레이저 용접 플라스틱 의료 기기

두 개의 투명한 열가소성 부품은 용접 전에 인터페이스에 적용되는 용제 기반 코팅인 Clearweld를 추가하여 투과형 용접이 가능합니다. 사진 제공: 에머슨 자동화 솔루션

Invetech은 워크셀을 사용하여 역류 원심분리기 장비용 소모품을 제조합니다. 이는 세포 치료 업계의 연구자들이 암 및 기타 질병에 대한 치료법을 개발하는 데 도움이 됩니다. 사진 제공: 인베텍, 듀카네(주)

일부 LPW 시스템에는 접합 무결성 검사, 부품 위치 및 재료 결함 인식이라는 세 가지 유형의 용접 후 비파괴 분석을 수행하는 적외선 기반 시스템이 있습니다. 그래픽 제공: Blackhawk Technology Group

2011년부터 Insulet Corp.는 InlineWeld 6600 시스템을 사용하여 외부 플라스틱 하우징을 Omnipod 장치의 섀시에 레이저 플라스틱 용접해 왔습니다. 사진 제공: Insulet Corp. 및 LPKF Laser & Electronics

바늘 보호 캡(위)과 같은 일부 플라스틱 의료 장치는 방사형 용접되는 반면, 병원 침대 리모컨과 같은 다른 장치는 윤곽 용접됩니다. 사진 제공 Leister Technologies

편안한 음식은 힘든 하루를 보낸 사람의 기분을 좋게 만드는 것 이상의 역할을 할 수 있습니다. 믿거나 말거나 복잡한 조립 기술을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수도 있습니다. 예를 들어, 스모어(A s'more)는 캠프파이어 주변에서 선택하는 위안 식품일 뿐만 아니라 레이저 플라스틱 용접(LPW)이 어떻게 작동하는지 설명하기 위한 완벽한 소품이기도 합니다.

LPKF Laser & Electronics의 영업 이사인 Jim Liddle은 “스모어는 LPW에 대한 완벽한 비유입니다.”라고 말합니다. “마시멜로와 초콜릿은 용접할 두 표면이고, 마시멜로를 따뜻하게 하는 열은 레이저입니다. 마시멜로가 부드러워지면서 열이 통과하여 초콜릿이 녹고 둘이 섞이게 됩니다. 그레이엄 크래커는 말하자면 두 표면을 완전히 융합시키기 위해 압력을 가하는 상부 고정 장치이자 하부 둥지입니다.”

MA에 본사를 둔 Insulet Corp.의 Billerica와 같은 의료 기기 제조업체는 LPW의 가장 큰 사용자 중 하나입니다. 지난 7년 동안 이 회사는 LPKF의 InlineWeld 6600 시스템을 사용하여 외부 플라스틱 하우징을 Omnipod 장치의 섀시에 용접해 왔습니다.

옴니포드 시스템(Omnipod System)의 일부인 이 장치는 환자가 인슐린을 채운 후 팔이나 복부에 부착합니다. 시스템의 다른 부분은 환자의 맞춤형 인슐린 전달 지침으로 포드 장치를 프로그래밍하고 포드의 작동을 무선으로 모니터링하며 FreeStyle 혈당 측정기를 포함하는 무선 휴대용 개인 당뇨병 관리자입니다.

Insulet은 매년 약 1,800만 개의 Omnipod를 용접합니다. 용접은 레이저 에너지가 상단 구성 요소(투과 부분)를 통과하고 하단 구성 요소(흡착 부분)에 흡수되는 투과형 공정으로 수행됩니다. 에너지는 접합 경계면의 표면을 국부적으로 가열하고 녹이며, 제어된 형체력을 적용하여 부품을 접합합니다.

약 25년 전, 많은 엔지니어들은 열가소성 폴리머가 레이저 에너지를 전도하고 용접을 가능하게 할 만큼 충분히 안정적이지 않았기 때문에 LPW를 공상 과학 소설의 소재로 여겼습니다. 오늘날 열가소성 수지의 레이저 용접은 상업적으로 실행 가능하며 모든 규모의 의료 기기 및 장비 제조업체에서 완전히 수용하고 있습니다.

동시에 LPW는 진화하는 기술이기도 합니다. 최신 혁신 분야는 2미크론 레이저(1,900~2,000나노미터)를 사용하는 투명 용접으로, 열가소성 플라스틱을 접합할 때 용융물을 제어하기 위한 첨가제가 필요하지 않습니다. 비록 이 고파장 레이저 방법의 사용이 여전히 제한되어 있지만 이는 기업이 더 작고, 가볍고, 안전한 제품을 비용 효율적으로 용접할 수 있는 또 다른 방법을 나타냅니다.

투과형 적외선 용접(TTIR)은 의료 기기 회사가 제품을 용접하는 주요 방식으로 남아 있습니다. 이 공정은 일반적으로 808~1,064나노미터의 파장을 갖는 1미크론 다이오드 레이저를 사용하여 수행됩니다. 사이클 시간은 재료 및 부품 형상에 따라 몇 밀리초에서 8초까지입니다. 레이저는 네 가지 기술 중 하나를 사용하여 부품에 전달됩니다.