Waarom is een prototype niet altijd productiegeschikt?
Tijdens de eerste ontwikkelfase ligt de nadruk meestal op functionaliteit. Hecht de tape goed? Blijven de lagen op hun plaats? Werkt de sensor, elektrode of andere component zoals bedoeld?
Wanneer een handmatig samengesteld prototype goed functioneert, lijkt de stap naar serieproductie soms eenvoudig. In de praktijk is een handmatige werkwijze echter niet altijd schaalbaar of geschikt voor automatisering.
Veelvoorkomende knelpunten zijn:
- complexe of kwetsbare geometrieën;
- moeilijk te positioneren componenten;
- onvoldoende of onrealistische toleranties;
- inefficiënte assemblagestappen;
- lastig te verwijderen liners;
- materiaalvervorming tijdens het stansen;
- een hoge productie-uitval.
Een ontwerp kan technisch goed werken, maar toch te complex of kostbaar zijn om stabiel in grotere aantallen te produceren. Door deze aandachtspunten vroeg te beoordelen, kunnen ingrijpende wijzigingen in een latere fase worden voorkomen.
Ontwerpen voor maakbaarheid
Design for Manufacturing, ook wel DfM, betekent dat een product niet alleen wordt ontworpen voor de gewenste functie. Ook een efficiënt en reproduceerbaar productieproces wordt vanaf het begin meegenomen.
Bij medische tape assemblages vraagt dit aandacht voor:
- materiaalkeuze en materiaalcombinaties;
- toleranties van afzonderlijke lagen;
- stansgeometrieën;
- de volgorde van lamineren;
- positionering van functionele componenten;
- de uitvoering van de release liner;
- handling tijdens assemblage;
- handmatige of geautomatiseerde verwerking.
Een kleine ontwerpaanpassing kan de productie aanzienlijk vereenvoudigen. Een aangepaste contour kan bijvoorbeeld helpen bij de positionering. Een liner met een verwijderlipje(fingerlift liner) of gedeelde verwijdering kan het aanbrengen sneller en nauwkeuriger maken.
Door deze keuzes vroeg te maken, wordt de kans op fouten kleiner en kan het aantal productiestappen worden beperkt.
De waarde van converting expertise
Converting omvat meer dan het op maat snijden of stansen van tape. Rollen zelfklevend materiaal worden verwerkt tot gebruiksklare componenten die passen binnen het product en het productieproces van de klant.
Bij de ontwikkeling van medische tape assemblages wordt onder andere gekeken naar:
- kleeflagen en dragermaterialen;
- combinaties van tapes, folies, schuimen en membranen;
- meerlaagse laminaten;
- precisie die-cutting;
- kiss-cut- en cut-through constructies;
- geïntegreerde liners en positioneringshulpen;
- integratie van sensoren, elektroden of membranen;
- verwerking in geautomatiseerde assemblagelijnen.
Niet alleen de eigenschappen van afzonderlijke materialen zijn belangrijk. Ook de manier waarop deze worden gecombineerd en verwerkt, bepaalt de prestaties van het eindproduct.
Flexibele materialen kunnen tijdens het stansen bijvoorbeeld vervormen. Verschillen in materiaaldikte kunnen het lamineren beïnvloeden en bepaalde kleeflagen vragen om specifieke procesinstellingen. Door materiaalkennis en productie-expertise te combineren, ontstaat een technisch én productietechnisch geschikte oplossing.
Van losse lagen naar één assemblage
Medische tapecomponenten bestaan vaak uit meerdere lagen. Denk aan een huidvriendelijke kleeflaag, een drager, een folie, een absorberend materiaal en een tweede kleeflaag voor de bevestiging van een apparaat of sensor.
Bij een prototype kunnen deze lagen afzonderlijk met de hand worden aangebracht. Voor serieproductie is deze werkwijze vaak te arbeidsintensief en onvoldoende reproduceerbaar.
Door materialen vooraf te lamineren en vervolgens als één component te stansen, kan het aantal assemblagestappen worden verminderd. De samengestelde oplossing kan daardoor:
- eenvoudiger worden verwerkt;
- nauwkeuriger worden gepositioneerd;
- minder handmatige handelingen vereisen;
- een constantere kwaliteit bieden;
- geschikt worden gemaakt voor automatisering.
De opbouw en volgorde van de lagen moeten wel zorgvuldig worden bepaald. Niet iedere materiaalcombinatie kan op dezelfde manier worden gelamineerd of gestanst.
Toleranties en reproduceerbaarheid
Bij serieproductie worden toleranties steeds belangrijker. Een kleine afwijking die bij één prototype nauwelijks zichtbaar is, kan zich over grote aantallen structureel herhalen.
Dit geldt bijvoorbeeld voor:
- de buitencontour van het onderdeel;
- de positie van openingen en uitsparingen;
- de uitlijning van verschillende lagen;
- de afstand tot sensoren of elektroden;
- de positie van liners en verwijderlipjes.
Toleranties moeten passen bij zowel de functie van het product als de mogelijkheden van het productieproces. Onnodig kleine toleranties maken productie duurder en complexer. Te ruime toleranties kunnen juist invloed hebben op de werking of assemblage.
Een goede afstemming tussen productontwikkelaar en converter helpt om de juiste balans te vinden.
Kwaliteit, testen en pilotseries
Bij medische toepassingen zijn constante kwaliteit, traceerbaarheid en procesbeheersing essentieel. Iedere batch moet voldoen aan dezelfde vastgelegde specificaties.
Daarom zijn onder andere gecontroleerde productieomstandigheden, nauwkeurige procesinstellingen, kwaliteitscontroles, materiaaltraceerbaarheid en procesvalidatie belangrijk.
Ook testen speelt een rol. Een tape assemblage kan tijdens een eerste beoordeling goed functioneren, maar anders reageren op temperatuur, vocht, beweging, opslag of veroudering.
Afhankelijk van de toepassing kunnen eigenschappen worden onderzocht zoals:
- kleefkracht;
- afschuifsterkte;
- maatvastheid;
- vocht- en waterbestendigheid;
- gedrag bij temperatuurwisselingen;
- weerstand tegen chemicaliën;
- stabiliteit van gelamineerde lagen.
Een pilotserie vormt vervolgens een waardevolle tussenstap. Hiermee kan worden beoordeeld of het ontwerp stabiel geproduceerd kan worden, toleranties haalbaar zijn en de assemblage in de praktijk goed verloopt.
Verbeterpunten kunnen zo worden verwerkt voordat grotere productieaantallen worden gemaakt.
Samen ontwikkelen bespaart tijd
Wanneer een converter pas wordt betrokken nadat het ontwerp volledig is vastgelegd, zijn wijzigingen vaak lastiger door te voeren. Materiaalkeuze, geometrie en productopbouw kunnen dan al onderdeel zijn van andere ontwerpbeslissingen of validatietrajecten.
Door converting expertise in de conceptfase te betrekken, kunnen potentiële productieproblemen eerder worden herkend. Er kan dan gezamenlijk worden gekeken naar materiaalkeuze, constructie, toleranties, stansbaarheid, laminatie, testen en automatisering.
Dit kan het aantal ontwikkelrondes verminderen, de time-to-market verkorten en onverwachte productiekosten helpen voorkomen.
Stokvis Tapes Benelux als ontwikkelpartner
Bij Stokvis Tapes Benelux denken wij vanaf de eerste ontwerpfase mee over de optimale zelfklevende oplossing. Dankzij onze materiaalkennis en mogelijkheden op het gebied van lamineren, precisie die-cutting en cleanroomproductie ondersteunen wij klanten bij de ontwikkeling van medische tape assemblages.
Daarbij kijken wij niet alleen naar de technische werking van het product. Ook maakbaarheid, kwaliteitscontrole, schaalbaarheid en logistieke aanlevering worden meegenomen.
De stap van prototype naar serieproductie vraagt om meer dan een goed ontwerp. Door materiaal- en converting expertise vroeg in het ontwikkelproces te integreren, worden risico’s beperkt en ontstaat een efficiënte route naar een betrouwbare serieproductie.
Ontwikkelt u een medisch product met zelfklevende componenten? Onze specialisten denken graag met u mee over materiaalkeuze, maakbaarheid, prototypes en serieproductie.