Tworzywa sztuczne - Laserowe spawanie

Tworzywo sztuczne - Laserowe spawanie

Praca bez cząstek jest jednym z kluczowych wymagań produkcyjnych dla medycyny. W szczególności w produkcji w czystych pomieszczeniach obowiązuje konieczność unikania lub przynajmniej ograniczania wszelkich zanieczyszczeń. Stanowi to szczególne wyzwanie dla technik łączenia. Na przykład przy użyciu klejów można się spodziewać niepożądanych aerozoli i oparów. Trudno je kontrolować i mogą osadzać się w niekorzystnych miejscach w postaci osadów. Dodatkowo do kleju dodawany jest kolejny składnik materiałowy. W efekcie konieczne jest zwiększenie wymagań dotyczących zatwierdzeń przy rejestracji wyrobów medycznych. Z kolei podczas ultradźwiękowego zgrzewania powstają niepożądane cząstki z powodu tarcia między elementami łączenia, a inżynierowie są znacznie ograniczeni w możliwościach projektowania ze względu na ten proces. Również dostarczenie energii stanowi większe wyzwanie, ponieważ cały element jest wprawiany w drgania i może ulec uszkodzeniu.

Idealny proces dla medycyny

Metoda laserowego zgrzewania wydaje się być stworzona dla medycyny: dzięki bezkontaktowemu procesowi można zagwarantować, że produkty nie zostaną skażone przez obce czynniki. Minimalne obciążenie termiczne elementów zapewnia wysoką precyzję i powtarzalność. Nie dochodzi do zużycia narzędzi, co wyklucza kosztowne konserwacje lub konieczność ponownej kwalifikacji. Ponadto energia wprowadzana jest bardzo precyzyjnie w miejsce złącza, a reszta elementu pozostaje nietknięta przez proces zgrzewania. Oznacza to również, że generowana jest bardzo mała ilość ciepła, co jest istotne podczas pracy w czystym pomieszczeniu z laminarno przepływem powietrza.

Inne zalety laserowego zgrzewania:
- Szew zgrzewny może być umieszczony wewnątrz elementów
- Możliwość rejestrowania wszystkich istotnych parametrów procesu
- Nie jest konieczny dodatek substancji
- Najkrótsze cykle produkcyjne

Podgrzewanie przez absorpcję energii laserowej

Podstawą laserowego zgrzewania jest fakt, że energia punktowo wprowadzanego promienia laserowego jest absorbowana przez tworzywo sztuczne. Prowadzi to do lokalnego podgrzewania, które powoduje topnienie polimeru. Należy zadbać, aby podgrzewanie wystąpiło dokładnie w miejscu, gdzie ma powstać połączenie między elementami. W praktyce osiąga się to poprzez uczynienie jednego z elementów przepuszczalnym (przezroczystym) dla promieniowania laserowego, a drugiego posiadającego właściwości pochłaniające laser. Gdy absorbujący składnik się nagrzewa dzięki energii promieniowania, dzięki lokalnemu przekazywaniu ciepła do miejsca złącza, również przezroczysty materiał zmiękcza się i powstaje jednorodny szew zgrzewny między dwoma elementami. Warunkiem jest oczywiście, że oba elementy mają podobną temperaturę topnienia.

Niezliczone zastosowania

Zasadą jest: „To, co można zespolić ultradźwiękami, można również zespolić laserem”. W związku z tym nie ma ograniczeń co do zastosowań. Obecnie proces ten jest często wykorzystywany przy płytkach mikrotitracyjnych, narzędziach chirurgicznych, balonowych cewnikach, osłonach pomp krwi i kartridżach do mikrofluidyki.

Oczywiste zalety laserowego zgrzewania skłoniły szwajcarskiego producenta tworzyw sztucznych GEMÜ Medical do zainwestowania w tę technologię. Na podstawie specyfikacji GEMÜ została opracowana wersja seryjna, która obecnie zapewnia pełne spełnienie wysokich wymagań dotyczących czystości w czystych pomieszczeniach. Dzięki temu GEMÜ robi kolejny krok naprzód w dążeniu do oferowania kompleksowych rozwiązań z tworzyw sztucznych. Oprócz wtrysku, obróbki mechanicznej, szybkiego prototypowania i montażu, można teraz zaoferować zaawansowaną metodę zgrzewania — wykonywaną w czystym pomieszczeniu.