新型激光焊接技術(shù)增加了醫(yī)療器械塑料激光焊接的能力

激光塑料焊接在醫(yī)療應(yīng)用中越來(lái)越受歡迎，因?yàn)樗梢钥煽康剡B接各種材料，包括不同的材料。同時(shí)，該過(guò)程不使用振動(dòng)能量，因此可以輕柔地粘合具有薄壁、幾何復(fù)雜形狀和嵌入式電子設(shè)備或傳感器的塑料部件。同時(shí)，它可以提供A級(jí)光潔度。激光焊接非常適合制造需要狹窄、無(wú)顆粒流體通道的醫(yī)療產(chǎn)品。因此，它通常用于制造藥物輸送設(shè)備、體外診斷 (IVD) 設(shè)備、血糖監(jiān)測(cè)儀、胰島素泵和類(lèi)似應(yīng)用。

傳統(tǒng)上，將兩個(gè)塑料部件焊接在一起時(shí)，其中一個(gè)部件必須是“透明的”或“可透射的”，這樣才能讓激光通過(guò)而不會(huì)引起發(fā)熱；然后另一部分必須是“暗的”或“吸收性的”才能被激光加熱。這確保了所施加的激光能量將選擇性地加熱吸收部件的焊接區(qū)。在那里，熱量軟化了兩個(gè)零件的配合邊緣，讓它們?cè)趬嚎s力下聚集在一起，形成一個(gè)干凈、無(wú)顆粒的焊接組件。

這種新的“透明對(duì)透明”激光工藝通過(guò)在激光焊接前用生物相容性激光吸收劑處理兩個(gè)“透明”配合零件之一，克服了傳統(tǒng)的透射/吸收零件限制。吸收劑由懸浮在載體流體（如異丙醇或丙酮）中的顏料染料或炭黑微粒組成。

吸收劑可以在成型前以母料的形式添加到樹(shù)脂中，使用移印應(yīng)用于成型部件，或者為了最大精度，通過(guò)超聲波噴涂應(yīng)用于單個(gè)部件。

噴霧沉積依賴(lài)于超聲波霧化器，可將吸收激光的染料精確地沉積在其中一個(gè)配合部件上，從而形成薄至 0.5 毫米的噴霧圖案。

當(dāng)使用正確的超聲波頻率和噴霧模式沉積時(shí)，載液基本上會(huì)閃掉，在熱塑性塑料表面留下精確的激光吸收顆粒圖案，尺寸為一微米或更小。在焊接過(guò)程中，激光能量被這些粒子吸收并消耗掉，釋放熱量，熱量通過(guò)配合部件的焊接區(qū)，然后在壓縮力下粘合在一起。

典型的目標(biāo)包括舌槽接頭的內(nèi)表面和配合部件之一上的“雙 V”接頭的內(nèi)表面。將吸收劑精確地放置在像這樣的封閉接頭內(nèi)，聚焦產(chǎn)生零件到零件熔化所需的激光產(chǎn)生的熱量，并創(chuàng)建一個(gè)包含熔化處理區(qū)域的“閃蒸阱”，將其與附近的任何微流體流動(dòng)路徑隔離開(kāi)來(lái)。

這種塑料激光焊接的新方法可靠地產(chǎn)生復(fù)雜的流體路徑，同時(shí)在亞毫米流路節(jié)距中保持卓越的縱橫比。這種精度對(duì)于微流體部件至關(guān)重要，這些部件必須可靠地粘合，同時(shí)沿極小的流動(dòng)路徑保持一致的尺寸。

激光焊接的好處：激光焊接為產(chǎn)品組裝操作提供了一系列重要的好處，包括：

優(yōu)越的審美。為了美觀，制造商越來(lái)越多地使用激光焊接，因?yàn)樗鼈兙_且無(wú)毛邊。焊縫幾乎不可見(jiàn)。

更大的零件設(shè)計(jì)自由度。傳統(tǒng)的塑料焊接方法通常需要平面零件，但激光發(fā)射波導(dǎo)可以精確地符合復(fù)雜的零件幾何形狀，讓激光焊接零件設(shè)計(jì)，最大限度地提高美學(xué)或功能性能。激光焊接還讓設(shè)計(jì)人員可以使用多個(gè)反射隔間或嵌入復(fù)雜的電子設(shè)備、傳感器或照明設(shè)備（例如有機(jī)發(fā)光二極管 (OLED)），從而產(chǎn)生更引人注目、品牌差異化的設(shè)計(jì)。

優(yōu)良的焊接質(zhì)量。激光焊接不需要摩擦、振動(dòng)或移動(dòng)。激光發(fā)射波導(dǎo)可以精確地貼合即使是復(fù)雜的零件，以確保在整個(gè)焊接界面上快速均勻地熔化。留下一個(gè)均勻、始終如一的堅(jiān)固焊接接頭，具有精確的熔體塌陷深度和完美的零件對(duì)齊。

低機(jī)械應(yīng)力。最新的激光焊接機(jī)可以管理超低的夾緊力，在不引入機(jī)械應(yīng)力的情況下連接精細(xì)和更大的零件。這消除了對(duì)零件進(jìn)行退火和減少材料應(yīng)力的需要。

超潔凈。激光焊接不會(huì)產(chǎn)生閃光或微粒。這是一個(gè)適用于潔凈室的過(guò)程，在任何生產(chǎn)車(chē)間都同樣適用。

強(qiáng)大的多功能性。激光焊接技術(shù)可以粘接多種聚合物材料，包括 PC、PA、PS、ABS、彈性體（TPU、TPE）、PP HDPE、LDPE、PETG、PBT、PPS、PMMA、PEEK、COC 等。