Dispositivos médicos plásticos para soldagem 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 cortesia da Emerson Automation Solutions

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

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

Desde 2011, a Insulet Corp. usa o sistema InlineWeld 6600 para soldar plástico a laser da caixa externa de plástico ao chassi do dispositivo Omnipod. Foto cortesia da 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 camas hospitalares, são soldados em contorno. Fotos cortesia da Leister Technologies

A comida reconfortante pode fazer mais do que apenas fazer uma pessoa se sentir bem após um dia difícil. Também pode ser usado, acredite ou não, para ajudar alguém a entender melhor uma tecnologia de montagem complexa. A s'more, por exemplo, não é apenas o alimento reconfortante preferido em torno de fogueiras - é também o acessório perfeito para ilustrar como funciona a soldagem plástica 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, o calor passa e derrete o chocolate, e os dois se misturam. Os biscoitos graham são o acessório superior e o ninho inferior, por assim dizer, que aplicam pressão para fundir completamente as duas superfícies.

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

Parte do Sistema Omnipod, esse dispositivo é preenchido com insulina pelo paciente, que então adere ao braço ou abdômen. A outra parte do sistema é um Personal Diabetes Manager portátil sem fio que programa o dispositivo pod com as instruções personalizadas de administração de insulina do paciente, monitora sem fio a operação do pod 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 fixação controlada, as peças são unidas.

Cerca de 25 anos atrás, muitos engenheiros consideravam o LPW 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 utiliza um laser de 2 mícrons (1.900 a 2.000 nanômetros) que elimina a necessidade de aditivos para controlar o derretimento na união de termoplásticos. Embora o uso deste método de laser de alto comprimento de onda ainda seja limitado, ele representa outra maneira pela qual as empresas podem soldar produtos menores, mais leves e mais seguros de maneira econômica.

A soldagem infravermelha por transmissão (TTIR) continua sendo a forma predominante pela qual as empresas de dispositivos médicos soldam seus produtos. Esse processo normalmente é feito com um laser de diodo de 1 mícron com 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 até a peça usando uma das quatro técnicas.