¿Cómo simplifica la soldadura ultrasónica el ensamblaje de productos médicos?
Dado que muchos productos de plástico son demasiado complejos para ser moldeados en una sola pieza, puede ser necesario ensamblar sus componentes en un producto terminado utilizando uno de los tres métodos de unión: sujetadores mecánicos, adhesivos o soldadura de plástico.
La soldadura ultrasónica es una técnica popular de ensamblaje industrial que utiliza calor y presión para formar una soldadura de estado sólido entre piezas de plástico. Los componentes se fijan en la herramienta y luego se someten a vibraciones mecánicas de alta frecuencia (10-70 kHz), baja amplitud (1-250 μm), creando fricción intramolecular, derritiendo la superficie de acoplamiento y creando fuertes enlaces moleculares. La soldadura ultrasónica se usa ampliamente para unir componentes plásticos termoformados porque no requieren solventes químicos, adhesivos, tornillos o aditivos.
El proceso de soldadura ultrasónica está integrado en la producción y automatización de piezas de gran volumen porque el ciclo de soldadura es rápido, generalmente menos de un segundo, y no se requieren consumibles. Los diseños típicos de piezas de plástico requieren solo modificaciones menores para garantizar componentes de soldadura ultrasónica de alta resistencia repetibles. La modificación más común (generalmente "seguridad del molde") agrega un pequeño "director de energía" a la interfaz de la pieza. El director de energía se derrite y fluye para unir las dos superficies. En condiciones ideales, las cadenas de polímero de cada lado de la porción de acoplamiento migran en la interfaz y se vuelven indistinguibles del material original.
Muchos termoplásticos, amorfos (como el poliestireno) y semicristalinos (como el nylon) pueden soldarse por ultrasonidos. Idealmente, las dos partes en la soldadura deben ser del mismo material. Sin embargo, si las temperaturas de fusión (temperaturas de transición vítrea, Tg) de los diferentes plásticos son muy cercanas, la soldadura ultrasónica se puede realizar en una combinación de muchos plásticos diferentes.
La soldadura ultrasónica puede proporcionar ventajas significativas en el ensamblaje de dispositivos médicos que de otro modo tendrían que estar conectados por tornillos y solventes. Los aglutinantes y los solventes tienen tiempos de procesamiento más largos, pueden introducir contaminación y son difíciles de dispensar con precisión. Los instrumentos quirúrgicos mínimamente invasivos, como catéteres, cánulas, señuelos y trócares, han logrado un gran éxito con las conexiones de ultrasonido.
Para aplicaciones donde las vibraciones utilizadas en la soldadura ultrasónica pueden afectar negativamente a los componentes microelectrónicos o estructuras de componentes de precisión, como membranas o filtros, hay otras técnicas de unión de plástico disponibles. Otra opción es la soldadura láser, un proceso sin vibraciones que produce soldaduras limpias y selladas entre varios polímeros. Estas ventajas y una estética superior hacen que la soldadura por láser sea la tecnología elegida para los componentes de plástico utilizados en muchas aplicaciones médicas avanzadas, desde productos de prueba de diagnóstico in vitro hasta tecnologías portátiles para monitoreo remoto o administración de fármacos microfluídicos.
Hay muchas opciones, problemas y desafíos en el diseño, desarrollo y producción de soluciones de proceso de conexión confiables y repetibles. La experiencia brindada por el proveedor de conexión de materiales puede tener un impacto positivo en todo, desde la prueba de concepto hasta la creación de prototipos, la escalabilidad, la recopilación de datos y el cumplimiento. Involucre a expertos en ingeniería experimentados en una etapa temprana para permitir a los fabricantes determinar la mejor tecnología de conexión para sus productos. Para los especialistas en marketing de dispositivos médicos que diseñan y fabrican en múltiples continentes, también es importante trabajar con proveedores de tecnología con capacidad global que puedan proporcionar experiencia local en diseño y fabricación de soldadura y apoyar la implementación del ensamblaje de equipos.
