安慰食物不仅能让人在经历了一天的辛苦之后感觉良好。信不信由你，它还可以用来帮助人们更好地理解复杂的组装技术。例如，s 'more不仅是篝火旁的舒适食物，也是展示激光塑料焊接(LPW)工作原理的完美道具。
乐普科激光电子公司(LPKF Laser & Electronics)销售总监吉姆•里德尔(Jim Liddle)表示:“s 'more是LPW的完美类比。”“棉花糖和巧克力是要焊接的两个表面，加热棉花糖的热量是激光。当棉花糖变软时，它的热量穿过并融化了巧克力，两者混合在一起。全麦饼干是上面的固定装置和下面的巢，可以这么说，施加压力使两个表面完全融合。”
医疗器械制造商，如Billerica，MA-Bestulet Corp.，是LPW最大的用户之一。在过去的七年里，公司一直在使用LPKF的InlineWeld 6600系统，将外塑料外壳焊接到OmniPod设备的底盘。
作为Omnipod系统的一部分，该设备由患者填充胰岛素，然后将其粘在手臂或腹部。该系统的另一部分是一个无线手持个人糖尿病管理器，它可以根据患者的个性化胰岛素输送指令对pod设备进行编程，无线监控pod的操作，并包括一个自由式血糖仪。
凹陷焊缝每年约为1800万乌贼。焊接通过通过传动过程完成，其中激光能量穿过顶部部件（透射部件）并且由底部部件（吸附部分）吸收。能量在局部加热并在接合界面处熔化表面，并且随着受控夹力的施加，部件连接。
大约25年前，许多工程师认为LPW是科幻小说的东西，因为热塑性聚合物并不足够稳定地进行激光能量并实现焊接。如今，热塑性塑料的激光焊接是商业上可行的，并由各种尺寸的医疗设备和设备制造商完全接受。
同时，LPW也是一项不断发展的技术。最新的创新领域是透明焊接，它使用了2微米的激光(1900到2000纳米)，在加入热塑性塑料时不需要添加添加剂来控制熔化。虽然这种高波长激光方法的使用仍然有限，但它代表了另一种方法，公司可以有效地焊接更小、更轻和更安全的产品。
焊接方法（较旧和更新）
穿透红外焊接(TTIR)仍然是医疗设备公司焊接产品的主要方式。这个过程通常是用波长在808到1064纳米之间的1微米二极管激光器完成的。周期时间从几毫秒到8秒不等，取决于材料和零件的几何形状。用四种技术中的一种将激光带到零件上。
通过轮廓或焊接，激光聚焦到单点，然后沿着预编程的路径引导以产生焊接。这种焊接的理想点尺寸为1至2毫米，尽管点尺寸可根据应用而变化0.5至2.5毫米。
轮廓焊接的主要好处是灵活性。几乎任何焊接路径都可以编程到焊接机中，可以使用移动级，机器人或镜子和伺服电机系统引导光束。在将程序输入到控制器之后，随着按钮可以从一个组件转换为另一个组件。
柔性稍差，但速度较快的是同步线焊。在这个过程中，激光被引导沿着一条直线。典型的焊接尺寸为1到2毫米× 30毫米，周期时间为1到2秒。多个激光器可以用来创建正方形或矩形的轮廓。如果有必要，可以用光学来制造曲线。
与线焊相似的是准同时焊或扫描焊。一组伺服驱动的镜子以每秒40个电路的速度引导单点激光沿着焊接路径。
在加方面，该方法提供比轮廓焊接快，并且如果焊缝很小，则与同时焊接相当的循环时间。而且，因为伺服电动机用于追踪焊接几何形状，所以单个激光头可用于多种焊缝。
准同声焊接的一个大负是缺乏灵活性。它限于平坦或略微轮廓的关节。
通过掩模焊接 - 由Leister Technologies开发的专有技术 - 激光线横跨整个部分扫过，这已经掩盖，使得仅剩下的那些部分熔化将熔化以产生焊接。该方法的制造商创造了精确和复杂的焊接模式。应用包括具有焊接线的医疗诊断装置中的传感器和微流体分量，焊接线为100微米。
虽然TTIR通常涉及连接一个清楚的部分到一个不透明的，两个清楚的部分可以焊接与Clearweld的添加。在焊接前，工程师只需通过液体分配器将这种溶剂型涂层涂在界面上。涂层吸收光，作为激光的焦点。基片的局部加热发生，导致一个瞬间，没有粒子或非常少或没有可见颜色的光学透明接头。它也可以定制。
透明焊接可以使用这些技术中的任何一种，即使它使用了2微米的激光。理想的波长是1940纳米。
“能够焊接两种清晰的部件一直被认为是激光焊接的圣杯，”莱特激光塑料焊接经理Andrew Geiger。“2微米激光器允许这一点，但它的工作略微不同于1微米激光器。而不是仅被特定表面斑点的聚合物吸收，而是从2微米激光器的热量从其接触到出口点的热量影响。这是一些过热的副作用被部分体吸收，并且可能导致薄区域略微翘曲。“
盖格说，透明焊接最适用于刚性部件，以及那些几何形状简单或美观不那么重要的部件。他说，对于生产大量小部件或少量大部件的制造商来说，这项技术具有成本效益。
黑鹰技术集团创始人兼总裁Dax Hamilton表示，透明焊接在焊接径向、搭接和t形接头方面表现出色。像TTIR一样，透明焊接快速可靠地产生无颗粒和精确的焊缝。前者的能力对医疗设备制造商尤其重要，因为含有闪光和其他焊接过程副产品的焊缝是不可接受的。
保持零件固定是一个必须的精确LPW。为了确保创造高品质的微流体元件，乐普科的PrecisionWeld 3000透明焊机采用压差夹紧技术。机器的夹紧工具施加内部压力，在上下部分之间形成均匀的压力比和100%的接触。有了这项技术，任何毛刺都可以可靠地桥接并锁定。
丰富的部分
许多类型的医疗器械塑料件是激光焊接的。大容量的一次性组件是常见的，如过滤元件、血液分析设备部件和那些非复杂外壳的部件。其他包括诊断用墨盒和带有塑料管(如导管)或塑料袋(用于药品或体液)的产品。
艾默生布兰森高级医疗和商业消费电子市场经理汤姆•胡佛(Tom Hoover)表示:“由于LPW能够连接只有几毫米大小的组件，它正成为当今日益先进的医疗技术的首选技术。”“这些包括复杂的心脏设备、可穿戴设备、微流体、体外诊断或药物输送设备、无菌包、植入物、组织工程、植入物、支架组装、芯片实验室设备和光学扫描设备。”
艾默生的激光焊接系统由Branson Radiance 3G或3I控制器组成，单独地提供125瓦的电力。每个银行都有五个二极管激光器，每个激光器有10个点，在焊接过程中将光均匀化，在焊接过程中，该过程称为同时通过传输红外（STTIR）激光焊接，因为它同时照亮整个焊接线500点激光。
3G台式控制器操作一个或两个激光银行，并需要一个外部冷却机激光冷却。型号3I是一个独立的控制器，可处理多达四个激光银行和功能内部冷却。两种型号都与该公司的2000X执行器接口，用于大批量生产。
胡佛说，由于3G生产原始焊缝，它非常适合美学是优先级的应用。它还提供精确的焊接深度控制和焊接各种热塑性塑料，3D轮廓和精致的医疗部件或具有嵌入式电子产品的灵活性。
不管设备供应商是谁，光纤耦合二极管激光器都是用空气或水冷却的。风冷型，特别适合于医疗设备制造，有808-，908-和1940纳米波长，并提供高达100瓦(1微米)或200瓦(2微米)的功率。激光器提供高效率和封装在一个紧凑的外壳(19架安装)，很容易集成到生产线。
Dukane的激光焊接车间能够焊接透明塑料，并设计用于焊接不同尺寸的医疗设备组件，包括最常见的管到端口组件。该系统的2微米激光能够通过光学透明部件的厚度高度控制熔化，而LaserLinQ软件协调多轴伺服龙门和扫描头的动作，以精确控制激光束的运动。Dukane公司的高级技术总工程师Alex Savitski博士说，该软件还可以让用户将复杂的焊接模式分解成独立的几何部分，并为每个部分修改和分配不同的焊接参数。内置闭路电视摄像机提供了现场焊接预览人机界面屏幕，并可以监控和记录焊接周期，以供进一步分析。
Healthcare Technologies Company Invetech使用Workcell为其逆流离心机（CFC）仪器制造消耗品。新兴细胞治疗行业的研究人员使用该装置帮助开发新的治疗癌症和其他疾病的疗法。澳大利亚良好的设计澳大利亚国际设计推广组织，最近被评为CFC 2017年的医疗和科学产品产品设计中的赢家，Notes Mike Luehr，Suppers Technology Manager at Noties Mike Luehr，Sike Luehr，Application Technology Manager。
并非所有医疗器械制造商都实施了LPW，而且有很多原因。直到最近，主要是无法焊接由未填充聚合物制成的两个热塑性部件。然而，能够焊接这些组件的激光系统的出现有效地消除了这种障碍。
Savitski说:“许多医疗设备制造商对他们的产品中加入炭黑并不感到兴奋。”“从纯粹的营销角度来看，黑暗的医疗设备并不吸引人
审美。但更重要的是，公司不想让炭黑接触到设备内部或流经设备的药物。”
对LPW缺乏认识或了解是一些制造商不使用它的另一个原因。根据公司的产量与预算的比例，公司可能已经认定该技术不具成本效益。
设备供应商表示，LPW的最初成本至少为150,000美元。为了证明金额的金额，他们建议公司每年生产至少10万到250,000份。当然有例外。
乐普科的PowerWeld系列机器(2000、4000、6000和8000)可配备1或2微米激光用于医疗设备应用。Liddle指出，序列号越高，可以焊接的扫描区域和部件就越大。
Liddle解释说:“所有这些设备都可以进行扫描焊接，并配备一个电流计，这是一个镜像盒，可以以任何光栅形状或路径移动激光束来完成焊接。”“只要零件是平的，焊接区域是暴露的，横梁就可以移动到任何零件周围焊接，或者横梁固定，而下面的零件旋转。”
本月晚些时候，Leister将推出其Basic S系统，盖格表示，该系统可以轻松集成到医疗行业的任何LPW平台上。该系统提供了模块化设计、最先进的激光技术和激光的连续冷却，以确保塑料的精确和可重复焊接
组件。
可选软件记录和归档所有焊接工艺数据和参数，以帮助医疗设备制造商满足其可追溯性要求。另外，该系统的独特之处在于，它可以将用户分为三类(操作员、专家和服务人员)，并为每一类用户提供不同的功能。
几年前，roweemed AG(总部位于德国Parchim)使用Leister公司的Novolas工作站(通过传输系统)在RowePump上半部的两侧焊接了一个透明的盖子，这个盖子被染成了蓝色。这种口袋大小的自供电输液泵由轻质聚碳酸酯制成，用于给药，如疼痛治疗和抗生素。现代的Novolas WS-AT(工作站先进技术)配备了一个600瓦二极管激光器，可以产生匹配应用需求的波长。
质量问题
在质量控制方面，有几种技术和做法可以确保每次焊接都很好。黑鹰技术的主要重点是基于红外(IR)的系统，可执行三种焊接后无损分析:结合完整性检测、零件定位和材料缺陷识别。
根据汉密尔顿的说法，该系统专为刚焊接的不透明部件而设计，顶部和IR吸收剂上的IR透射件。在这种部分在IR辐射中沐浴后，检查系统被激活。其自定义摄像机，镜头和滤波具有照明设计，该照明设计捕获反映内部部件的IR辐射，并允许相机通过不透明部件看到。内置专有软件可靠地执行所有三种类型的分析以毫秒为单位，使系统在手动或自动应用中有效。
乐普科最近推出了校准工作空间软件，用于其LPW系统。Liddle表示，该软件帮助全球多个焊接设施的制造商确保在每个地点相同的焊接参数和质量。它通过精确匹配零件CAD图纸上提供的焊接位置与焊机中的实际物理空间。软件还可以验证焊接过程中横梁的位置。
“为了在LPW期间获得准确的实时反馈，特别是关于焊接温度，高温计是必不可少的，”Geiger说。“这个内置的仪器测量红外辐射，自动评估焊缝质量。只要温度曲线保持在最高和最低限度之间的指定范围内，焊接系统就认为焊接是成功的。高温计信号还可用于检测材料的不规则性(烧伤、划痕等)或焊缝污染。”
LPW系统安装通常是两步过程，特别是对于医疗设备制造商。实际上，FDA要求每个制造商验证用于制造特定设备的过程。第一步是客户验收，这是客户签署书面合同，称供应商设备适当地焊接客户的测试设施。
在供应商在客户设施中重新组装购买的系统之后，将第二步是多方面的。首先，完成设备安装资格（IQ）。Hoover表示，这涉及根据供应商安装图纸和规格进行设置，并验证校准。
接下来是设备运行确认(OQ)，它验证激光焊接系统符合制造商的性能规范。在医疗设备的例子中，重点是像激光焊点定位这样的事情。
最后，还有产品性能鉴定(PPQ)。此时进行的测试是为了模拟成品的操作环境，并验证功能和安全性。PPQ测试包括生命周期、温度、振动、湿度、冲击和运输。Hoover说，如果在PPQ过程中发生焊接故障，则必须重新审视基本的产品可焊性设计，并对激光焊接进行重新验证。
Savitski说，制造商需要注意焊接区域附近有损坏或难看的痕迹的部件，包括那些由顶针造成的。他们也应该相应地设计零件。正确的激光焊接焊缝设计与其他焊接工艺一样重要。
LPW是否最适合您的申请?
要考虑的四个问题
创新和谈话的关于装配技术可能是有吸引力的，但这并不意味着它适合每个应用程序。医疗设备制造商需要彻底研究如果LPW适合其产品。以下四个问题可以帮助识别过程：
- 这个项目的预算是多少?Hamilton承认，LPW比超声波焊接或粘接更贵，但从长远来看，它通常更便宜。此外，LPW设备总是需要一些定制，即使机器是标准的。因此，Luehr指出，公司需要根据当前和未来计划的生产水平诚实地告知需要多长时间才能获得ROI。
- 塑料部件是否设计，或者可以是激光焊接？在焊接方面，尤其是激光焊接时，基本形状和材料等因素永远不会微不足道。在很大的努力之后，它可能会出现最终部件设计根本不允许焊接接头的激光穿透，从而消除LPW作为可行的组装过程。
- 您的供应商（设备，材料）是否对激光焊接有什么经验？汉密尔顿表示，他不能强调需要提前参与专家的必要性。未能这样做可能会导致设计或材料问题，这是LPW无法通过医疗设备制造商采用的主要原因。同样重要的是，汇编器应始终与机器交付之前和之后提供可靠服务的公司合作。
- 厂房上有多少房间？如果答案是“不多”，那么较低卷桌面LPW系统是唯一的选项。但是，如果答案是“充足”，制造商可以选择高批量内联或独立系统。
