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Mikrometergenau laserschweißen in der Medizintechnik

Grafische Darstellung des Laser-Durchstrahlschweißens. Foto: LPKF

Für das Laserschweißen von medizintechnischen Geräten bietet das Laser-Durchstrahlschweißen zahlreiche Vorteile. Welche das sind, das weiß LPKF.

Das Laserschweißen bietet sich gerade in der Medizintechnik an. Hier dominieren insbesondere Kunststoffe. Sie sind flexibel zu verformen, einfach zu reinigen und wiegen vergleichsweise wenig. Doch welche Vorteile bringt nun der Einsatz eines Lasers beim Fügen mit sich?

Laserschweißen: Sauber und ohne Krafteinwirkung

Beim Laser-Durchstrahlschweißen entstehen Schweißnähte, deren Festigkeit nahezu der Grundmaterialfestigkeit entspricht. Späne oder Stäube treten nicht auf. Ein Eintrag von Chemikalien ist nicht notwendig. Eine saubere, hygienische Sache also.

Hier sind Schweißnahtbreiten im Bereich von wenigen hundert Mikrometern möglich. Die Schweißnähte sind dabei absolut dicht. Das umgebende Material bleibt partikelfrei. Dann, wenn feine und optisch ansprechende Nahtstrukturen gefordert sind, ist Laserschweißen das Verfahren der Wahl.

Beim klassischen Laser-Durchstrahlschweißen wird ein für die Wellenlänge des Lasers transparenter oberer Werkstoff mit einem laserabsorbierenden unteren Bauteil kombiniert. Der Laserstrahl wird durch den oberen Fügepartner auf den absorbierenden unteren Fügepartner fokussiert. Der untere Fügepartner schmilzt oberflächennah auf. Durch Wärmeleitung schmilzt auch der obere Fügepartner im Bereich der Schweißnaht lokal. Nach Abkühlung entsteht eine stoffschlüssige Verbindung - so fest wie das Material selbst.

Voraussetzung für einen erfolgreichen Fügeprozess ist, dass eines der Bauteile aus einem lasertransparenten und eines aus einem laserabsorbierenden Kunststoff ist, wobei es hier vielfältige Kombinationsmöglichkeiten gibt.

Welche Materialien lassen sich für das Laserschweißen miteinander kombinieren? Foto: LPFK

Mit dem Laser medizintechnische Komponenten fügen

In der Medizintechnik wird die Technologie in vielen Bereichen eingesetzt: Etwa beim Fügen von Gehäusen für Elektronikkomponenten, wie bei Insulingeräten oder Herzschrittmachern. Zylindrische Bauteile wie Katheter oder Stifte können präzise und sicher lasergeschweißt werden, ebenso wie Kartuschen und Mikrofluidiken für Diagnoseverfahren. Auch die einzelnen Bauteile von Kunststoff-Ventilen, die hohem Druck standhalten müssen, lassen sich stabil mit dem Laser verschweißen. Den Geometrien sind kaum Grenzen gesetzt.

Ein weiteres Verfahren ist das sogenannte Clear-Joining-Verfahren. Hier werden zwei transparente Fügepartner miteinander verbunden. Das Verfahren wird dann angewandt, wenn Zertifizierungsbestimmungen des Bauteils den Zusatz eines Laserabsorbers nicht erlauben oder das Bauteil nach dem Schweißen mittels optischer Analysemethoden ausgewertet werden muss.

LPFK-Systeme lassen sich insbesondere in der Medizintechnik vielfältig einsetzen: Hier ist ein lasergeschweißter Mikrofluidik-Sensor zu sehen. Foto: LPKF

LPKF-Systeme erfüllen Medizintechnik-Standards

Laser-Kunststoffschweißmaschinen gibt es als Stand-Alone-Lösung oder zur Integration in Produktionslinien. LPKF-Systeme erfüllen sämtliche Qualitätsstandards in der Medizintechnik. Je nach Applikation setzt der Hersteller auf unterschiedliche Schweißmethoden: Radialschweißen, Konturschweißen oder Quasisimultanschweißen. Für außergewöhnliche Projekte setzt LPKF zudem auf die Erfahrung des eigenen Anwendungszentrums. Die individuelle Kombination von Laser, Strahlführung und Steuerung ermöglichen das Umsetzen auch sehr komplexer Fügeaufgaben.

db