Il valore della lavorazione laser nel settore dei dispositivi medici

Jonathan Magee 28 luglio 2021

Dalla gestione del ritmo cardiaco alla neuromodulazione fino agli impianti ortopedici e uditivi, i sistemi di lavorazione laser dei materiali stanno svolgendo un ruolo fondamentale nella produzione di questi dispositivi che migliorano la vita. Queste sono alcune delle applicazioni ormai comuni dei sistemi di lavorazione laser utilizzati nella produzione di dispositivi medici e la base applicativa è in rapida espansione. Anche la base per prodotti completamente nuovi è incentrata sulla disponibilità della tecnologia dei sistemi di macchine laser.

I sistemi laser sono sempre stati importanti per l'industria dei dispositivi medici. Quando furono commercializzati per la prima volta negli anni ’70, i laser furono adottati dall’industria. Si sono evoluti insieme ai prodotti che sono in grado di realizzare e hanno consentito la progettazione di prodotti medici nuovi e migliorati. Ad esempio, ora siamo nella fase di utilizzo di laser a impulsi ultracorti che impartiscono un apporto di calore trascurabile alle operazioni di lavorazione su dispositivi medici.

Continua a leggere per dare un'occhiata ai successi della lavorazione laser e vedere cos'altro è possibile fare.

In diverse categorie critiche, le tecnologie laser fanno la differenza. Ad esempio, la gestione del ritmo cardiaco (CRM) mira a migliorare la qualità della vita di chi ha un cuore che spesso batte troppo lentamente o perde battiti. Per produrre dispositivi CRM vengono utilizzati diversi processi laser industriali, come la saldatura laser con laser a fibra pulsata per fornire una tenuta ermetica sulla cartuccia del pacemaker, la spelatura degli elettrodi utilizzati per il dispositivo con laser q-switched e a impulsi brevi e la marcatura laser di Codici UDI sul dispositivo con marcatori laser a fibra. I pacemaker hanno componenti elettronici sensibili al calore nel loro assemblaggio, e questo è stato uno dei motivi per cui i sistemi laser sono stati originariamente utilizzati nella loro produzione poiché il trasferimento di calore netto è trascurabile o gestibile con sistemi laser opportunamente progettati.

I laser si prestano anche all'automazione, come la loro integrazione in un sistema di saldatura a guantiera per prevenire l'ossidazione dei pacemaker saldati. Prima dell'avvento della tecnologia laser a fibra nel settore dei dispositivi medici a metà degli anni 2000, questi dispositivi venivano fabbricati utilizzando laser a stato solido basati su barre della fine degli anni '80 e dell'inizio degli anni '90.

La neuromodulazione mediante dispositivi medici viene sempre più utilizzata per controllare gli effetti di condizioni come il morbo di Parkinson e il tremore essenziale benigno. Questi dispositivi rivoluzionari possono essere impiantati nel tessuto cerebrale o nel midollo spinale per migliorare la coordinazione motoria. Gli elettrodi sono realizzati con metalli relativamente inerti rivestiti di plastica. Per rivelare gli elettrodi, che vengono successivamente incorporati nel corpo, i delicati fili realizzati con materiali come platino e rame vengono privati ​​tramite laser dei loro rivestimenti in fluoropolimero, spesso PTFE, e altri polimeri come PET o poliimmide.

I sistemi laser utilizzati per tale lavorazione sono diversi per quanto riguarda la qualità dei bordi richiesta e l'effetto desiderato sul metallo nudo. Il grande vantaggio dei sistemi laser in questi processi è la loro ottima integrazione in sistemi automatizzati chiavi in ​​mano per la produzione e il fatto che non toccano né impartiscono molta forza meccanica su fili che possono avere un diametro fino a un millesimo di pollice. . Tale lavorazione laser può sostituire i laboriosi processi manuali eseguiti al microscopio. Spesso accade che il laser sia il miglior metodo a disposizione del produttore di dispositivi medici, ed è spesso questo il motivo per cui lo staff tecnico del settore medico considererà naturalmente un sistema laser come prima idea di produzione quando sviluppa nuovi prodotti innovativi.

Per molti anni gli impianti ortopedici sono stati marcati e incisi al laser e alcuni dispositivi sono saldati al laser e stampati in 3D al laser da polveri metalliche. La generazione laser completa degli impianti ortodontici ha portato alla personalizzazione di massa utilizzando i dati generati dalle scansioni MRI. I sistemi laser sono anche in grado di lucidare aree selettive degli impianti metallici realizzati con materiali tali da avere una ruvidità superficiale inferiore rispetto alla superficie originale lavorata CNC a 5 assi. Al contrario, i sistemi di lavorazione laser possono strutturare gli impianti ortodontici per fornire superfici per l’adesione cellulare. È possibile produrre diverse proprietà superficiali funzionali sullo stesso pezzo.