EDEM 在醫藥製造中的應用

前言

    在現代醫藥製造中，約 75% 的藥物以顆粒形式存在，顆粒行為貫穿混合、造粒、壓片與包衣等關鍵製程。隨著製程精密化，離散元法（DEM）成為連結微觀顆粒力學與巨觀製程表現、支撐製程最佳化的重要工具。

背景

    醫藥製程同時面臨微觀顆粒交互作用與巨觀物料流動的跨尺度挑戰。傳統 FEA 與 CFD 以連續介質為假設，難以描述顆粒間離散行為；實體實驗則成本較高、難以觀測設備內部動態，且放大製程應用存在不確定性。在連續式製造趨勢下，僅憑經驗法則已難以確保品質一致性。

解決方案：Altair EDEM 技術平台

核心建模與物理機制：

• 支援多球體與多面體建模，並以 Hertz-Mindlin with JKR 模型精準描述醫藥粉體的黏附與凝聚行為。
• 透過借代顆粒技術，在保留流動特性的前提下降低計算成本。
• Bonding 模型可模擬可破碎團聚體，並支援 GPU 加速。

計算加速與參數標定：

EDEM 支援 GPU 求解並結合 Calibration Kit、Cal-DEM 與 HyperStudy，透過實驗對標實現自動化參數反推。

分析結果與製程應用

EDEM 可應用於混合、造粒、壓片與包衣等製程，分析均勻度、破碎動力學、密度分佈與噴霧覆蓋行為。搭配 EDEMpy，可計算偏析指標與流動能，進行深度數據分析。

結論

    Altair EDEM 支撐「品質源於設計（QbD）」理念，使藥企能於研發階段預測製程風險，降低實驗成本，並為連續製藥與製程放大提供可靠依據。