I valori elevati delle radiazioni negli apparecchi medicali rendono necessaria la schermatura di componenti sensibili. Dopo che l’utilizzo del piombo è stato enormemente limitato dalla direttiva RoHS, è stato necessario trovare alternative. Una soluzione è rappresentata dai componenti in plastica e tungsteno.
A causa delle elevate radiazioni emesse da apparecchi medici come i tomografi computerizzati, è necessario schermare le unità di controllo PCB (Printed Circuit Board – scheda di circuito stampato) o i componenti elettronici. A tale scopo, fino a oggi sono stati utilizzati metalli pesanti come piombo, tungsteno, tantalio o molibdeno. Questi materiali sono costosi e disponibili solo come semilavorati in forma di piastre o barre. La produzione dei componenti desiderati con i metodi comuni comporta costi elevati nella produzione in serie. Inoltre, le possibilità di configurazione sono molto limitate.
Per affrontare questi problemi, la ditta Reiter-HG Geiger Kunststofftechnik GmbH, di Hilpoltstein, ha realizzato un componente ibrido in plastica e un nuovo materiale, il Trilliant Healthcare Radiation Shielding Compound di Polyone Th. Bergmann GmbH, di Gaggenau. Questo si compone di una matrice di PA12 e di un riempimento di tungsteno superiore al 90%. Questo collegamento resiste a raggi X fino a 140 keV e pertanto ha la stessa efficacia del piombo puro, tuttavia soddisfa in particolare le direttive e le esigenze dell’ingegneria biomedica. Inoltre, impedisce la dispersione del riempimento metallico, i cosiddetti „hot spot“, i cosiddetti punti deboli nel materiale, che potrebbero lasciar passare le radiazioni.
„Il materiale è perfetto per questa applicazione“, secondo Gert Sorgatz, dirigente presso Reiter-HG Geiger. „Tuttavia, abbiamo rilevato che le unità plastificatrici nelle nostre macchine a iniezione e settori specifici nello stampo a getto si usurano rapidamente a causa della quota elevata di tungsteno presente nel Trilliant Healthcare Radiation Shielding Compound, di conseguenza è stato necessario approntare speciali kit di riparazione e trovare geometrie adatte alle plastiche e che semplificassero la lavorazione, con meno angoli e spigoli per il componente.“
Inoltre le diverse fluidità dei materiali rappresentavano una sfida, pertanto essi dovevano essere prodotti nel rispetto di precise tolleranze, altrimenti sarebbe stato impossibile riempire determinati settori sottili nello stampo. La tecnologia di produzione proprietaria deve tuttavia garantire la massima precisione e consentire componenti con geometrie complesse e molto precise, senza rilavorazione meccanica.
Oltre alla precisione, è importante anche la multifunzionalità del componente. „Ad esempio, si possono applicare anche supporti ed elementi guida che, oltre alla protezione dalle radiazioni, possano svolgere un precisissimo compito di guida“, secondo Sorgatz. Lo sviluppo di Trilliant Compounds e del processo di produzione su misura possono inoltre ridurre i costi dei componenti schermanti del 30 – 50 % rispetto alla tradizionale produzione di parti metalliche e in piombo. La lega plastica-tungsteno consente anche, insieme al processo produttivo, una grande libertà di configurazione, in modo da poter produrre elementi che schermino determinati componenti elettronici in modo più efficace rispetto agli elementi sminuzzati.
Le innovazioni in futuro confluiranno anche in altri progetti. „Ci siamo ritagliati sicuramente un ruolo di precursori, che ci porterà progetti da diversi settori industriali. Attualmente abbiamo in produzione altri otto articoli in tungsteno“, afferma Sorgatz.
Birgit Müllner Giornalista specializzata, Monaco
Parole chiave
- Componenti in plastica-tungsteno
- Protezione dalle radiazioni nella TC
- Speciale processo di stampaggio a iniezione
- Geometrie di elevata precisione
- Grande libertà di configurazione
Meglio del piombo
I Trilliant HC Compound di Polyone fanno il loro ingresso nel settore dell’ingegneria biomedica, soggetto a una severissima regolamentazione. Questi compound per l’ingegneria biomedica consentono di soddisfare obiettivi prestazionali precisi, e sono prodotti con materie prime corrispondenti ai requisiti legali (USP classe VI, ISO 10993, FDA). La serie è stata sviluppata per ottenere numerose caratteristiche prestazionali, nelle quali rientrano solidità strutturale, effetto antimicrobico, tecnologia di superficie di qualità, caratteristiche antistatiche o di conducibilità, un’efficace gestione del calore nonché una resistenza alle fiamme.
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