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2-2015

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  • Medizinelektronik
  • Medizintechnik
Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement

Produktion Laser

Produktion Laser schweißt Mikrofluidik-Zerstäuberbauteil Absolut dichte Schweißungen sind oft auch im Mikrometerbereich erforderlich. Exakte Dosier- und Zerstäubersysteme bieten dafür in der Medizintechnik die Voraussetzung. LPKF liefert daher ein Kunststoff-Schweißsystem, das den hohen Anforderungen an Hygiene, Präzision und Wirtschaftlichkeit genügt. Hochwertige Pump- und Dosiersysteme dosieren Medikamente, die als Flüssigkeiten oder Fluide vorliegen. Dabei geht es nicht nur um die ausgegebene Menge einer Flüssigkeit, sondern auch um deren Verteilung bzw. die Tröpfchengröße, um eine gleichmäßige Aufnahme der Wirkstoffe im Körper sicherzustellen. Die Herstellung erfordert eine hohe Prozessstabilität – ein idealer Einsatzbereich für das Laser-Durchstrahlschweißen von Kunststoffen. Die Bauteile zur Dosierung sehen nicht nur komplex aus, sondern übernehmen auch die wichtigste Aufgabe. Sie müssen die physikalischen Eigenschaften der zu applizierenden Flüssigkeiten berücksichtigen, um die beabsichtigten Wirkstoffmengen zu befördern. Kernstück ist eine mikrofluidische Struktur. Diese kann in 32 meditronic-journal 2/2015

Produktion verschiedenen Ausführungen in unterschiedlichen Applikationssystemen eingesetzt werden. Die Palette reicht von den bekannten Pumpflaschen (z.B. für Nasensprays) bis hin zu Systemen, die durch zusätzliche Filter gegen Umwelteinflüsse abgeschirmt sind. Die mikrofluidische Struktur speichert eine exakte Flüssigkeitsmenge und gibt sie bei Bedarf wieder frei – dosiert auf wenige Mikroliter genau. Diese Anwendung erfordert exakte Kanalquerschnitte. Beim Verschließen der Fügepartner darf die Kanalgeometrie weder durch Materialaustrieb, Partikel noch Fremdstoffe beeinträchtigt werden. Beim Kleben könnten Fremdstoffe den Kanalquerschnitt beeinträchtigen oder mit den Wirkstoffen in der ausgebrachten Flüssigkeit interagieren. Viele der üblichen Schweißverfahren beeinträchtigen die Kanalquerschnitte durch Partikelbildung oder durch einen hohen Fügedruck auf die geschmolzene Schweißkontur. Das Laser-Durchstrahlschweißen von LPKF spielt hingegen seine Vorzüge voll aus. Es verbindet einen für die Laserstrahlung transparenten Werkstoff mit einem absorbierenden Fügepartner. Der Laserstrahl wird durch das lasertransparente Formteil hindurch auf den absorbierenden Fügepartner fokussiert, wodurch dieser oberflächlich aufschmilzt. Der obere, durchlässige Fügepartner wird mit einer definierten Kraft angepresst, sodass die Schweißnaht hier durch Wärmeleitung plastifiziert. Nach dem Abkühlen entsteht eine sichere, stoffschlüssige Verbindung. Qualitätssicherungsmaßnahmen im Schweißprozess überwachen den gesamten Vorgang. Beim Laser-Kunststoffschweißen durchdringt der Laserstrahl den oberen Fügepartner und gibt seine Energie im unteren Bauteil ab. Ein moderater Anpressdruck sorgt für die Wärmeleitung zwischen beiden Komponenten. So entsteht eine sichere und präzise Schweißnaht. Die LPKF PowerWeld 2000 ist reinraumtauglich und mit einem Faserlaser ausgerüstet. Diese Variante ist speziell für die Anforderungen der Mikro fluidik konzipiert. Sie findet in industriellen Produktionsumgebungen oder im Reinraumbereich Platz und benötigt nur wenig Stellfläche. LPKF setzt einen Faserlaser für eine Zehntelmillimeter feine Schweißkontur ein, um die geforderte Präzision bei den Schweißgeometrien zu gewährleisten. Schon in der Produktion sorgt die LPKF PowerWeld 2000 mit einer Pyrometerkontrolle und Fügeweg-Überwachung für fehlerfreie, absolut dichte Schweißnähte. Dabei wird die Setzung des Bauteils über die Schweißdauer erfasst und mit Solldaten abgeglichen. Die Pyrometerkontrolle erfasst die emittierte Wärmestrahlung und trägt sie über ein Temperatur-Weg-Diagramm auf. Solange die gemessene Temperatur innerhalb eines Sollbereichs liegt, verläuft der Schweißvorgang fehlerfrei. Bei veränderten Materialeigenschaften oder Beschädigungen im Bereich der Schweißnaht entstehen Abweichungen, die ein gezieltes Aussteuern des Bauteils erlauben. Die PowerWeld 2000 schweißt beliebige Konturen, die feinen Kanalquerschnitte bleiben unangetastet. Der Laserstrahl wird durch ein Scannersystem ohne Kopfoder Materialbewegung mit Spiegeln entlang der Schweißkontur geführt. Je nach Applikation überfährt der Laserstrahl die Schweißnaht mehrfach und plastifiziert sie auf der gesamten Länge – damit lässt sich das Oberteil insgesamt ohne Verkantung auf dem Unterteil befestigen. Teure Werkzeuge oder Zusatzstoffe sind nicht erforderlich, und für eine Änderung der Schweißkontur genügt das Laden einer anderen Layoutdatei. Dies sind Eigenschaften, mit denen sich das System für die Mikrofluidik besonders empfiehlt. Das Laserschweißen hat seine Eignung in der Medizinproduktion bis zur höchsten Risikoklasse III (z.B. Herzkatheter) unter Beweis gestellt und lässt sich problemlos in Reinraum-Umgebungen integrieren. Die LPKF PowerWeld 2000 ist mit einem Faserlaser ausgestattet, ein Garant für präzise Schweißungen mit feinsten Schweißnähten. LPKF Laser & Electronics AG www.lpkf.de Klebstoff-Portfolio für Medizintechnik erweitert Auf der Medtec 2015 in Stuttgart stellt die Panacol-Elosol GmbH ihren neuen Klebstoff Structalit 5893 für Anwendungen in der Medizintechnik vor. Structalit 5893 ist eine schwarze Vergussmasse, die speziell für Metall- und Edelstahl-Verklebungen geeignet ist. Der Klebstoff zeichnet sich durch eine sehr hohe Thermoschockbeständigkeit aus. Bisher wurde Structalit 5893 erfolgreich als farblich abdeckendes Glob Top im Elektronikbereich, sowie bei der Verklebung und Abdichtung von Spritzennadeln im Bereich Tiermedizin eingesetzt. Der Klebstoff, ein Harz auf Epoxidbasis, härtet thermisch bei niedrigen Temperaturen und ist damit auch für UV-undurchlässige Substrate geeignet. Wir stellen aus: Medtec, Stand 7C28 Panacol-Elosol GmbH www.panacol.de meditronic-journal 2/2015 33

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