Soudeurs à ultrasons pour appareils médicaux

soudage par ultrasonsest particulièrement adapté aux dispositifs médicaux parce que Il utilise le matériau de la pièce elle-même former une obligation et n'introduit aucun matériau supplémentaire tel que colles ou adhésifs dans le Dispositif. Un processus rapide, propre, efficace et reproductible, le soudage ultrasonique est idéal pour se joindre à n'importe quel ensemble de pièces en plastique pour de nombreuses applications À obtenir ces Avantages, cependant, vous devez sélectionner un Soudable Soudable matériau, concevoir l'articulation, conception de fixturing et l'outils de manière appropriée, concevoir et optimiser le processus de soudage, puis contrôler le processus dans la production Production.

Ceci Les séries de processus éprouvées sur la soudure par ultrasons se concentreront sur les techniques avancées. Contexte de l'équipement de soudage typique, des luminaires et des directives générales de soudage peuvent être trouvés à travers l'un des principaux fournisseurs de soudage par ultrasons équipement. (Voir "Pour plus information»)

Conception conjointe pour le soudage par ultrasons

Bien que le concept de soudage ultrasonique soit simple, le processus de conception d'une articulation robuste et de développer un processus de soudure efficace peut être assez complexe. En règle générale, il commence par une conception nominale, un nid et une conception de corne et le gain de coupleur d'énergie pour obtenir l'amplitude de vibration nominale sur les surfaces soudées Ensuite, le processus comporte entre adapter la géométrie de l'articulation et optimiser les paramètres de processus de soudure (énergie gain de coupleur, enveloppe d'énergie et d'énergie, pression et de la durée).

À Créez une bonne soudure, les pièces doivent effectuer un contact initial sur une zone relativement petite par rapport à la zone de soudure finie Zone. Ceci Permet l'initiation de Melting / adoucissement Peu de temps après la vibration ultrasonique appliquée.

Deux approches communes dans la création du petit contact initial Zone:

• Joint de directeur de l'énergie
• articulation de cisaillement

Figure 1. Un exemple de directeur de l'énergie triangulaire

An directeur de l'énergieest une caractéristique de la partie que les contacts de corne (le partie supérieure). Voir la figure 1. Triangulaire en coupe, avec le point du triangle fournissant le contact initial entre les pièces, le directeur de l'énergie concentre l'énergie vibratoire dans un petit contact zone.

Figure 2. Un exemple de joint de cisaillement

A articulation de cisaillementFournit une force et peut être utilisé pour créer un joint hermétique Comme indiqué, les pièces sont conçues pour interférer initialement dans une petite zone. Comme la vibration ultrasonique est appliquée et que la corne appuie sur la partie, la partie supérieure se fond dans le fond partie. De nombreuses géométries articulaires différentes sont possibles, mais toutes les approches efficaces utilisent une manière de fournir une petite zone de contact initiale pour la Soudure.

au-delà des bases

Une fois que vous comprenez les principes fondamentaux de la conception conjointe pour le soudage par ultrasons, vous pouvez concevoir des joints à des fonctions et des fonctions autres que juste la fonction de collage des pièces ensemble.

Un dispositif de combinaison implantable, pressurisé, conçu et développé à Process éprouvé comporte plusieurs soudures à ultrasons appliquées pendant sa Fabrication. La soudure finale de l'assemblage de l'appareil lie le couvercle du boîtier de l'appareil vers la base Base. Ces Deux grandes parties circulaires, d'environ 70 mm de diamètre, télescope ensemble comme ils sont soudé. En plus de fournir une intégrité structurelle, le même joint englobe d'autres fonctions et caractéristiques telles que Bien.

Figure 3. un processus éprouvé sous pression Dispositif; une conception concentrique, cisaillement et une section d'une soudure réussie

• Caractéristiques des joints pour contrôler la géométrie de la soudure et de l'assemblage

L'alignement est essentiel au soudage correct et à la qualité résultante de la joint Différents types de fonctionnalités peuvent être moulés dans les pièces à aligner et à localiser eux en ce qui concerne chaque autre. Le nid à outils ultrasonores et le klaxon peuvent également être conçus avec des fonctionnalités pour aider à l'alignement approprié soudage.

Figure 4. Exemples d'articulations avec des caractéristiques d'alignement

Sur la figure 4, la croquis gauche montre l'alignement articulaire par Slip-Fit adjacent surface. Le bon esquisse montre un chanfrein d'une caractéristique d'alignement qui poussera la pièce supérieure vers l'intérieur comme la soudure Progresse. La fonction d'alignement du chanfrein est utilisée pour centrer les deux morceaux de boîtier concentriques du périphérique sous pression

Figure 5. dans l'exemple de l'appareil, les deux télescopes de pièces circulaires ensemble. Notez la pente matérielle ou le chanfrein juste en dessous du contact de cisaillement initial Zone. Pour Les deux morceaux concentriques, ce chanfrein permet de maintenir le positionnement central entre les pièces comme elle elles sont soudé.

À Maintenez une hauteur constante de l'assemblage, vous pouvez moulage dans un arrêt qui gardera le joint cohérent. Notez la Stop-Stop au-dessous de la Soudure

Figure 6. Exemples d'articulation avec STOP-SOUDIER fonctionnalités

• Caractéristiques des joints contenant Flash et / ou particules

des particules flash ou desserrées générées par le procédé de soudage par ultrasons et l'atterrissage dans une zone sensible aux particules pourrait causer une défaillance dans un périphérique médical concevoir le joint avec des fonctionnalités contenant tout flash et / ou particules et assurez-vous que toutes les particules lâches peuvent être éliminées par votre nettoyage Processus.

Figure 7. Ceci est une section transversale du joint dans le périphérique sous pression. L'intérieur de l'appareil est à la gauche. Le joint est conçu de sorte que tout flash créé sur l'extérieur de l'appareil Où Il peut être supprimé par le processus de nettoyage normal pendant Fabrication. Le joint fournit un "flash piège" Pour contenir en outre le flash créé quand Ce joint de cisaillement est soudé.

Figure 8. Exemples d'articulations avec des fonctionnalités de piège Flash

Sur la photo, un piège éclair avec une conception de joint de cisaillement est montré. Également montré est une ronde standard capturée joint torique Améliorer le joint hermétique Performance. Dans le dessin droit, un deuxième exemple d'un piège à flash avec un joint de cisaillement est montré. La petite zone ouverte rectangulaire fournit un lieu de fonte pendant Soudage et garde flash et débris contenus dans le piège.

• Caractéristiques de conception conjointe pour des fonctions supplémentaires

Vous peut concevoir le joint avec des fonctionnalités pour conserver des composants fonctionnels ou cosmétiques quand vous souder. dans l'exemple de l'appareil, quand Le joint est soudé, il conserve et compresse A Quad-face Joint torique Améliorer une hermétique Sceau. Les pieds de suture en plastique souple autour de la périphérie permettent de suturer le dispositif à Place.

Figure 9 Exemples de joints avec quad joint torique Caractéristiques du joint et de la suture

Optimiser la conception et le processus de soudure

Développer une joint soudé par ultrasons n'est pas exacte Science. chaque partie et chaque soudure a son individu Caractéristiques. Faire la conception conjointe et le processus de soudage fonctionnent ensemble nécessiteront une partie Itération. déterminer ce que le joint doit faire et comment Vous mesurerez et évaluerez la force, les caractéristiques et la fonctionnalité des soudures produites pour une joint soudé ultrononiquement. Vous Peut vouloir effectuer des tests de traction et de cisaillement ou des essais de fuite de pression en plus de l'inspection visuelle de la Soudure.

Une fois que vous avez développé une géométrie commune initiale, effectuez un ensemble de pièces de prototype aux dimensions nominales et préparez-vous peut-être deux autres ensembles avec des critères différents (plus serré / LOOSER, par exemple), tout en gardant les autres dimensions de la page Une approche d'un assemblage en forme de disque de deux parties qui permettent d'utiliser le même identifiant sur la partie extérieure et de varier le DO sur la partie intérieure d'un plus étroitement ou de lâche Ajustez la conception et exécutez d'autres tests jusqu'à ce que vous avez une articulation que les soudures bien.

Quand Vous avez atteint un processus de conception et de soudure conjoints qui fonctionnent ensemble, vous pouvez vous attendre à des soudures systématiquement propres et rapides dans votre fabrication de périphériques médicaux Processus.

Dans les prochains papiers de cette série sur le soudage ultrasonique pour les dispositifs médicaux, le processus éprouvé discutera des matériaux, de la conception de corne et d'enclume et d'optimiser davantage le processus Processus.