Odizolowywanie laserowe

Odizolowywanie laserowe zostało opracowane przez NASA w katach 70-tych jako część programu wahadłowców kosmicznych. Technologia umożliwiła stosowanie przewodów o mniejszym przekroju z cieńszą izolacją, bez ryzyka ich uszkodzenia, jakie niosły ze sobą tradycyjne, mechaniczne metody odizolowywania. Technologia odizolowywania laserowego została skomercjalizowana w latach 90-tych i początkowo znalazła zastosowanie w aplikacjach lotniczych i militarnych. Następnie jej popularność gwałtownie wzrosła wraz z eksplozją rynku elektroniki konsumenckiej, kiedy to laser stał się jedyną alternatywą odizolowywania precyzyjnych kabli przesyłu danych w laptopach, smartfonach i innych produktach elektronicznych. Kolejnym przemysłem, który nie bez powodu zaadaptował tę technologię dla swoich potrzeb, jest produkcja precyzyjnych urządzeń medycznych.

Zalety odizolowywania laserowego.

Używanie światła lasera do usuwania izolacji lub zewnętrznych powłok z przewodów elektrycznych, cewników czy innych urządzeń medycznych jest obecnie normą. Stosowanie tej technologii w produkcji elektroniki medycznej jest to ze wszech miar zrozumiałe. Najważniejszą przyczyną jest doskonała powtarzalność procesu. Stosując laser CO₂ do usunięcia przykładowo izolacji polimerowej z przewodu, energia lasera jest z łatwością absorbowana przez izolację, ale też odbijana przez warstwę przewodnika metalowego. Ponieważ metal przewodzący odbija światło lasera, nie ma ryzyka jego uszkodzenia podczas procesu odizolowywania. W technologii laserowej bez względu na to, jak drobny przewód chcemy odizolować, wciąż nie ma ryzyka uszkodzenia warstwy przewodzącej.

Kolejną zaletą jest to, iż maszyny do odizolowywania laserowego mogą obrabiać przewody okrągłe, owalne, płaskie wstążki i właściwie każdy inny kształt kabla. Odizolowywanie może być przeprowadzone na końcówce przewodu, jego dowolnym odcinku, można jedynie rozciąć izolację lub wykonać dowolne wycięcie. Sam proces jest też bardzo przyjazny dla operatora: w przeciwieństwie do metod mechanicznych, nie ma wymiennych ostrzy czy innych zużywających się elementów, a cały proces jest bezkontaktowy i żadne elementy się nie zużywają i nie wymagają stałej konserwacji.

Maszyny do odizolowywania laserowego są też bardzo uniwersalne. Na rynku funkcjonuje wiele typów laserów, różniących się długością stosowanej fali. Idea technologii polega doborze takiego lasera, którego energia jest łatwo absorbowana przez warstwę, którą chce się usunąć oraz odbijana przez znajdującą się pod nią warstwę przewodnika.

Maszyny do odizolowywania laserowego mogą pracować w trybie półautomatycznym, w którym operator podaje materiał do odizolowania. Zwykle stosuje się je do odizolowania końcówek pojedynczych kabli lub ich partii. Dodatkowo, maszyny tego typu mogą też być zintegrowane w pełni zautomatyzowany ciąg tnący i odizolowujący.

© Schleuniger

Odizolowywanie laserowe w aplikacjach medycznych

Przy produkcji urządzeń medycznych, szczególnego znaczenia nabiera odpowiedni dobór przewodu i jego obróbki. W niektórych przypadkach, jest to różnica pomiędzy życiem a śmiercią pacjenta. Odizolowywanie laserowe może zapewnić wyższą jakość procesu w szeregu zróżnicowanych aplikacji medycznych.

Cewniki/weflony

Cewniki są stosowane do dostarczenia sondy medycznej lub innego urządzenia do wybranej tkanki. Największy nacisk kładziony jest na zmniejszenie średnicy przewodu, co zwiększa możliwości operowania nim i zarazem jego funkcjonalność. Typowe aplikacje to wykonywanie wycięć metodą RF (tj. za pomocą prądów o częstotliwości radiowej), gdzie cewnik musi pomieścić szereg przewodników, włączając w to termopary oraz przewód doprowadzający sygnał RF. Precyzyjne przewody do tych aplikacji są produkowane przy zastosowaniu emalii polimerowej lub biokompatybilnych fluoropolimerów.

Mniejsze przewody, jak te stosowane do produkcji cewników, obrabiane metodami mechanicznymi, łatwo mogą zostać nacięte. Ponieważ metalowy przewodnik całkowicie odbija wiązkę lasera, stosowanie tego typu obróbki w stu procentach gwarantuje uniknięcie nacięć.

Elektrody rozruszników serca

Są to elastyczne, podobne do sprężyn elektrody, stwarzające szczególne wyzwania ze względu na ich izolację wykonaną z fluoropolimerów oraz wrażliwość na ciepło podczas obróbki. Jednak, wyzwania te mogą być przezwyciężone dzięki umiejętnemu doborowi laserów i metod obróbki, co czyni odizolowywanie laserowe interesującą opcją.

Uzwojenie ultraprecyzyjnych silników

Medyczne urządzenia z napędem elektrycznym, jak na przykład wiertła stosowane w chirurgii mózgu, muszą spełniać najwyższe standardy bezpieczeństwa i niezawodności. Tradycyjne mechaniczne metody szczotkowania czy ścierania emaliowanego uzwojenia może nieść ze sobą ryzyko dla końcowego produktu: odizolowywanie laserowe stanowi czystą alternatywę.

Izolacje instrumentów do intubowania podskórnego

Przyrządy do intubowania pacjenta składają się z długiej metalowej rurki wzdłuż której umieszczone są mikromechanizmy. Są to komponenty cewników o minimalnym stopniu inwazyjności, stosowane wraz ze stentami i balonami do udrażniania zapchanych arterii. Balon cewnika jest przytwierdzony do przedniej części rurki: przy wytwarzaniu tego typu części niezbędne jest usunięcie części ekstrudowanej warstwy ochronnej, wykonanej z PTFE, ETFE lub związków na bazie nylonu. Usuwanie laserowe jest coraz bardziej popularne w tej aplikacji, bowiem w przeciwieństwie do tradycyjnych metod, oferuje możliwość zautomatyzowania procesu.

Precyzyjne kable 0.02504 mm

Bardzo popularnym komponentem urządzeń medycznych są miniaturowe instrumenty probiercze, znajdujące zastosowanie w cewnikach czy implantach ślimakowych słuchu. Dzięki odizolowywaniu laserowemu obróbce bez ryzyka przecięcia żyły mogą być poddane tak drobne przewody jak 50 AWG (tj. 0.02504 mm) lub mniejsze.

Precyzyjne przewody wstążkowe

Płaskie przewody wstążkowe są bardzo popularnym rodzajem połączeń w urządzeniach medycznych, czego klasycznym przykładem kable ultradźwiękowe. Sygnały o dużej gęstości i wysokiej częstotliwości muszą być transmitowane za pomocą możliwie elastycznych przewodów, co z kolei wymusza stosowanie bardzo małych przekrojów żył w przewodach wstążkowych. Ponownie, laserowa obróbka może okazać się rozwiązaniem gwarantującym wysoką jakość.

Przyszłość produkcji urządzeń medycznych.

Produkcja urządzeń medycznych wymaga kombinacji procesu obróbki o wysokiej jakości oraz stosowania coraz bardziej skomplikowanego i delikatnego okablowania. Wraz z miniaturyzacją urządzeń medycznych, odizolowywanie laserowe może stać się odpowiedzią na wyzwania tego przemysłu i dzięki temu coraz częściej wybieraną technologią.

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy Kabeltech

Źródło: Schleuniger