Laserbearbeitung und ihre Rolle bei der Herstellung medizinischer Geräte

2. August 2021 Durch gesponserte Inhalte

Von Matthew Nipper, Director of Engineering – Laser Processing Technologies, Spectrum Plastics Group

Die Lasermikrobearbeitung ist eines der hochpräzisen Verfahren bei der Herstellung medizinischer Geräte. Tatsächlich sind Laser möglicherweise die einzige Option, um feine Merkmale zu erzeugen, insbesondere in dünnen oder empfindlichen Materialien. Laser können mikrometergroße Merkmale schnell und mit Toleranzen im Submikrometerbereich fehlerfrei schneiden. Dadurch werden sekundäre Nachbearbeitungsprozesse reduziert oder eliminiert, die Zykluszeiten verkürzt und die Markteinführungszeit beschleunigt. Aufgrund dieser Vorteile werden Laser schnell zur bevorzugten Methode zur Mikrobearbeitung miniaturisierter und/oder komplexer Teile und Produkte für medizinische Geräte in praktisch jeder Form und jedem Muster.

Medizingeräteunternehmen arbeiten mit der Spectrum Plastics Group an innovativen Produktdesigns, die mikroskopische Merkmale erfordern, die am besten durch Laserbearbeitung hergestellt werden können – beispielsweise Katheter, medizinische Ballons und Geräte für neurovaskuläre, kardiovaskuläre und diagnostische Verfahren. In Polymeren hergestellte Merkmale können eine Breite von nur 10 Mikrometern haben, wobei die Toleranzen nur 1–2 Mikrometer betragen.

Polymere sind typischerweise das Material der Wahl für medizinische Geräte. Diese Materialien sind mechanisch robust, chemisch inert und verfügen über hervorragende Isoliereigenschaften. Polymere können so konstruiert werden, dass sie spezifische physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen, um die Biokompatibilität und Leistung zu verbessern, und können extrudiert, spritzgegossen oder additiv hergestellt werden. Praktisch jedes thermoplastische oder duroplastische Polymermaterial kann mit hoher Präzision laserbearbeitet werden, einschließlich Polycarbonat, Polyurethane, ABS, FEP, Polyamide, Polyimide, PEEK, PTFE, PMMA, Polyester, Nylon und Acryl.

Dienstleistungen und Fähigkeiten

Da Produkte immer kleiner und komplexer werden, müssen unsere Ingenieure ihre technischen Fähigkeiten, Materialkenntnisse und Erfahrungen nutzen, um Prozesse zu entwickeln, die diese winzigen, hochpräzisen Merkmale erzeugen können, die die Produktfunktionalität verbessern und letztendlich das Leben von Patienten verbessern oder retten können. Zu diesen Funktionen gehören:

Laserablation

Laser können so programmiert werden, dass sie Material im Mikrometerbereich von Oberflächen abtragen oder „verdampfen“. Durch die Ablation werden Substrat- oder Beschichtungsschichten selektiv von der Oberfläche hergestellter Teile entfernt, ohne dass dies zu geringen oder keinen negativen thermischen oder strukturellen Auswirkungen auf das umgebende Material führt.

Laser schneiden

Laserschneiden ist oft die einzige Methode, die die für diese Geräte erforderlichen hochpräzisen Merkmale erzeugen kann. Unsere Lasersysteme ermöglichen hochpräzises Laserschneiden mit Toleranzen im Mikrometerbereich. Wir produzieren sehr kleine, komplexe Strukturen mit einer Größe von nur 0,0002 Zoll (5 Mikrometer) ohne Wärmeeinwirkung aus einer Vielzahl von Materialien.

Laserbohren

Dieses äußerst anpassungsfähige, vielseitige und zuverlässige Mikrofertigungsverfahren wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Wir passen unsere Laserfertigung und Lasernachbearbeitung an Ihre individuellen Bohranforderungen an und optimieren Anwendungen wie Mikrolöcher, Lochanordnungen, Sacklöcher und Spezialportale. Löcher im Mikrometerbereich können in verschiedenen Mustern mit höchster Präzision lasergebohrt werden, ohne dass Grate oder Restmaterial entstehen, das Löcher verstopfen könnte.

Abisolieren

Das Abisolieren von Drähten per Laser sorgt für hervorragende Präzision und Prozesskontrolle und verhindert den Kontakt mit dem Draht, was die Verarbeitung empfindlicher Drahtstärken ermöglicht. Unser Laser-Abisoliersystem ist in der Lage, Drähte bis zu einer Stärke von 38 abzuisolieren und bietet so die Möglichkeit, Designs herzustellen, die mit herkömmlichen Abisoliermethoden nicht möglich wären. Unser System eignet sich sowohl für Rolle-zu-Rolle- als auch für Rolle-zu-Schnitt-Anwendungen und kann so programmiert werden, dass die Isolierung an jedem Punkt entlang des Drahtes abgetragen wird, was hochpräzise Entfernungen in der Mitte der Spannweite ermöglicht.

Ultraschnelle Laser

Ultrakurzpulslaser eignen sich aufgrund ihrer Vielseitigkeit und Präzision perfekt für die Herstellung medizinischer Geräte und verursachen keine thermischen oder strukturellen Schäden am zu verarbeitenden Material. Bei einer durchschnittlichen Pulsbreite von 150 Femtosekunden (150 Billiardstel einer Sekunde) gibt es praktisch keine Wärmeübertragung über die Abmessungen des Schnitts hinaus, was es zu einem „kühlen“ Prozess macht, der es dem Laser ermöglicht, nahezu jedes Material zu bearbeiten. Elemente mit einer Größe von nur 0,0005 Zoll (13 Mikrometer) können mit hoher Maßgenauigkeit lasergeschnitten werden.

Übernahme von Laser Light Technologies durch die Spectrum Plastics Group

Spectrum, ein globaler Anbieter von Spezialkomponenten, Unterbaugruppen und Komplettlösungen für medizinische Geräte, hat im Mai 2021 Laser Light Technologies übernommen und damit unsere Präzisionsfertigungskapazitäten erweitert.

Durch die Zusammenführung der fachmännischen Laserbearbeitungsdienstleistungen und -technologien von Laser Light Technologies mit den umfangreichen Fertigungs- und Materialkapazitäten von Spectrum werden vertikal integrierte Dienstleistungen bereitgestellt, die Produktdesign und -prüfung, Produktqualität und Markteinführungsgeschwindigkeit verbessern. Zum Beispiel:

Der Qualität verpflichtet

Unübertroffene Qualität ist das, was Hersteller am meisten wollen – das gilt insbesondere für geschäftskritische oder gesundheitskritische Produkte. Hohe Qualität bedeutet konsistente Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit, Haltbarkeit, Funktionalität, weniger Defekte und vor allem eine verbesserte Patientensicherheit.

Spectrum ist ein nach ISO 9001:2015 und 13485:2016 zertifiziertes Unternehmen. Wir überwachen und passen unsere Compliance- und Validierungsprozesse kontinuierlich an, um ein hochwirksames Qualitätsmanagementsystem mit engen Toleranzen im Submikrometerbereich aufrechtzuerhalten.

Laserbearbeitungstechnologien werden die Innovationskraft weiter vorantreiben, da Medizingeräteunternehmen kleinere und komplexere Produkte herstellen. Um den Projekterfolg sicherzustellen, ist es wichtig, so früh wie möglich im Designprozess eng mit bewährten Partnern zusammenzuarbeiten, die kompetente Problemlöser sind und die umfassenden Fähigkeiten von Lasersystemen kennen.

Durch die Übernahme von Laser Light Technologies kann Spectrum unseren Kunden als Komplettlösung dienen – ein enormer Mehrwert, der die Kommunikation und Qualität verbessert, die Lieferkette verkürzt und die Markteinführungszeit beschleunigt.

Besuchen Sie Spectrum auf der MDM West 2021 vom 10. bis 12. August, Stand 2801.

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