Saldature ad ultrasuoni per dispositivi medici

Saldatura ad ultrasuoniè particolarmente adatto per dispositivi medici perché usa il materiale parte stesso Formare un legame e non introduce materiali aggiuntivi come colle o adesivi nel Dispositivo Un processo veloce, pulito, efficiente e ripetibile, la saldatura ad ultrasuoni è l'ideale per unire quasi qualsiasi serie di parti in plastica per molte applicazioni A ottenere questi Vantaggi, tuttavia, è necessario selezionare un semplice Saldabile Materiale, progettare il giunto, progettare il Rifezionamento e utensili in modo appropriato, progettare e ottimizzare il processo di saldatura e quindi controllare il processo in Produzione.

Questo La collaudata serie di processi sulla saldatura ad ultrasuoni si concentrerà su tecniche avanzate Sfondo per attrezzature per saldatura tipiche, infissi e linee guida generali di saldatura possono essere trovati attraverso uno qualsiasi dei principali fornitori di saldatura ad ultrasuoni Attrezzature. (Vedi "Per più Informazioni")

Design congiunto per saldatura ad ultrasuoni

Mentre il concetto di saldatura ad ultrasuoni è semplice, il processo di progettazione di un giunto robusto e lo sviluppo di un efficace processo di saldatura può essere abbastanza complesso. Tipicamente, inizia con una progettazione nominale del giunto, il design del nido e del corno e il guadagno dell'accoppiatore di energia per ottenere l'ampiezza della vibrazione nominale sul saldato Superfici Quindi il processo itera tra l'adattamento della geometria del giunto e ottimizzando i parametri di processo di saldatura (Energia Guadagno dell'accoppiatore, Busta energetica ed energia, Pressione e Durata).

A Creare una buona saldatura, le parti devono effettuare il contatto iniziale su un'area relativamente piccola rispetto alla saldatura finita Area. Questo consente l'iniziazione di fusione / addolcimento Poco dopo la vibrazione ultrasonica è applicata.

Due approcci comuni nella creazione del piccolo contatto iniziale Area:

• Energy Director Joint.
• giunto di taglio

Figura 1. Un esempio di direttore energetico triangolare

An Direttore dell'energiaè una caratteristica da parte che i contatti del corno (il Top parte). Vedi figura 1. Triangolare nella sezione, con il punto del triangolo che fornisce il contatto iniziale tra le parti, il direttore dell'energia concentra l'energia vibratoria in un piccolo contatto Area.

Figura 2. un esempio di articolazione di taglio

A giunto di taglioFornisce forza e può essere utilizzato per creare un ermetico sigillo. Come mostrato, le parti sono progettate per interferire inizialmente in una piccola area. Come viene applicata la vibrazione ultrasonica e il corno preme la parte verso il basso, la parte superiore si scioglie nella parte inferiore Parte. Sono possibili molte diverse geometrie congiunte, ma tutti gli approcci efficaci usano un modo per fornire una piccola area di contatto iniziale per il saldatura.

oltre le basi

Una volta compreso i fondamenti del design congiunto per la saldatura ad ultrasuoni, è possibile progettare giunzioni a quella con caratteristiche e funzioni altrettanti Solo la funzione di incollare le parti insieme.

Un dispositivo impiantabile, pressurizzato, combinato progettato e sviluppato al processo comprovato ha diverse saldature ad ultrasuoni applicate Durante è Fabbricazione. La saldatura finale del gruppo del dispositivo ti obbliga il coperchio dell'alloggiamento del dispositivo alla base. Questi Due grandi parti circolari, circa 70 mm di diametro, telescopio insieme come loro sono saldati. Oltre a fornire integrità strutturale, lo stesso giunto comprende altre funzioni e caratteristiche come Bene.

Figura 3. un processo comprovato pressurizzato Dispositivo; un giunto concentrico, shear Design; e una sezione di un successo saldatura.

• Caratteristiche congiunte per controllare la geometria della saldatura e del montaggio

L'allineamento è fondamentale per la saldatura corretta e la qualità risultante del Joint. Vari tipi di funzionalità possono essere modellati nelle parti per allineare e localizzare loro rispetto a ciascuno altro. L'utensile ad ultrasuoni e il corno possono anche essere progettati con funzioni per aiutare con il corretto allineamento Durante Saldatura.

Figura 4. Esempi di giunti con caratteristiche di allineamento

Nella figura 4, lo schizzo sinistro mostra l'allineamento congiunto da slip-fit ​​ adiacente superficie. Lo schizzo giusto mostra un smusso di funzionalità di allineamento che spingerà il pezzo superiore verso l'interno come la saldatura Progredisce. La funzione di allineamento dello smusso viene utilizzata per centrare i due pezzi del contenitore concentrico del dispositivo pressurizzato

Figura 5. Nell'esempio del dispositivo, il telescopio di due parti circolari insieme. Nota la pendenza del materiale o lo smusso appena sotto il contatto iniziale di taglio Area. Per I due pezzi concentrici, questo smusso aiuta a mantenere il posizionamento del centro tra le parti come essi sono saldati.

A Mantenere un'altezza coerente del gruppo, è possibile muffa in una fermata che manterrà il giunto coerente. Nota la Shelf-stop sotto il saldatura.

Figura 6.. Esempi di un giunto con Stop-weld caratteristiche

• Caratteristiche congiunte per contenere flash e / o particelle

Flash o particelle sciolte generate dal processo di saldatura ad ultrasuoni e atterraggio in un'area sensibile alle particelle potrebbe causa fallimento in un dispositivo medico Progettare l'articolazione con le funzionalità che contengono qualsiasi flash e / o Particelle e assicurarsi che le particelle sciolte possano essere rimosse dalla pulizia Processo.

Figura 7. Questo è una sezione trasversale del giunto nel dispositivo pressurizzato L'interno del dispositivo è per il Sinistra. L'articolazione è progettato in modo che qualsiasi flash creato avviene sull'esterno del dispositivo dove Può essere rimosso dal normale processo di pulizia durante produzione. L'articolazione fornisce un "flash trap" per contenere ulteriormente il flash creato quando Questo giunto di taglio è saldato.

Figura 8. Esempi di giunti con caratteristiche della trappola flash

Nella foto, una trappola flash con un design congiunto di shear è mostrato. mostrato anche un round standard catturato O-ring per migliorare la tenuta ermetica Performance. Nel disegno a destra, un secondo esempio di una trappola flash con un giunto di taglio è mostrato. La piccola area aperta rettangolare offre un luogo per la fusione durante Saldatura e mantiene il flash e i detriti contenuti all'interno del Trap.

• Caratteristiche del design congiunto per funzioni aggiuntive

Tu può progettare l'articolazione con le funzioni per conservare componenti funzionali o cosmetici quando tu saldatura. Nell'esempio del dispositivo, quando L'articolazione è saldato, tiene e comprime A quad-lati O-ring per migliorare un ermetico sigillo. I piedi morbidi di sutura di plastica attorno alla periferia consentono di suturando il dispositivo in Place.

Figura 9. Esempi di articolazioni con quad O-ring Caratteristiche dei piedi di tenuta e sutura

Ottimizzazione del design e del processo di saldatura

Lo sviluppo di un giunto ad ultrasulicamente saldato non è una scienza esatta Ogni parte e ogni saldatura ha il suo individuo caratteristiche. Rendere il design congiunto e il processo di saldatura il lavoro insieme richiederà alcuni Iterazione. Determina cosa ha bisogno il giunto da fare e Come Misurerai e valuterai la forza, le caratteristiche e la funzionalità delle saldature prodotte per un particolare giunto saldato ad ultrasuoni Tu Potrebbe voler eseguire test di tiro e taglio o test di perdita di pressione in aggiunta all'ispezione visiva del saldatura.

Dopo aver sviluppato una geometria articolare iniziale, creare un insieme di parti prototipi alle dimensioni nominali e preparare forse altri due set con diversi attacchi (più stretti / perdente, ad esempio), mantenendo le altre dimensioni il Stesso Un approccio per un assemblaggio a forma di disco di due parti che il telescopio insieme potrebbe essere quello di utilizzare lo stesso ID sulla parte esterna e variare l'OD sulla parte interna per un più stretto o perdita Adatta. Regola il design ed esegui ulteriori test fino a Hai un giunto che salda Bene.

Quando Hai raggiunto un processo congiunto e un processo di saldatura che lavorano insieme, è possibile guardare avanti per pulire costantemente le saldature veloci nella produzione di dispositivi medici Processo.

Nei prossimi documenti di questa serie sulla saldatura ad ultrasuoni per dispositivi medici, il processo collaudato discuterà materiali, corno e progettazione dell'anfile e ottimizzando ulteriormente il processo Processo.