新型激光焊接技術增加了醫療器械塑料激光焊接的能力

激光塑料焊接在醫療應用中越來越受歡迎，因為它可以可靠地連接各種材料，包括不同的材料。同時，該過程不使用振動能量，因此可以輕柔地粘合具有薄壁、幾何復雜形狀和嵌入式電子設備或傳感器的塑料部件。同時，它可以提供A級光潔度。激光焊接非常適合制造需要狹窄、無顆粒流體通道的醫療產品。因此，它通常用于制造藥物輸送設備、體外診斷 (IVD) 設備、血糖監測儀、胰島素泵和類似應用。

傳統上，將兩個塑料部件焊接在一起時，其中一個部件必須是“透明的”或“可透射的”，這樣才能讓激光通過而不會引起發熱；然后另一部分必須是“暗的”或“吸收性的”才能被激光加熱。這確保了所施加的激光能量將選擇性地加熱吸收部件的焊接區。在那里，熱量軟化了兩個零件的配合邊緣，讓它們在壓縮力下聚集在一起，形成一個干凈、無顆粒的焊接組件。

這種新的“透明對透明”激光工藝通過在激光焊接前用生物相容性激光吸收劑處理兩個“透明”配合零件之一，克服了傳統的透射/吸收零件限制。吸收劑由懸浮在載體流體（如異丙醇或丙酮）中的顏料染料或炭黑微粒組成。

吸收劑可以在成型前以母料的形式添加到樹脂中，使用移印應用于成型部件，或者為了最大精度，通過超聲波噴涂應用于單個部件。

噴霧沉積依賴于超聲波霧化器，可將吸收激光的染料精確地沉積在其中一個配合部件上，從而形成薄至 0.5 毫米的噴霧圖案。

當使用正確的超聲波頻率和噴霧模式沉積時，載液基本上會閃掉，在熱塑性塑料表面留下精確的激光吸收顆粒圖案，尺寸為一微米或更小。在焊接過程中，激光能量被這些粒子吸收并消耗掉，釋放熱量，熱量通過配合部件的焊接區，然后在壓縮力下粘合在一起。

典型的目標包括舌槽接頭的內表面和配合部件之一上的“雙 V”接頭的內表面。將吸收劑精確地放置在像這樣的封閉接頭內，聚焦產生零件到零件熔化所需的激光產生的熱量，并創建一個包含熔化處理區域的“閃蒸阱”，將其與附近的任何微流體流動路徑隔離開來。

這種塑料激光焊接的新方法可靠地產生復雜的流體路徑，同時在亞毫米流路節距中保持卓越的縱橫比。這種精度對于微流體部件至關重要，這些部件必須可靠地粘合，同時沿極小的流動路徑保持一致的尺寸。

激光焊接的好處：激光焊接為產品組裝操作提供了一系列重要的好處，包括：

優越的審美。為了美觀，制造商越來越多地使用激光焊接，因為它們精確且無毛邊。焊縫幾乎不可見。

更大的零件設計自由度。傳統的塑料焊接方法通常需要平面零件，但激光發射波導可以精確地符合復雜的零件幾何形狀，讓激光焊接零件設計，最大限度地提高美學或功能性能。激光焊接還讓設計人員可以使用多個反射隔間或嵌入復雜的電子設備、傳感器或照明設備（例如有機發光二極管 (OLED)），從而產生更引人注目、品牌差異化的設計。

優良的焊接質量。激光焊接不需要摩擦、振動或移動。激光發射波導可以精確地貼合即使是復雜的零件，以確保在整個焊接界面上快速均勻地熔化。留下一個均勻、始終如一的堅固焊接接頭，具有精確的熔體塌陷深度和完美的零件對齊。

低機械應力。最新的激光焊接機可以管理超低的夾緊力，在不引入機械應力的情況下連接精細和更大的零件。這消除了對零件進行退火和減少材料應力的需要。

超潔凈。激光焊接不會產生閃光或微粒。這是一個適用于潔凈室的過程，在任何生產車間都同樣適用。

強大的多功能性。激光焊接技術可以粘接多種聚合物材料，包括 PC、PA、PS、ABS、彈性體（TPU、TPE）、PP HDPE、LDPE、PETG、PBT、PPS、PMMA、PEEK、COC 等。