在生物和醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，激光技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，且越來越多地直接應(yīng)用于對人體進行治療和診斷程序，以及醫(yī)療器械和植入物的制造。當(dāng)然，高可靠性以及功能強大的激光系統(tǒng)也在醫(yī)療器械塑料組件的連接上有著良好應(yīng)用。

那么，這些激光設(shè)備的功能如何？他們又是如何運行的？

塑料是許多設(shè)備及其組件的理想材料：它們易于成型，易于清洗，材料本身重量較輕，甚至僅需要高溫滅菌。連接兩個注塑成型的塑料部件可以通過化學(xué)、熱效應(yīng)或機械技術(shù)來完成，這取決于產(chǎn)品的后期應(yīng)用和對視覺美觀度的不同需求。然而，在惡劣或敏感條件下連接塑料部件是巨大的挑戰(zhàn)。由于各種因素影響，周圍材料性質(zhì)有可能發(fā)生變化，當(dāng)對塑料部件連接品質(zhì)要求很高，連接處必須非常堅固且潔凈，無粉塵和化學(xué)物質(zhì)時，激光塑料焊接技術(shù)優(yōu)勢就非常凸顯。激光焊接技術(shù)憑借高可靠性，高速度，高精度且柔性加工、焊縫美觀，是醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的重要加工方式。

激光塑料焊接

激光塑料焊接的原理： 激光束穿透上層透光材料，到達下部的吸光材料表面，將激光光能轉(zhuǎn)變成熱能，使其表面熔化，同時熱量也以傳導(dǎo)方式，從底面?zhèn)鬟f到與其壓接的上層透光工件的接觸面上，使其融化，從而實現(xiàn)激光熱熔焊接。這一點在焊接過程中通過各種質(zhì)量控制方法得到了海量驗證。窄焊縫冷卻后，就會與材料本身的強度保持一致。

圖1：激光塑料焊接原理圖

成功的激光塑料焊接加工過程的必要條件是兩個部件分別是激光透光塑料和激光吸光材料，這樣才構(gòu)成了多種可能性。

圖2：激光焊接塑料相熔特性表

通過激光塑料焊接的方式可以產(chǎn)生與材料本身強度幾乎相同的焊縫且不產(chǎn)生碎屑或粉塵，無需引入任何化學(xué)物質(zhì)或其他添加劑。整個加工過程潔凈度高。焊縫從零點幾毫米到幾毫米且密封性良好。特別是當(dāng)需要精細、美觀的焊縫結(jié)構(gòu)時，激光焊接無疑是最理想的技術(shù)。

這項技術(shù)在醫(yī)學(xué)工程的許多領(lǐng)域都有應(yīng)用：例如，焊接胰島素裝置或起搏器等電子元件的外殼。導(dǎo)管或銷釘?shù)膱A柱形部件，也可以用激光精確而可靠地焊接，用于診斷程序的墨盒和微流體也可以輕松應(yīng)對。而另外一個優(yōu)勢是焊縫具有與材料本身相同的生物相容性。承受高壓的塑料閥門的各個部件也可以用激光焊接得很好，很穩(wěn)定?；跀?shù)控以及精準的激光束，系統(tǒng)可輕松焊接任意幾何形狀。

圖3：激光焊接殼體：胰島素泵焊接

除了上面所描述的透光和吸光材料之間的焊接，還可以利用透明焊接技術(shù)通過特殊的激光源將兩個透明的焊接部件連接起來。尤其當(dāng)吸收激光的塑料部件不允許加入任何添加劑或者必須在焊接后使用光學(xué)分析進行評估時，這種焊接方式就顯得尤為重要。

圖4：激光焊接的微流體傳感器，形成任意幾何形狀的通道、無添加劑或顆粒，形成完美診斷結(jié)果。

結(jié)論

激光塑料焊接技術(shù)本身的優(yōu)勢，是精密領(lǐng)域中連接塑料部件的首選工藝。潔凈，無毛刺，強度高，可靠的塑料部件焊接在生產(chǎn)過程中不會改變材料屬性。由于可用的焊接工藝類型繁多，因此該技術(shù)可用于加工各種產(chǎn)品：從狹窄的導(dǎo)管到耐壓閥再到大型電子器件外殼。完全可追溯性確保了生產(chǎn)工藝的高可靠性，這使得激光塑料焊接成為醫(yī)學(xué)工程中眾多應(yīng)用中首選的連接技術(shù)。