Ultraschallschweißungen für medizinische Geräte

Ultraschallschweißenist besonders für medizinische Geräte geeignet, da Es verwendet das Teilmaterial selbst Um eine Bindung zu bilden und keine zusätzlichen Materialien wie Klebstoffe oder Klebstoffe in das Gerät einzuführen. Ein schneller, sauberer, effizienter und wiederholbarer Prozess, Ultraschallschweißen eignet sich ideal, um sich fast um jeden Satz von Kunststoffteilen für viele Anwendungen zu verbinden. Zu erhalten diese Vorteile, Sie müssen jedoch eine leicht auswählen schweißbar Material, Design des Gelenks, Design The Fixierung und Werkzeuge angemessen, entwerfen und optimieren den Schweißvorgang und steuern dann den Prozess in Produktion.

Dieses Bewährte Prozessreihe auf Ultraschallschweißen konzentriert sich auf Fortgeschrittene Techniken. Hintergrund für typische Schweißgeräte, Geräte und allgemeine Schweißrichtlinien finden Sie über einen der wichtigsten Anbieter von Ultraschallschweißen. (siehe "für mehr Information")

Gelenkentwurf für Ultraschallschweißen

Während das Konzept des Ultraschallschweißens einfach ist, kann der Prozess der Gestaltung eines robusten Gelenks und der Entwicklung eines effektiven Schweißnahtsprozesses recht. Typischerweise beginnt es mit einem nominalen Gelenkdesign, Nest- und Horn-Design und der Energiekopplerverstärkung, um die nominelle Schwingungsamplitude an den geschweißten Oberflächen zu erhalten. Dann ist der Prozess zwischen Anpassung der Geometrie des Gelenks und der Optimierung der Schweißnahtprozessparameter (Energie Kupplungsverstärkung, Energie- und Energieumhülle, Druck, Dauer).

Zu Erstellen Sie eine gute Schweißnaht, die Teile müssen den ersten Kontakt über eine relativ kleine Fläche im Vergleich zum fertigen Schweißbereich herstellen. Dieses Erlaubt die Initiierung von Schmelzen / Erweichung Bald nach der Ultraschall-Vibration ist angewendet.

Zwei gemeinsame Ansätze bei der Erstellung des kleinen anfänglichen Kontaktbereichs:

• Energieindirektorgelenk
• Scherfuge

Abbildung 1. Beispiel eines dreieckigen Energiedirektors

An Energiedirektor.ist ein Merkmal des Teils, dass die Hupe Kontakte (das oben Teil). Siehe Abbildung 1. Dreieckig im Abschnitt, wobei der Punkt des Dreiecks den anfänglichen Kontakt zwischen den Teilen bereitstellt, konzentriert sich der Energiedirektor die Schwingungsenergie in einem kleinen Kontaktbereich.

Abbildung 2. ein Scherverbindungsbeispiel

A ScherfugeBietet Festigkeit und kann verwendet werden, um eine hermetische Dichtung zu erzeugen. Wie gezeigt, sind die Teile so ausgelegt, dass sie zunächst in einem kleinen Bereich stören. Wenn die Ultraschall-Vibration angelegt wird und das Horn das Teil nach unten drückt, schmilzt der obere Teil in den Boden in den Boden. Viele verschiedene gemeinsame Geometrien sind möglich, aber alle wirksamen Ansätze nutzen einige Möglichkeit, einen kleinen anfänglichen Kontaktbereich für die Hautweld bereitzustellen.

über die Grundlagen hinausgehend

Sobald Sie die Grundlagen des gemeinsamen Designs für das Ultraschallschweißen verstehen, können Sie Verbindungen dazu entwerfen, dass Funktionen und Funktionen andere sind als nur die Funktion des Verklebens der Teile zusammen.

Ein implantierbares, unter Druck stehendes, kombiniertes Gerät, das bei bewährten Prozess entwickelt und entwickelt wurde, hat mehrere Ultraschallschweißnähte, die während seine herstellung. Die endgültige Schweißnaht der Geräteanordnung verbindet die Abdeckung des Gerätehäuses an der Base. Diese Zwei große kreisförmige Teile, ungefähr 70 mm Durchmesser, Teleskop zusammen als sie sind geschweißt. Neben der Bereitstellung der strukturellen Integrität umfasst das gleiche Gelenk andere Funktionen und Merkmale als gut.

Abbildung 3. ein bewährter Prozess mit Druckvorrichtung; ein konzentrisches, Scherfugen Design; und einen Abschnitt einer erfolgreichen Weld.

• Gemeinsame Funktionen zur Steuerung der Schweiß- und Montagegeometrie

Ausrichtung ist entscheidend für das korrekte Schweißen und die resultierende Qualität des Gelenks. Verschiedene Arten von Merkmalen können in die Teile geformt werden, um sie auszurichten und zu lokalisieren in Bezug auf jedes andere. Das Ultraschall-Werkzeugnest und Horn können auch mit Funktionen ausgelegt sein, um mit der richtigen Ausrichtung zu helfen, während Schweißen.

Abbildung 4. Beispiele für Gelenke mit Ausrichtungsfunktionen

In Abbildung 4 zeigt die linke Skizze die gemeinsame Ausrichtung durch Slip-Fit angrenzend Oberfläche. Die richtige Skizze zeigt eine Ausrichtungsfunktionsfahne, die das obere Stück nach innen drückt, während die Schweißnaht vorläuft. Die Fase-Ausrichtungsfunktion wird verwendet, um die beiden konzentrischen Gehäusestücke der Druckvorrichtung zu zentrieren.

Abbildung 5. Im Gerätebeispiel ist das zwei kreisförmige Teileteleskop zusammen. Beachten Sie die Materialsteigung oder Fase knapp unter dem anfänglichen Scherkontakt Für Die beiden konzentrischen Stücke, diese Fase hilft bei der Aufrechterhaltung der Mittelpunktierung zwischen den Teilen wie sind geschweißt.

Zu Halten Sie eine konsistente Höhe der Montage aufrecht, Sie können in einem Anschlag geschehen, der das Gelenk konsistent hält. Beachten Sie den Regal-Stop unter der Schweißnaht.

Abbildung 6.. Beispiele für ein Gelenk mit Stopp-Schweißnaht Merkmale

• Gemeinsame Funktionen, die Blitz- und / oder Partikel

Flash- oder lose Partikel, die vom Ultraschallschweißprozess erzeugt und in einem partikelempfindlichen Bereich landen, könnte Fehler verursachen in einem medizinischen Gerät. Entwerfen Sie das Gelenk mit Funktionen, die Flash und / oder Partikel, und stellen Sie sicher, dass lose Partikel durch Ihre Reinigung entnommen werden können.

Abbildung 7. Dieses ist ein Querschnitt des Gelenks in der Druckvorrichtung. Das Innere des Geräts ist auf der links. Das Gelenk ist so konzipiert, dass ein Flash auf der Außenseite des Geräts erstellt wird, wo Es kann durch den normalen Reinigungsvorgang (während ) entfernt werden Fertigung. Das Gelenk bietet einen "Flash Trap" Um den Blitz weiter zu enthalten, der erstellt wurde, wann Diese Scherverbindung ist angeschlossen.

Abbildung 8. Beispiele für Gelenke mit Flash-Trap-Funktionen

Auf dem Foto ist eine Flash-Falle mit einem Schergelenkdesign angezeigt. Auch gezeigt, ist ein erfasster Standard-Runde O-Ring um hermetische Siegel zu verbessern. In der richtigen Zeichnung ist ein zweites Beispiel einer Flash-Falle mit einer Scherverbindung gezeigt. Der kleine rechteckige offene Bereich bietet einen Platz zum Schmelzen während Schweißen und hält Flash und Trümmer in der Thrap enthalten.

• Joint Design-Funktionen für zusätzliche Funktionen

Du kann das Gelenk mit Funktionen entwerfen, um funktionale oder kosmetische Komponenten beizubehalten, wenn Du Schweißnaht. In dem Gerät Beispiel, wann Das Gelenk ist geschweißt, es hält und komprimiert ein Quad-Sided O-Ring Um eine hermetische Versiegelung zu verbessern. Weiche Kunststoff-Nahtfuß um den Peripherie ermöglichen es, das Gerät in Platz zu nähen.

Abbildung 9. Beispiele für Gelenke mit Quad O-Ring Dichtungs- und Nahtfächermerkmale

Optimierung des Designs und des Schweißnahtsprozesses

Die Entwicklung eines ultraschallschweißten Gelenks ist nicht genau. Jeder Teil und jede Schweißnaht hat seine individuellen Eigenschaften. Wenn Sie das gemeinsame Design erstellen und der Schweißprozess zusammenarbeiten, erfordern Sie eine andere Iteration. Bestimmen Sie, was die Gemeinsamkeit tun muss, und Wie Sie messen und bewerten die Festigkeit, Merkmale und Funktionalität der Schweißnähte, die für ein bestimmtes ultraschonisch verschweißtes Gelenk hergestellt werden. Du Möglicherweise möchten Sie Zug- und Scherprüfungs- oder Druckleckprüfungen zusätzlich zur Sichtprüfung der Hautschweißung durchführen.

Nachdem Sie eine anfängliche gemeinsame Geometrie entwickelt haben, machen Sie einen Satz von Prototypteilen in den nominalen Abmessungen und bereiten Sie vielleicht zwei weitere Sätze mit unterschiedlichen Anfällen (z. B. enger / Loserer, zum Beispiel), während Sie die anderen Abmessungen derselben halten. Ein Ansatz für eine scheibenförmige Anordnung von zwei Teilen, die das Teleskop zusammen mit dem Teleskop zusammensetzt, kann sein, um dieselbe ID am Außenteil zu verwenden und die OD auf dem inneren Teil für einen festeren oder Losierer zu variieren. Passen Sie das Design an und führen Sie weitere Tests an, bis Sie haben ein Gelenk, das sich in der Schweißlage befindet.

Wann Sie haben ein gemeinsames Design und einen Schweißprozess erreicht, der zusammenarbeitet, Sie können sich auf konsequent saubere, schnelle Schweißnähte in Ihrer medizinischen Herstellung des medizinischen Geräts freuen.

In den nächsten Papieren in dieser Serie auf Ultraschallschweißen für medizinische Geräte diskutiert ein bewährter Prozess Material, Hupe und Ambossdesign und optimieren den Prozess.