Com es pot simplificar el muntatge de productes mèdics per soldar per ultrasons?
Com que les estructures de molts productes de plàstic són massa complexes per modelar-les en una sola peça, potser caldria muntar els seus components en un producte acabat mitjançant un dels tres mètodes d’unió: fixacions mecàniques, adhesius o soldadures de plàstic.
La soldadura per ultrasons és una popular tècnica de muntatge industrial que utilitza calor i pressió per crear soldadures d’estat sòlid entre components de plàstic. Els components es mantenen en eines, després se sotmeten a una vibració mecànica d’alta freqüència (10-70 kHz) de baixa amplitud (1-250 µm) que genera fricció intramolecular, fonent les superfícies d’aparellament i crea un fort enllaç molecular. Les soldadures ultrasòniques s’utilitzen àmpliament per unir conjunts de plàstic termoformat perquè eliminen la necessitat de dissolvents químics, adhesius, cargols o additius.
El procés de soldadura per ultrasons s’integra a la producció i automatització de peces de gran volum perquè els cicles de soldadura són ràpids (normalment menys d’un segon) i no requereixen consumibles. Els dissenys típics de components de plàstic només requereixen una modificació menor per assegurar un muntatge soldat per ultrasons repetible i de gran resistència. La modificació més comuna (i normalment "segura per a motlles") afegeix un petit "director d'energia" a la interfície de les peces d’aparellament. El director d'energia es fon i flueix per unir-se a les dues superfícies. En condicions ideals, les cadenes de polímers de cada costat de les parts d’aparellament migren a través de la interfície i es tornen indistinguibles del material pare.
Es poden soldar per ultrasons molts termoplàstics, tant amorfs (com el poliestirè) com semi-cristal·lins (com el niló). L’ideal seria que les dues parts d’una soldadura haurien de ser el mateix material. Tot i això, moltes combinacions de plàstics diferents es poden soldar per ultrasons si les seves temperatures de fusió (Glass Transition Temperatura, Tg) són força properes.
Les soldadures per ultrasons poden oferir avantatges importants per al muntatge de dispositius mèdics als quals, al contrari, s’han d’ajuntar cargols i dissolvents. Els adhesius i dissolvents tenen temps de processament molt més llargs, poden introduir contaminació i ser difícil de prescindir amb precisió. Els instruments quirúrgics mínimament invasius, com ara catèters, cànnules, luers i trocars, solen unir-se amb ultrasons amb gran èxit.
Per a aplicacions en què la vibració emprada en la soldadura per ultrasons pot afectar negativament components microelectrònics o estructures de peces delicades, com ara membranes o filtres, es poden trobar altres tecnologies d’unió de plàstic. Una alternativa és la soldadura amb làser, un procés lliure de vibracions que produeix soldadures netes i hermèticament tancades entre una àmplia gamma de polímers diferents. Beneficis com aquests, juntament amb una estètica excepcional, han fet que la soldadura làser amb la tecnologia més adequada per unir peces de plàstic utilitzades en moltes aplicacions mèdiques avançades, incloent-hi tot, des de productes de proves de diagnòstic in vitro fins a tecnologia portable per a monitorització remota o lliurament de medicaments microfluídics.
Hi ha moltes opcions, preguntes i reptes inherents al disseny, desenvolupament i producció de solucions de processos d’unió fidedignes i repetibles. Un proveïdor que uneix material proporciona experiència que pot influir positivament en tot, des de la prova del concepte fins al desenvolupament de prototips, escalabilitat, recollida de dades, compliment regulatori i molt més. Implicar un expert en enginyeria en etapes primerenques permet al fabricant determinar la millor tecnologia d’unió per al seu producte. Per als venedors de dispositius mèdics que dissenyen i fabriquen en diversos continents, també és valuós col·laborar amb un proveïdor de tecnologia amb capacitats globals que puguin proporcionar experiència i producció de disseny de soldadura locals i suport on es realitzi el muntatge del dispositiu.
