Hoe vereenvoudigt ultrasoon lassen de assemblage van medische producten
Omdat veel plastic producten te complex zijn om in één stuk te worden gegoten, kan het nodig zijn om hun componenten samen te voegen tot een afgewerkt product met behulp van een van de drie verbindingsmethoden: mechanische bevestigingsmiddelen, lijmen of plasticlassen.
Ultrasoon lassen is een populaire industriële assemblagetechniek die warmte en druk gebruikt om een las in vaste toestand tussen kunststof onderdelen te vormen. De componenten worden in het gereedschap gefixeerd en vervolgens onderworpen aan mechanische trillingen met een hoge frequentie (10-70 kHz), lage amplitude (1-250 μm), waardoor intramoleculaire wrijving ontstaat, het parende oppervlak smelt en sterke moleculaire bindingen ontstaat. Ultrasoon lassen wordt veel gebruikt om thermogevormde kunststof componenten samen te voegen omdat ze geen chemische oplosmiddelen, lijmen, schroeven of additieven vereisen.
Het ultrasone lasproces is geïntegreerd in de productie en automatisering van onderdelen met een hoog volume, omdat de lascyclus snel is - meestal minder dan een seconde - en er geen verbruiksartikelen nodig zijn. Typische ontwerpen van kunststofonderdelen vereisen slechts kleine aanpassingen om herhaalbare, zeer sterke ultrasone lascomponenten te garanderen. De meest voorkomende (meestal "schimmelveiligheid") wijziging voegt een kleine "energieregelaar" toe aan de onderdeelinterface. De energieregelaar smelt en stroomt om de twee oppervlakken te verbinden. Onder ideale omstandigheden migreren de polymeerketens van elke zijde van het passende deel bij het scheidingsvlak en worden niet meer te onderscheiden van het moedermateriaal.
Veel thermoplasten, amorf (zoals polystyreen) en semi-kristallijn (zoals nylon) kunnen ultrasoon worden gelast. In het ideale geval moeten de twee delen in de las hetzelfde materiaal zijn. Als de smelttemperaturen (glasovergangstemperaturen, Tg) van de verschillende kunststoffen erg dichtbij zijn, kan ultrasoon lassen worden uitgevoerd op een combinatie van veel verschillende kunststoffen.
Ultrasoon lassen kan aanzienlijke voordelen bieden bij de assemblage van medische apparaten die anders met schroeven en oplosmiddelen zouden moeten worden verbonden. Bindmiddelen en oplosmiddelen hebben langere verwerkingstijden, kunnen vervuiling veroorzaken en zijn moeilijk nauwkeurig af te geven. Minimaal invasieve chirurgische instrumenten zoals katheters, canules, lokmiddelen en trocars hebben doorgaans groot succes bereikt met ultrasone verbindingen.
Voor toepassingen waarbij de trillingen die bij ultrasoon lassen worden gebruikt een nadelige invloed kunnen hebben op micro-elektronische componenten of precisiecomponentstructuren zoals membranen of filters, zijn andere technieken voor het samenvoegen van kunststof direct beschikbaar. Een andere optie is laserlassen, een trillingsvrij proces dat schone en afgedichte lassen produceert tussen verschillende polymeren. Deze voordelen en superieure esthetiek maken laserlassen de technologie bij uitstek voor plastic componenten die in veel geavanceerde medische toepassingen worden gebruikt, van in-vitrodiagnostische testproducten tot draagbare technologieën voor bewaking op afstand of microfluïdische medicijntoediening.
Er zijn veel keuzes, problemen en uitdagingen bij het ontwerpen, ontwikkelen en produceren van betrouwbare, herhaalbare oplossingen voor verbindingsprocessen. De expertise van de leverancier van materiaalverbindingen kan een positieve invloed hebben op alles, van proof-of-concept tot prototyping, schaalbaarheid, gegevensverzameling en compliance. Schakel in een vroeg stadium ervaren technische experts in om fabrikanten in staat te stellen de beste verbindingstechnologie voor hun producten te bepalen. Voor marketeers van medische apparaten die op meerdere continenten ontwerpen en produceren, is het ook belangrijk om samen te werken met wereldwijd bekwame technologieleveranciers die lokale lasontwerp- en fabricage-expertise kunnen bieden en de implementatie van apparatuurassemblage ondersteunen.
