Dispositivos médicos de plástico para solda a laser

Duas peças termoplásticas transparentes podem ser soldadas por transmissão com a adição de Clearweld, um revestimento à base de solvente que é aplicado na interface antes da soldagem. Foto cedida pela Emerson Automation Solutions

A Invetech usa uma célula de trabalho para fabricar um consumível para seu instrumento de centrífuga de contrafluxo, que ajuda os pesquisadores da indústria de terapia celular a desenvolver tratamentos para câncer e outras doenças. Foto cedida por Invetech e Dukane Corp.

Alguns sistemas LPW apresentam um sistema baseado em infravermelho que executa três tipos de análise não destrutiva pós-soldagem: inspeção da integridade da união, localização da peça e reconhecimento de defeitos do material. Gráfico cortesia Blackhawk Technology Group

Desde 2011, a Insulet Corp. vem usando o sistema InlineWeld 6600 para soldar plástico a laser do invólucro de plástico externo ao chassi do dispositivo Omnipod. Foto cedida por Insulet Corp. e LPKF Laser & Electronics

Alguns dispositivos médicos de plástico, como tampas de proteção de agulhas (acima), são soldados radialmente, enquanto outros, como controles remotos de leitos hospitalares, são soldados por contorno. Fotos cortesia de Leister Technologies

A comida reconfortante pode fazer mais do que apenas fazer uma pessoa se sentir bem depois de um dia difícil. Também pode ser usado, acredite ou não, para ajudar alguém a entender melhor uma tecnologia de montagem complexa. Um s'more, por exemplo, não é apenas a comida caseira preferida em torno de fogueiras - é também o suporte perfeito para ilustrar como funciona a soldagem de plástico a laser (LPW).

"O s'more é uma analogia perfeita para LPW", afirma Jim Liddle, diretor de vendas da LPKF Laser & Electronics. “O marshmallow e o chocolate são as duas superfícies a serem soldadas, e o calor que aquece o marshmallow é o laser. À medida que o marshmallow amolece, seu calor passa e derrete o chocolate, e os dois se misturam. fixação superior e encaixe inferior, por assim dizer, que aplicam pressão para fundir completamente as duas superfícies."

Fabricantes de dispositivos médicos, como a Insulet Corp., com sede em Billerica, MA, estão entre os maiores usuários de LPW. Nos últimos sete anos, a empresa tem usado o sistema InlineWeld 6600 da LPKF para soldar o invólucro externo de plástico ao chassi do dispositivo Omnipod.

Parte do Sistema Omnipod, este dispositivo é preenchido com insulina pelo paciente, que então o adere ao braço ou abdômen. A outra parte do sistema é um Personal Diabetes Manager portátil sem fio que programa o dispositivo de cápsula com as instruções personalizadas de administração de insulina do paciente, monitora sem fio a operação da cápsula e inclui um medidor de glicose no sangue FreeStyle.

A Insulet solda cerca de 18 milhões de Omnipods anualmente. A soldagem é feita por um processo de transmissão direta, onde a energia do laser passa por um componente superior (a parte transmissiva) e é absorvida pelo componente inferior (a parte adsortiva). A energia aquece e derrete localmente as superfícies na interface da junta e, com a aplicação de uma força de aperto controlada, as peças são unidas.

Cerca de 25 anos atrás, muitos engenheiros consideravam o LPW como coisa de ficção científica porque os polímeros termoplásticos não eram estáveis ​​o suficiente para conduzir a energia do laser e permitir a soldagem. Hoje, a soldagem a laser de termoplásticos é comercialmente viável e totalmente adotada por fabricantes de dispositivos e equipamentos médicos de todos os tamanhos.

Ao mesmo tempo, o LPW também é uma tecnologia em evolução. A mais recente área de inovação é a soldagem transparente, que usa um laser de 2 mícrons (1.900 a 2.000 nanômetros) que elimina a necessidade de aditivos para controlar o derretimento ao unir termoplásticos. Embora o uso desse método de laser de alto comprimento de onda ainda seja limitado, ele representa outra maneira pela qual as empresas podem soldar de maneira econômica produtos menores, mais leves e mais seguros.

A soldagem por infravermelho por transmissão (TTIR) continua sendo a maneira predominante de as empresas de dispositivos médicos soldarem seus produtos. Esse processo normalmente é feito com um laser de diodo de 1 mícron com um comprimento de onda entre 808 e 1.064 nanômetros. O tempo de ciclo varia de alguns milissegundos a 8 segundos, dependendo do material e da geometria da peça. O laser é levado à peça usando uma das quatro técnicas.