Hot Runner_การผลิตเข็มฉีดยา

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

The 64-cavity mould for production of the syringe plunger. The cavities are arranged in rows on both sides of the linear hot runner nozzles.(Picture: Werkzeugbau Ruhla)

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

The 0.5 ml safety vaccination syringe.(Picture: Werkzeugbau Ruhla )


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



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

In order to check if the article design is production-ready, filling studies were conducted.(Picture: erkzeugbau Ruhla )


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: