนอะไหล่ที่พบบ่อยที่สุดและคู่มือการใช้งานโดยละเอียด แต่ยังมีวิดีโอการถอดชิ้นส่วนและการประกอบอย่างละเอียดสำหรับงานบำรุงรักษาที่สำคัญที่สุด จากแนวคิดโดยรวมที่มีความน่าเชื่อถือ การสั่งซื้อได้เริ่มขึ้นแล้วจากลูกค้าในเอเชียที่ได้สั่งซื้อแม่พิมพ์อีกชุดสำหรับเข็มฉีดยาขนาดเดียวกันและรุ่น 0.3 มล. ซึ่งเป็นปริมาณการฉีดวัคซีนโควิด -19 ทั่วไป “ นี่คือข้อได้เปรียบของแนวคิดแบบโมดูลของเราซึ่งเป็นที่ประจักษ์” Lüneburger กล่าว

---

อ้างอิง: https://www.etmm-online.com/modular-mould-design-concept-for-lightweight-syringes-gal-1021204/?p=4#gallerydetail

บทความที่เกี่ยวข้อง:

Demoulding made easy | ระบบถอดแม่พิมพ์ง่ายๆ

The Mask Project: โครงการผลิตหน้ากากแบบมัลติฟังค์ชันจาก Arburg

พลาสติกในวิถีทางการแพทย์: Plastics in the service of medicine

About The Author