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Laser

Sicher Fügen im staubfreien Raum

Der Schweizer Kunststoffverarbeiter Gemü Medical investiert in neue Schweißtechniken auf Laserbasis, um neben Spritzguss, mechanischer Bearbeitung, Rapid Prototyping und Montage jetzt auch den Schritt zu einem Fügeverfahren im Reinraum zu wagen.

Nicht nur die Nachfrage nach medizintechnischen Hilfsmitteln und Produkten steigt, auch die Hersteller sind unablässlich auf der Suche nach neuen Materialverbindungen oder Verfahren, mit denen sie bessere Produkte kostengünstig anbieten können. Dabei verdrängen Hochleistungs-Kunststoffe in der Medizintechnik aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften immer häufiger herkömmliche Materialien wie Metall. Für Entwickler bieten Thermoplaste eine Vielfalt an Gestaltungsmöglichkeiten. Insbesondere die Möglichkeit, Funktionen zu integrieren, freut die Konstrukteure und stachelt zu neuen Produktentwürfen an. Kunststoffe sind deshalb in fast allen medizinischen Bereichen auf dem Vormarsch. Der Schweizer Kunststoffverarbeiter Gemü Medical beispielsweise investiert jetzt in neue Schweißtechniken auf Laserbasis. Die offensichtlichen Vorteile des Laserschweißens haben die Gemü-Ingenieure dazu bewogen, mehr als in der Vergangenheit auf diese Technologie zu setzen. Eine vorhandene Serienanlage wurde nach Gemü-Spezifikationen weiter entwickelt und erfüllt die Reinraumerfordernisse für medizinische Komplettlösungen aus Kunststoff. Nach Firmenangaben trägt diese Weiterentwicklung dazu bei, neben Spritzguss, mechanischer Bearbeitung, Rapid Prototyping und Montage jetzt auch den Schritt zu einem Fügeverfahren im Reinraum zu wagen. Vieles spricht für das Laserschweißen von Kunststoffen. Medizintechniker schätzen das partikelfreie Arbeiten mit dem Lichtwerkzeug. Der energiereiche Strahl kommt mit dem Werkstoff nicht in mechanische Berührung und verursacht deshalb so gut wie keinen Abrieb an der Oberfläche. Das rückstandsfreie Fügen von Bauteilen ist in der Reinraumfertigung wichtig, denn es vermeidet nicht nur Verunreinigungen, sondern macht auch den Einsatz von Klebstoffen überflüssig. Beim Einsatz von Klebstoffen beispielsweise ist mit unerwünschten Aerosolen und Dämpfen zu rechnen. Diese sind nur schwer zu kontrollieren und können sich an ungünstigen Orten in Form von Ablagerungen niederschlagen. Zudem wird mit dem Klebstoff eine zusätzliche Materialkomponente verwendet. Ein erhöhter Zulassungsaufwand bei registrierungspflichtigen Medizinprodukten ist die Folge.

Gegenüber dem Ultraschallschweissen punktet der Laser ebenfalls bei der Sauberkeit. Während der Ultraschall die zu fügenden Teile nicht nur höheren mechanischen Belastungen aussetzt, entstehen zwischen den Fügepartnern aufgrund von Reibung unerwünschte Partikel. Auch das Einbringen der Energie stellt eine größere Herausforderung dar, wird doch das ganze Bauteil durch den Ultraschall in Schwingung versetzt und kann unter Umständen Schaden nehmen.

Der Laserstrahl hingegen lässt sich präzise einstellen und exakt auf die Fügestelle positionieren, ohne die Umgebung einer unzumutbaren Belastung zu unterziehen. Kein Wunder, dass die Zahl der Anwendungsfälle wächst. Derzeit sind es chirurgische Instrumente, Ballonkatheter, Mikrotierplatten, Gehäuse von Blutpumpen und Kartuschen für die Mikrofluidik. Morgen können es Dosiersysteme oder komplette Analysegeräte sein.