Lavorazione di fili e tubi in nitinol medicale per dispositivi medici

15 agosto 2023 Di Jim Hammerand

La lavorazione medica del nitinol trasforma le barre di nitinol in tubi che possono essere tagliati per realizzare stent come questi: uno compresso e l'altro espanso. [Foto di Zarathustra tramite Adobe Stock]

In precedenza abbiamo coperto il viaggio del nitinol dalla crosta terrestre attraverso crogioli di fusione ad alta temperatura e operazioni di forgiatura per creare lingotti di nitinol e quindi forme più piccole e più lavorabili come barre e piastre.

Ma trasformarli in fili, bobine, tubi e fogli può essere impegnativo a causa delle stesse proprietà superelastiche e di memoria di forma che rendono il nitinol così attraente per una varietà di applicazioni mediche avanzate.

Per creare il filo di nitinol, un processore tirerà l'asta di nitinol lubrificata attraverso filiere diamantate per allungare il materiale e ridurne il diametro alla dimensione desiderata. Le bobine in nitinol sono realizzate allo stesso modo, ma avvolte per formare un lungo filo continuo invece di tagliarlo in tratti di filo più corti.

Sistema di embolizzazione di aneurisma Woven EndoBridge (WEB) di MicroVention [Immagine gentilmente concessa da MicroVention]

La ricottura è un processo di riscaldamento e raffreddamento prima e dopo i passaggi per rimuovere le tensioni interne nel nitinol che potrebbero successivamente causare affaticamento del dispositivo o problemi di durata. La ricottura al nitinol porta la temperatura del metallo fino a 600-800°C e la mantiene lì per un periodo di trattamento tra una passata e l'altra.

Il filo di nitinol può essere trafilato fino a diametri più sottili di un capello umano. Tale riduzione richiede centinaia di passaggi di trafilatura, risultando in un filo ultrasottile. Decine di questi fili potrebbero essere intrecciati insieme per rinforzare i cateteri, ad esempio, o intrecciati per creare un cestello a rete per l’embolizzazione nei pazienti con aneurisma.

I tubi in nitinol possono essere utilizzati per cateteri, fili guida, stent e aghi.

Per creare un tubo di nitinol, un processore prenderà un'asta e un trapano a pistola per formare una cavità al centro. Questo processo di perforazione, che prende il nome dalle punte per fori profondi utilizzati per formare la canna di una pistola, crea un tubo cavo a pareti spesse.

La cavità del tubo verrà quindi sottoposta a più fasi di trafilatura con matrici per allungare la cavità e formare un tubo. Un mandrino all'interno del tubo mantiene il diametro interno, mentre il processo di allungamento riduce il diametro esterno e lo spessore del tubo alle dimensioni desiderate.

Sistema di punti metallici Jaws Nitinol di Paragon 28 [Immagine gentilmente concessa da Paragon 28]

Queste piastre passano attraverso laminatoi dove presse idrauliche con rulli in acciaio temprato comprimono le piastre e le rendono sempre più sottili, fino allo spessore desiderato.

I fogli di nitinol possono essere stampati o tagliati con acqua o laser per creare il motivo o la forma desiderata.

Una volta che il nitinol è sotto forma di fili, bobine, tubi e fogli, i produttori di dispositivi medici devono compiere ancora alcuni passaggi per arrivare a un componente o dispositivo finito. Il nostro prossimo articolo riguarderà la post-elaborazione, l'impostazione della forma e la finitura.