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新型激光焊接技术增加了医疗器械塑料激光焊接的能力

更新时间  2021-10-18 13:04 阅读

激光塑料焊接在医疗应用中越来越受欢迎,因为它可以可靠地连接各种材料,包括不同的材料。同时,该过程不使用振动能量,因此可以轻柔地粘合具有薄壁、几何复杂形状和嵌入式电子设备或传感器的塑料部件。同时,它可以提供A级光洁度。激光焊接非常适合制造需要狭窄、无颗粒流体通道的医疗产品。因此,它通常用于制造药物输送设备、体外诊断 (IVD) 设备、血糖监测仪、胰岛素泵和类似应用。

传统上,将两个塑料部件焊接在一起时,其中一个部件必须是“透明的”或“可透射的”,这样才能让激光通过而不会引起发热;然后另一部分必须是“暗的”或“吸收性的”才能被激光加热。这确保了所施加的激光能量将选择性地加热吸收部件的焊接区。在那里,热量软化了两个零件的配合边缘,让它们在压缩力下聚集在一起,形成一个干净、无颗粒的焊接组件。

 透明与透明塑料激光焊接

这种新的“透明对透明”激光工艺通过在激光焊接前用生物相容性激光吸收剂处理两个“透明”配合零件之一,克服了传统的透射/吸收零件限制。吸收剂由悬浮在载体流体(如异丙醇或丙酮)中的颜料染料或炭黑微粒组成。

吸收剂可以在成型前以母料的形式添加到树脂中,使用移印应用于成型部件,或者为了最大精度,通过超声波喷涂应用于单个部件。

喷雾沉积依赖于超声波雾化器,可将吸收激光的染料精确地沉积在其中一个配合部件上,从而形成薄至 0.5 毫米的喷雾图案。

当使用正确的超声波频率和喷雾模式沉积时,载液基本上会闪掉,在热塑性塑料表面留下精确的激光吸收颗粒图案,尺寸为一微米或更小。在焊接过程中,激光能量被这些粒子吸收并消耗掉,释放热量,热量通过配合部件的焊接区,然后在压缩力下粘合在一起。

典型的目标包括舌槽接头的内表面和配合部件之一上的“双 V”接头的内表面。将吸收剂精确地放置在像这样的封闭接头内,聚焦产生零件到零件熔化所需的激光产生的热量,并创建一个包含熔化处理区域的“闪蒸阱”,将其与附近的任何微流体流动路径隔离开来。

这种塑料激光焊接的新方法可靠地产生复杂的流体路径,同时在亚毫米流路节距中保持卓越的纵横比。这种精度对于微流体部件至关重要,这些部件必须可靠地粘合,同时沿极小的流动路径保持一致的尺寸。

 

激光焊接的好处:激光焊接为产品组装操作提供了一系列重要的好处,包括:

优越的审美。为了美观,制造商越来越多地使用激光焊接,因为它们精确且无毛边。焊缝几乎不可见。

更大的零件设计自由度。传统的塑料焊接方法通常需要平面零件,但激光发射波导可以精确地符合复杂的零件几何形状,让激光焊接零件设计,最大限度地提高美学或功能性能。激光焊接还让设计人员可以使用多个反射隔间或嵌入复杂的电子设备、传感器或照明设备(例如有机发光二极管 (OLED)),从而产生更引人注目、品牌差异化的设计。

优良的焊接质量。激光焊接不需要摩擦、振动或移动。激光发射波导可以精确地贴合即使是复杂的零件,以确保在整个焊接界面上快速均匀地熔化。留下一个均匀、始终如一的坚固焊接接头,具有精确的熔体塌陷深度和完美的零件对齐。

低机械应力。最新的激光焊机可以管理超低的夹紧力,在不引入机械应力的情况下连接精细和更大的零件。这消除了对零件进行退火和减少材料应力的需要。

超洁净。激光焊接不会产生闪光或微粒。这是一个适用于洁净室的过程,在任何生产车间都同样适用。

强大的多功能性。激光焊接技术可以粘接多种聚合物材料,包括 PC、PA、PS、ABS、弹性体(TPU、TPE)、PP HDPE、LDPE、PETG、PBT、PPS、PMMA、PEEK、COC 等。