Лазерная сварка пластиковых медицинских изделий

Две детали из прозрачного термопластика можно сваривать сквозной сваркой с добавлением Clearweld — покрытия на основе растворителя, которое наносится на поверхность раздела перед сваркой. Фото любезно предоставлено Emerson Automation Solutions

Invetech использует рабочую ячейку для производства расходных материалов для противоточной центрифуги, которая помогает исследователям в области клеточной терапии разрабатывать методы лечения рака и других заболеваний. Фото предоставлено Invetech и Dukane Corp.

Некоторые системы LPW оснащены инфракрасной системой, которая выполняет три типа неразрушающего анализа после сварки: проверку целостности соединения, определение местоположения детали и распознавание дефектов материала. Графика предоставлена ​​Blackhawk Technology Group

С 2011 года Insulet Corp. использует систему InlineWeld 6600 для лазерной сварки пластика внешнего пластикового корпуса с корпусом устройства Omnipod. Фото предоставлено Insulet Corp. и LPKF Laser & Electronics

Некоторые пластиковые медицинские устройства, такие как защитные колпачки для игл (см. выше), сварены радиально, тогда как другие, например пульты дистанционного управления больничной койкой, сварены по контуру. Фотографии любезно предоставлены Leister Technologies

Комфортная еда может сделать больше, чем просто улучшить самочувствие человека после тяжелого дня. Хотите верьте, хотите нет, его также можно использовать, чтобы помочь кому-то лучше понять сложную технологию сборки. Например, s'more — это не только любимая еда у костра, но и идеальный реквизит для иллюстрации того, как работает лазерная сварка пластика (LPW).

«The s'more — идеальная аналогия для LPW», — утверждает Джим Лиддл, директор по продажам LPKF Laser & Electronics. «Зефир и шоколад — это две свариваемые поверхности, а тепло, которое нагревает зефир, — это лазер. Когда зефир размягчается, его тепло проходит сквозь него и плавит шоколад, и они смешиваются. так сказать, верхнее приспособление и нижнее гнездо, которые оказывают давление для полного соединения двух поверхностей».

Производители медицинского оборудования, такие как Billerica, Insulet Corp. со штаб-квартирой в Массачусетсе, являются одними из крупнейших пользователей LPW. В течение последних семи лет компания использовала систему InlineWeld 6600 от LPKF для приваривания внешнего пластикового корпуса к шасси устройства Omnipod.

Являясь частью системы Omnipod, это устройство наполняется инсулином пациентом, который затем прикрепляет его к руке или животу. Другая часть системы представляет собой беспроводной портативный персональный диабетический менеджер, который программирует устройство с персонализированными инструкциями по введению инсулина пациентом, контролирует по беспроводной сети работу модуля и включает в себя глюкометр FreeStyle.

Insulet сваривает около 18 миллионов Omnipods ежегодно. Сварка осуществляется методом сквозной передачи, при котором энергия лазера проходит через верхний компонент (передающая часть) и поглощается нижним компонентом (адсорбционная часть). Энергия локально нагревает и плавит поверхности в месте соединения, и при приложении контролируемой силы зажима детали соединяются.

Около 25 лет назад многие инженеры считали LPW предметом научной фантастики, поскольку термопластичные полимеры недостаточно стабильны, чтобы проводить лазерную энергию и обеспечивать сварку. Сегодня лазерная сварка термопластов коммерчески жизнеспособна и полностью используется производителями медицинского оборудования и оборудования всех размеров.

В то же время LPW также является развивающейся технологией. Последней областью инноваций является прозрачная сварка, в которой используется 2-микронный лазер (от 1900 до 2000 нанометров), что устраняет необходимость в добавках для контроля расплава при соединении термопластов. Хотя использование этого метода высоковолнового лазера по-прежнему ограничено, он представляет собой еще один способ, с помощью которого компании могут экономично сваривать меньшие, легкие и безопасные изделия.

Инфракрасная сварка насквозь (TTIR) остается преобладающим способом, которым производители медицинского оборудования сваривают свою продукцию. Этот процесс обычно выполняется с помощью диодного лазера диаметром 1 микрон и длиной волны от 808 до 1064 нанометров. Время цикла варьируется от нескольких миллисекунд до 8 секунд, в зависимости от материала и геометрии детали. Лазер подводится к детали одним из четырех способов.