La lavorazione laser dei materiali è utilizzata praticamente in tutti i materiali, applicazioni e settori grazie alla sua elevata precisione, velocità e qualità. I laser a fibra sono stati ampiamente adottati grazie alla loro facilità di integrazione e affidabilità. Tuttavia, non esiste un laser a fibra uguale per tutti: i parametri del laser, come la durata dell'impulso e l'energia dell'impulso, hanno un impatto notevole sulla qualità dell'oggetto.
Il taglio, la saldatura e la marcatura di plastiche e polimeri possono presentare sfide uniche per le soluzioni di lavorazione laser tradizionali. Ciò è particolarmente vero per i dispositivi medici di precisione, che richiedono caratteristiche di alta qualità per garantire le massime prestazioni del dispositivo e la sicurezza del paziente.
La fusione e altre piccole imperfezioni causate dal calore sono un problema particolare per i produttori di dispositivi medici. Di conseguenza, molti si stanno orientando verso i laser ultraveloci che offrono una "lavorazione a freddo" per creare questi componenti polimerici critici evitando l'eccesso di calore.
Come funzionano i laser ultraveloci?
I laser pulsati ultraveloci, detti anche laser a impulsi ultracorti, emettono impulsi estremamente brevi di luce focalizzata, misurati in femtosecondi o picosecondi. La durata degli impulsi ultrarapidi fa sì che l'energia laser interagisca con il materiale di destinazione per soli trilionesimi o quadrilionesimi di secondo, riducendo in modo sostanziale il calore impartito rispetto alla lavorazione a onda continua.
I laser ultraveloci forniscono una potenza di picco eccezionalmente elevata senza indurre effetti termici sui materiali circostanti. La durata dell'impulso ultraveloce limita notevolmente il tempo disponibile per la diffusione del calore nel materiale che circonda la caratteristica del pezzo. Il risultato è una "ablazione fredda" in cui i singoli impulsi rimuovono un volume estremamente ridotto di materiale sotto forma di vapore, senza creare praticamente alcuna zona interessata dal calore.
Laser ultraveloci e laser a nanosecondi
I laser a nanosecondi emettono impulsi di energia laser misurati in miliardesimi di secondo. Rispetto ai laser a onda continua e quasi-continua, i laser a nanosecondi offrono una qualità notevolmente superiore in molte applicazioni di precisione, come il taglio di fogli e alcune operazioni di microsaldatura. Tuttavia, la lavorazione laser a nanosecondi ha un impatto termico sui materiali di destinazione notevolmente superiore a quello dei laser ultrarapidi. Sebbene questo impatto termico sia accettabile nella maggior parte delle applicazioni, l'eccesso di calore deve essere evitato nei dispositivi medici di precisione.
(A) Il bordo di un disco cieco in policarbonato lavorato con un laser a nanosecondi che presenta una fusione eccessiva.
(B) Il bordo di un disco cieco in policarbonato lavorato con un laser ultraveloce che non presenta praticamente alcuna fusione.
L'eccesso di calore può causare la fusione, la formazione di schiuma, la carbonizzazione e la combustione di polimeri sensibili, rendendo inutilizzabili i dispositivi medici di precisione. Di conseguenza, l'uso dei laser ultraveloci è aumentato costantemente per vari dispositivi medici, tra cui tubi medici, cateteri e sensori per apparecchiature di monitoraggio.
I vantaggi della lavorazione laser ultraveloce vanno oltre la riduzione delle zone termicamente alterate. L'elevata potenza di picco dei laser ultraveloci consente di creare marchi UDI permanenti, fondamentali per la tracciabilità e la conformità UDI. Inoltre, i laser ultraveloci offrono un controllo ineguagliabile sulla precisione e sulle dimensioni delle caratteristiche dei dispositivi medici, come la larghezza dei tagli e la dimensione dei fori. Ciò consente agli ingegneri di ottimizzare i progetti delle parti in polimero per migliorare le prestazioni, come ad esempio le caratteristiche di piegatura.
Come iniziare con una soluzione laser per dispositivi medici
La scelta del giusto laser ultraveloce e del giusto processo laser è fondamentale per massimizzare la qualità e la produttività nelle applicazioni dei dispositivi medici. Fortunatamente, gli esperti di saldatura laser di IPG sono pronti ad aiutarvi. Iniziare è facile: inviateci un campione, visitate uno dei nostri laboratori applicativi globali o parlateci della vostra applicazione.
