Műanyag - Lézeres hegesztés

Műanyag - Lézersz welding

A résmentes munkavégzés az egyik központi követelmény az orvostechnikai gyártásban. Különösen a tisztatérgyártás esetén kötelező minden gyártónak elkerülni vagy legalább csökkenteni minden szennyeződést. Ez különösen nagy kihívást jelent a kötési technikák számára. Például ragasztószerek alkalmazásakor számítani kell nemkívánatos aeroszolokra és gőzökre. Ezeket nehéz ellenőrizni, és kedvezőtlen helyeken lerakódás formájában rakódhatnak le. Emellett a ragasztó egy további anyagkomponenst is felhasznál. Ennek következménye a megnövekedett engedélyezési terhelés a regisztrációköteles orvostechnikai eszközök esetében. Az ultrahangos hegesztés során viszont a súrlódás miatt a kötőpartnerek között nemkívánatos részecskék keletkeznek, és a mérnökök jelentősen korlátozott teret kapnak a tervezésben a módszer miatt. Az energia bevitel szintén nagy kihívást jelent, mivel az egész alkatrész rezgésbe hozható, és esetenként károsodhat.

Ideális eljárás az orvostechnikában

Az lézerhegesztés módszere azonban úgy tűnik, tökéletesen megfelel az orvostechnikai alkalmazásoknak: A kontaktus nélküli folyamat garantálja, hogy a termékeket nem szennyezi idegen behatás. Az alkatrészek minimális hőterhelése magas precizitást és reprodukálhatóságot biztosít. Nincs szerszámkopás, ami időigényes karbantartást vagy akár újraigazolásokat vonhat maga után. Emellett a bevitt energia nagyon pontosan adagolható a kötés helyén, a többi alkatrész a hegesztési folyamat során nem kerül befolyásolásra. Ez azt is jelenti, hogy nagyon kevés hő keletkezik, ami a lamináris légáramban végzett tisztatéri munkánál nem elhanyagolható.

A lézerhegesztés további előnyei:
- A hegesztési varrat belül is kialakítható az alkatrészekben
- Minden releváns folyamatparaméter rögzíthető
- Nincs szükség adalékanyagokra
- Leggyorsabb ciklusidők

A lézerenergia abszorpciója által történő felmelegítés

A lézerhegesztés alapelve az, hogy a pontszerűen bejuttatott lézersugár energiája a műanyag által elnyelődik. Ez helyi felmelegedést eredményez, amely megolvasztja a polimert. Fontos, hogy a felmelegedés pontosan ott történjen, ahol a komponensek összekötése megtörténik. Ezt a gyakorlatban úgy érik el, hogy az egyik összekötendő alkatrész lézeráteresztő (átlátszó) legyen, míg a másik lézert elnyelő tulajdonságokkal rendelkezik. Amikor az elnyelő komponens a sugárzás energiája miatt felmelegszik, a helyi hőátadás révén a kötés helyén a transzparens anyag is megolvad, és egységes hegesztési varrat alakul ki a két alkatrész között. Ehhez természetesen az szükséges, hogy mindkét kötőpartner hasonló olvadásponttal rendelkezzen.

Sok alkalmazás

Általános szabály: „Minden, amit ultrahangos hegesztéssel lehet, lézerrel is lehet.” Ennek megfelelően nincs határ az alkalmazási esetekben. Jelenleg gyakran alkalmazzák mikrotiterlemezeken, sebészeti eszközökön, ballonkatétereken, vérpumpa burkolatain és mikrofluidikai patronokon.

A lézerhegesztés nyilvánvaló előnyei arra ösztönözték a svájci műanyagfeldolgozó GEMÜ Medical-et, hogy befektessen ebbe a technológiába. A GEMÜ specifikációi szerint továbbfejlesztették a sorozatgyártási berendezést, amely most már teljes mértékben megfelel a tisztatéri környezet követelményeinek. Ez jelentős lépést jelent a GEMÜ számára, hogy komplett műanyag megoldásokat kínáljon. A fröccsöntés, mechanikus feldolgozás, gyors prototípus-készítés és összeszerelés mellett most már egy fejlett kötési eljárás is elérhető – tisztatéri környezetben végrehajtva.