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Anwendung von Faserlasern im Bereich des Schweißens medizinischer Geräte

2022-02-22

Im Vergleich zu herkömmlichen Technologien wurden die Vorteile von Faserlasern in Bezug auf Strahlqualität, Fokustiefe und dynamische Parameteranpassungsleistung voll erkannt. In Verbindung mit den Vorteilen der Effizienz der elektrooptischen Umwandlung, der Vielseitigkeit des Prozesses, der Zuverlässigkeit und der Kosten wurde der Anwendungsbereich von Faserlasern in der Herstellung medizinischer Geräte (insbesondere beim Feinschneiden und Mikroschweißen) kontinuierlich verbessert.
Bei Schweißanwendungen können Faserlaser mittlerer Leistung im Bereich von 100 W bis 1000 W eine bessere Bedienfreiheit und Prozesskontrolle erreichen. Die Impulsbreiten können von wenigen Mikrosekunden bis zum CW-Betrieb reichen und die Impulswiederholungsraten können Zehntausende von Hz erreichen, was Anwendungsingenieuren die Möglichkeit gibt, die Verarbeitungsbedingungen für ein breites Anwendungsspektrum zu optimieren. Bei richtiger Auswahl der Verarbeitungsbedingungen können Faserlaser unter thermisch leitfähigen Laser-Keyhole- und Keyhole-Bedingungen mit hoher Energiedichte schweißen.
Aufgrund der gesamten Single-Mode-Faserstruktur sind Faserlaser nicht von Änderungen der Fokusposition betroffen, die durch thermische Linsen aufgrund von Änderungen der Durchschnittsleistung verursacht werden, und die Ausgangsstabilität ist gewährleistet, ohne dass eine regelmäßige Laserkavitätskalibrierung oder Komponentenwartung erforderlich ist.

Die herausragenden Vorteile des Laserschweißens sind eine ausgereifte Technologie, die im Bereich der Herstellung medizinischer Geräte eingesetzt wird:
Präzise Steuerung des Bearbeitungsprozesses
Die hochwertige Strahl- und daraus resultierende Steuerung der Punktgröße sowie die stufenlos einstellbare mittlere Leistungseinstellung des Faserlasers gewährleisten eine genaue und präzise Steuerung der Schweißausgangsenergie und der Fokusposition. Dies ermöglicht das Laserschweißen sehr nahe an Schweißstellen wie Polymerdichtungen, Glas-Metall-Dichtungen, kapazitiven Komponenten und dem Schweißen wärmeempfindlicher elektronischer Schaltkreise.

Prozesswiederholbarkeit:
Beim Laserschweißen kommt es zu keinem Kontakt mit dem geschweißten Teil, wodurch potenzielle Probleme durch verschlissene Teile, Verformung der Kontakte oder Verunreinigungen vermieden werden. (Verschleiß der Komponenten und mögliche Verformungs- und Verschmutzungsprobleme beim Ausbau).

Hochwertige Siegelnahttechnik:

Im Gegensatz zum herkömmlichen Schweißen oder Hartlöten können beim Laserschweißen qualitativ hochwertige und ertragsstarke, versiegelte Nähte erzeugt werden. Beides sind wesentliche Voraussetzungen für die Herstellung hochwertiger implantierbarer medizinischer Geräte.

Abbildung 1 Beispiel einer Schweißung, die die Prozesskontrolle und die Qualität der Schweißnaht zeigt

Zuverlässige Oberflächenbehandlungstechnologie:
Die glatte und porenfreie Oberflächenbehandlungstechnologie sorgt nicht nur für eine ästhetisch ansprechende Schweißnaht, sondern ermöglicht auch eine zuverlässige Durchführung des Autoklavierens.

Abbildung 2 Oberflächenqualität von lasergeschweißtem 0,15 mm dickem Edelstahl.

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