Kako ultrazvučno zavarivanje pojednostavljuje sklapanje medicinskih proizvoda
Budući da su mnogi plastični proizvodi previše složeni da bi se mogli oblikovati u jedan komad, možda će biti potrebno složiti njihove dijelove u gotov proizvod primjenom jedne od tri metode spajanja: mehaničkih učvršćivača, ljepila ili zavarivanja plastike.
Ultrazvučno zavarivanje je popularna tehnika industrijske montaže koja koristi toplinu i pritisak da bi formirala čvrsto zavarivanje između plastičnih dijelova. Komponente se učvršćuju u alatu i zatim podvrgavaju visokim frekvencijama (10-70 kHz), niskim amplitudama (1-250 µm) mehaničkim vibracijama, stvarajući intramolekularno trenje, topljenjem parne površine i stvaranjem jakih molekularnih veza. Ultrazvučno zavarivanje široko se koristi za spajanje termoformiranih plastičnih komponenti jer za njih nisu potrebna hemijska otapala, ljepila, vijci ili aditivi.
Postupak ultrazvučnog zavarivanja integriran je u proizvodnju i automatizaciju dijelova velike zapremine, jer je ciklus zavarivanja brz - obično manji od sekunde - i nije potreban potrošni materijal. Tipične konstrukcije dijelova od plastike zahtijevaju samo manje izmjene kako bi se osigurale ponovljive komponente ultrazvučnog zavarivanja velike čvrstoće. Najčešća (obično „sigurnost u kalupu“) modifikacija dodaje malo „direktora energije“ u dio sučelja. Energetski direktor se topi i struji da se spoji na dvije površine. U idealnim uvjetima, polimerni lanci sa svake strane dijela parenja migriraju na sučelju i postaju nerazdvojni od matičnog materijala.
Mnogo termoplastike, amorfne (poput polistirena) i polukristalne (poput najlona) može se ultrazvučno zavariti. U idealnom slučaju, dva dijela u zavaru trebaju biti isti materijal. Međutim, ako su temperature topljenja (temperature stakla, Tg) različitih plastika vrlo bliske, ultrazvučno zavarivanje može se izvesti na kombinaciji različitih plastika.
Ultrazvučno zavarivanje može pružiti značajne prednosti u sastavljanju medicinskih uređaja koje bi inače trebalo spojiti vijcima i otapalima. Veziva i rastvarači imaju duže vreme obrade, mogu uvesti kontaminaciju i teško ih je tačno dozirati. Minimalno invazivni kirurški instrumenti kao što su kateteri, kanile, varalice i trokari obično su postigli veliki uspjeh ultrazvučnim vezama.
Za aplikacije u kojima vibracije korištene pri ultrazvučnom zavarivanju mogu negativno utjecati na mikroelektronske komponente ili precizne strukture komponenti poput membrana ili filtera, lako su dostupne druge tehnike spajanja plastike. Druga opcija je lasersko zavarivanje, postupak bez vibracija koji stvara čiste i zapečaćene zavare između različitih polimera. Te prednosti i vrhunska estetika čine lasersko zavarivanje tehnologijom izbora plastičnih komponenti koje se koriste u mnogim naprednim medicinskim aplikacijama, od in vitro dijagnostičkih proizvoda za testiranje do nosivih tehnologija za daljinsko nadgledanje ili isporuku mikrofluidnih lijekova.
Mnogo je izbora, problema i izazova u dizajnu, razvoju i proizvodnji pouzdanih, ponovljivih procesnih rješenja za povezivanje. Stručnost koju pruža dobavljač materijalnih veza može imati pozitivan utjecaj na sve, od dokaza o konceptu do prototipiranja, skalabilnosti, prikupljanja podataka i usklađenosti. Uključite iskusne inženjerske stručnjake u ranoj fazi kako biste omogućili proizvođačima da odrede najbolju tehnologiju povezivanja svojih proizvoda. Za trgovce medicinskim proizvodima koji dizajniraju i proizvode na više kontinenata, također je važno raditi sa globalno sposobnim dobavljačima tehnologije koji mogu pružiti lokalne stručnjake za dizajn zavarivanja i proizvodnju i podržati implementaciju sklopa opreme.
