Laserschweißen: Die Light-Touch-Lösung für medizinische Komponenten

24. Februar 2023

14:00

Der medizinische Sektor verlangt in jedem Aspekt seines täglichen Betriebs ein Höchstmaß an Qualität, Konsistenz und Rückverfolgbarkeit. Dieselben strengen Standards gelten auch für die Herstellungsprozesse zur Herstellung medizinischer Geräte, Implantate und Instrumente, die im Rahmen von Patientenbehandlungsprogrammen erforderlich sind. Wie man sich vorstellen kann, erfordert das Erreichen dieser strengen Spezifikationen modernste Technologien, die in der Lage sind, Präzisionsprozesse bei gleichbleibend höchster Qualität durchzuführen.

Die Leistung, Flexibilität, Präzision und Leistung des Lasers sind die Schlüsselmerkmale, die maßgeblich zur Einführung der Technologie in einer Vielzahl von Anwendungen im medizinischen Sektor beigetragen haben. Es gibt immer mehr Anwendungen, bei denen Metallkomponenten und -geräte gefügt werden müssen, und das Laserschweißen hat sich mittlerweile bei vielen Herstellern als Verfahren der Wahl etabliert. Laser sind in der Lage, einzelne Teile präzise zu verbinden, um eine strukturelle Verbindung herzustellen oder bei Bedarf eine hermetische Abdichtung zu erzeugen, um Leckagen oder Eindringen zu verhindern, und selbst extrem kleine Teile können mit hoher Präzision geschweißt werden.

Die Möglichkeit, die Laserenergie präzise zu steuern, ermöglicht das Schweißen von Metallen mit hohen Schmelztemperaturen oder hoher Wärmeleitfähigkeit. Darüber hinaus lassen sich Werkstoffe, die sonst mit anderen Mitteln nur schwer oder gar nicht geschweißt werden können, häufig erfolgreich mit dem Laser verbinden.

Als Vertriebshändler für ALPHA Laser in Großbritannien und Irland verfügt TLM Laser mit Sitz in Bromsgrove über eine umfassende Palette an Laserschweißtechnologien, wie Unternehmensleiter Andy Toms erklärt: „Mit der Auswahl sowohl von Faserlasern als auch von Nd:YAG-Lasern sind wir in der Lage empfehlen die beste Lösung für jede spezifische Laserschweißanwendung an Teilen im medizinischen Bereich. Durch die punktgenaue Energieeinbringung durch Laser entsteht weniger Wärme, wodurch ein Verzug der zu verbindenden Bauteile verhindert wird. Das Verfahren sorgt außerdem für eine glatte, oxidfreie Oberfläche und eine schlanke Naht bei Stumpfschweißverbindungen, Überlappungsschweißnähten oder Kehlnähten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Vorwärmen des Materials in der Regel nicht erforderlich ist.“

Der Erfolg und das anschließende Wachstum des Laserschweißprozesses in der Branche waren so groß, dass ALPHA Laser das neue Laserschweißsystem AL Q auf den Markt gebracht hat. Dies wurde für die hochspezifizierten und qualitativ hochwertigen Produktionsumgebungen im medizinischen Sektor entwickelt. Dieses geschlossene Lasersystem der Klasse 1 ist wahlweise mit 450-W- oder 600-W-Faserlasern erhältlich, wobei entweder wasser- oder luftgekühlte Module erhältlich sind. Das System umfasst eine elektrisch betätigte Tür mit einem lasersicheren Fenster und ist für eine ergonomische Bedienung konzipiert sitzend. Zusätzlich zum standardmäßigen 3-Achsen-Betrieb (XYZ) ist optional eine neigbare Rotationseinheit erhältlich. Dies kann entweder manuell über einen Joystick, halbautomatisch oder im vollautomatischen Modus gesteuert werden.

Beim Schweißen mit einem Laser wird der Strahl durch die Fokussieroptik auf einen 0,2 bis 2 mm kleinen Punkt fokussiert. Der Energieeintrag im Brennpunkt ist sehr hoch, was zu einem schnellen Aufschmelzen der Materialoberfläche führt. Je nach Schweißanforderung kann die Verbindung mit oder ohne unterschiedlichen Zusatzwerkstoffen (Draht) hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil des Lasers ist die Möglichkeit, in verschiedenen Modi zu arbeiten. Beim Puls-Mode-Prinzip kühlt sich das Schmelzbad während der Pulspausen ab, was zu einem geringeren Einbrand, weniger Verzug und insgesamt zu einem geringeren Energieeintrag in das Material führt, was besonders bei dünnen Bauteilen wichtig ist.

Alternativ entsteht beim Schweißen im CW-Modus ein kontinuierliches Schmelzbad. Dadurch wird eine tiefere Schweißnahtdurchdringung durch hohe Energiedichten, eine hohe Durchschnittsleistung bei kleinem Fokusdurchmesser erreicht. Das CW-Wärmeleitungsschweißverfahren wird auch zum Materialaufbau und Verbindungsschweißen rissanfälliger Grundmaterialien eingesetzt, da das Verfahren je nach zu verbindendem Material ein sehr homogenes Schweißmaterial ohne Mikrorisse ermöglicht.

Andy Toms fasst zusammen: „Laserschweißanlagen sind zu unverzichtbaren Produktionswerkzeugen für die Herstellung medizintechnischer Komponenten geworden, die in der Regel aus Titan oder anderen Edelstählen hergestellt werden.“ Ob es um die Verbindung von Implantatsystemen geht oder um die Herstellung von Endoskopen oder chirurgischen Instrumenten – allesamt Produkte, die höchsten Qualitätsansprüchen genügen und makellose Oberflächen aufweisen müssen – die Vorteile des Laserschweißens zeigen sich überall.“

TLM Laser ist der Vertriebspartner für ALPHA Laser in Großbritannien und Irland. Als Unternehmen hat TLM ein Portfolio an Laserbearbeitungstechnologien aufgebaut. Diese werden durch Zusatzgeräte unterstützt, die von Laserschutzbrillen über Absaugsysteme bis hin zu kompletten lasersicheren Gehäusen reichen und speziell für die jeweilige Anwendung entwickelt und gebaut werden. Hinzu kommt die hart erarbeitete Expertise des Unternehmens in der Anwendung von Lasern für Schneid-, Schweiß-, Markierungs- und Reinigungsanwendungen, und potenzielle Anwender der Lasertechnologie können von einem wirklich ganzheitlichen Ansatz zur Lasersystemintegration profitieren.

24. Februar 2023

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