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Schweißverfahren Laser schweißen Kunststoffe sauber und sicher

Autor / Redakteur: Frank Brunnecker / Kathrin Schäfer

Ein sicherer Schweißprozess, erprobte Validierungsverfahren schon beim Schweißen und die Reinraumeignung sprechen für das Laser-Kunststoffschweißen in der Herstellung medizinischer Güter. Doch welche Schweiß-Varianten eignen sich für welche Produkte? Und welche Prüfverfahren sind notwendig?

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Bild 1: Das Laser-Schweißsystem „LQ-Smart“ ist reinraumtauglich und eignet sich als Tischsystem oder zur Integration in die Produktionslinie
Bild 1: Das Laser-Schweißsystem „LQ-Smart“ ist reinraumtauglich und eignet sich als Tischsystem oder zur Integration in die Produktionslinie
(Bild: LPKF)

Das Laser-Kunststoffschweißen funktioniert anders als das herkömmliche Schweißen. Beim Laser-Kunststoffschweißen durchdringt der Laserstrahl das obere, lasertransparente Bauteil und schmilzt erst den unteren Fügepartner. Durch Wärmeübertragung schmilzt auch das Oberteil im Bereich der Schweißnaht. Nach der Abkühlung sind beide Bauteile sicher miteinander verbunden – das stellen verschiedene Verfahren zur Qualitätskontrolle noch im Schweißprozess sicher. Das Schweißprinzip macht deutlich, dass wesentlich weniger Energie in die Bauteile eingebracht wird als bei anderen Verfahren, weil sich lediglich der schmale Bereich der Schweißnaht erwärmt.

Laserstrahl-Kunststoffschweißen: ideal für Rein- und Sterilräume

Das Laserstrahl-Kunststoffschweißen ist im Gegensatz zu anderen gängigen Fügeverfahren ein sauberer und absolut partikelfreier Prozess. Es ist geeignet für Rein- und Sterilräume und bietet zudem verschiedene Möglichkeiten der Online-Prozessüberwachung (Bild 1). Damit erhalten Entwickler und Produzenten einen sicheren und hygienischen Produktionsprozess (Bild 2). Darüber hinaus schafft die Systemtechnik dieser Fügetechnologie neue Freiheitsgrade bei Konstruktion und Gestaltung der Produkte.

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Worauf muss man beim Schweißen von Medizinprodukten achten?

Schon das Verfahrensprinzip weist auf wichtige Aspekte für Medizinprodukte hin. Beim Ultraschall- oder Reibschweißen werden Bauteile durch Reibung erhitzt. Neben der mechanischen Belastung besteht die Gefahr der Partikelbildung – und das ist beispielsweise in der Mikrofluidik ein Ausschlusskriterium. Ein weiterer Aspekt: Beim Kleben werden zusätzliche Stoffe in das Produkt eingebracht. Schon in Produkten der Risikoklasse IIa kann der verwendete Klebstoff die Produkteinführung massiv verzögern, da neue Stoffe in das Produkt eingebracht und entsprechend zertifiziert werden müssen. Das Hot-Plate-Welding trägt hohe Energiemengen in das Material ein und kann zu internen Spannungen und auf empfindlichen Oberflächen zu unerwünschten Schmelzmarken führen.

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