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Lasermarkierter Herzschrittmacher
Appareils médicaux implantables actifs (AIMD)

Fabriquer des appareils médicaux implantables actifs de manière plus efficace grâce à la technologie laser

La fabrication d'appareils médicaux implantables est extrêmement complexe, avant tout en raison des éléments électroniques sensibles qui se trouvent à l'intérieur. Nous vous montrons comment fabriquer des raccordements électriques stables et des cordons de soudure étanches à l'hélium capables de supporter des contraintes élevées, grâce à la technologie laser.

Quels sont les défis liés à la fabrication d'implants médicaux ?

Les appareils médicaux implantables, comme par exemple les stimulateurs cardiaques, se composent de très petits éléments et de composants électriques sensibles. Ils doivent parfaitement fonctionner dans le corps humain et ne doivent donc causer aucun dommage. Ils sont soumis à une multitude de prescriptions techniques et imposent de ce fait de grandes exigences sur les processus et installations de fabrication : étant donné que les composants utilisés sont souvent très filigranes et que les étapes de production sont très complexes, de nombreux fabricants font le choix du travail manuel pour le montage des implants. C'est, d'une part, problématique, car il est de plus en plus difficile de trouver des collaborateurs qualifiés. D'autre part, cela rend compliquée une expansion de la fabrication, surtout au moyen d'autres sites de production. Les fabricants sont, de plus, obligés de documenter toutes les étapes de production de manière compréhensible.

Étant donné que les appareils médicaux implantables sont vitaux pour de nombreuses personnes, ils doivent être disponibles en quantité suffisante. Afin de garantir cela, les installations de production doivent fonctionner de manière fiable, ne connaître que des temps d'immobilisation minimes et permettre un service (d'entretien) rapide. Dans ce cadre, il devient de plus en plus important que les capacités et techniques de production puissent être complétées de manière modulaire par des composants de système nécessaires, afin qu'elles soient utilisables de manière flexible pour divers produits.

Parmi les implants actifs, on compte, par exemple, les stimulateurs cardiaques, les défibrillateurs ou les capteurs neuronaux. Ils se composent de plusieurs composants (par ex. batteries, câbles ou circuits de commutation) d'abord fabriqués individuellement, puis réunis ensuite. Les boîtiers de ces implants doivent être isolés de manière hermétique, afin de protéger à la fois le système électronique sensible et le corps du patient.

Quels avantages offre la technologie laser pour le développement et la fabrication d'appareils médicaux implantables ?

Les systèmes laser apportent une solution à de nombreux défis et limitations techniques complexes dans le développement et la production d'implants actifs. Leur emploi permet un soudage 3D automatisé et précis de câbles. Cela permet de respecter des tolérances strictes et d'assembler de nouvelles matières pour les boîtiers d'appareils, telles que le verre et la céramique. Les systèmes et applications laser offrent des avantages clairs par rapport à la procédure de soudage classique lorsqu'il s'agit de fabriquer des raccordements électriques sans perte et des cordons de soudure stables et étanches à l'hélium également capables de supporter des contraintes mécaniques élevées.

Les lasers garantissent la stérilité et la biocompatibilité

Les lasers peuvent usiner de manière idéale des matières biocompatibles. Ils réalisent également des soudures lisses et des structures de surface non poreuses sur lesquelles les germes ne peuvent s'accrocher. De cette manière, les produits médicaux peuvent être maintenus stériles plus facilement.

Les lasers permettent une étanchéité parfaite

Les cordons de soudure sont étanches à l'hélium. Il ne peut donc y avoir aucune zone non étanche sur les implants. Cela protège aussi bien les composants internes de l'appareil que la santé du patient.

Les lasers permettent de réaliser des raccordements électriques sans perte

La vie des patients dépend souvent du fonctionnement impeccable des appareils implantables. Au moyen du soudage par impulsion laser, vous obtenez des raccordements électriques stables et sans perte qui satisfont aux exigences de qualité élevées des produits médicaux.

Les lasers vous apportent une avance en termes de qualité

Les systèmes laser innovants de TRUMPF comportent de nombreuses fonctions permettant d'assurer la qualité de la technologie médicale, par ex. des capteurs pour la surveillance du processus et la vérification visuelle de la géométrie, des systèmes autodidactes, ainsi qu'une intelligence artificielle.

Comment employer un laser dans la fabrication d'implants actifs ?

Soudage de contact d'électrodes (batterie)

Le soudage laser permet de garantir des raccordements électriques sans perte au sein d'une zone de contact prédéfinie.

Les fréquences et puissances d'impulsion peuvent ainsi être contrôlées, ce qui permet un soudage laser par faible chaleur et l'assemblage de presque toutes les matières métalliques. Cela est en particulier pertinent dans le cas de circuits imprimés flexibles dans des défibrillateurs et stimulateurs cardiaques ou également dans le cas de raccordement de systèmes de capteurs sensibles. Les cordons de soudure résistent à des contraintes mécaniques élevées.

Soudage à conduction thermique étanche au gaz de boîtiers d'appareil médical implantable actif

Les implants actifs sont soudés avec une faible génération de chaleur, afin que les matières sensibles à l'intérieur ne soient pas endommagées. En effet, les capteurs ou les composants en plastique sont souvent placés, en raison du design particulier, très proches de la zone de soudure des implants, a fortiori lorsqu'ils sont plus petits et plus complexes.

L'avantage des cordons de soudure est qu'ils sont très fins et lisses et qu'ils disposent de surfaces hygiéniques, non poreuses. De plus, ils sont hermétiquement étanches, de sorte que le patient ainsi que les composants internes des appareils sont protégés après l'implantation.

Découpe laser de câbles Multihelix

Lors de la coupe de câbles Multihelix, le laser garantit que le revêtement des bobines individuelles reste intact. La géométrie peut alors être taillée, suivant les besoins, selon une coupe radiale, axiale, échelonnée ou à l'équerre, afin de la préparer à un usinage ultérieur, par exemple pour le soudage laser des extrémités de câble.

Cette technologie ne provoque aucun éclat susceptible d'endommager l'isolation. De plus, il n'en résulte aucun effet de chaleur ni aucune usure. Le processus s'effectue de manière automatisée. Cela requiert également moins de temps et moins de travail de retouche en comparaison des méthodes de fabrication classiques.

Structuration laser et enlèvement de couche comme préparation de surfaces

Avec la technologie laser, vous pouvez préparer des composants d'appareils médicaux pour le collage en structurant leurs surfaces. La rugosité des têtes d'électrodes, par exemple, peut alors être optimisée avec le laser, de sorte qu'elles adhèrent parfaitement lors du collage.

Le laser permet également de nettoyer les surfaces, de retirer les revêtements et d'éliminer les irrégularités, par exemple ETFE, PTFE, PFA, polyuréthane ou parylène sur des échangeurs thermiques ou boîtiers d'appareils.

Soudage laser par points de composants

Une électrode ou un câble se compose souvent de plusieurs pièces. Grâce à des points de soudage courts, ces pièces détachées peuvent être fixées les unes aux autres dans la bonne position avant que le module ne soit soudé.

Seul ce processus de montage vous permet de garantir des tolérances géométriques strictes sans déformation. De plus, cela simplifie également le montage puisque les pièces tiennent ensemble sans action de force très importante.

Enlèvement de couche pour la diminution des épaisseurs de paroi

L'enlèvement de couche vous permet de diminuer les épaisseurs de paroi dans les tuyaux en polymère afin d'atteindre localement une flexibilité accrue et donc des débits idéaux.

Des domaines d'application typiques sont les tubes multi-lumen pour cathéters et endoscopes.

Marquage laser de numéros de série

Le marquage laser innovant assure des marquages très contrastés, permanents et non corrosifs, bien lisibles sur les matières les plus diverses.

Des numéros de lot et désignations de série continus peuvent ainsi être appliqués sur des pièces et appareils individuels, afin de pouvoir les identifier et les suivre plus rapidement et plus facilement dans la fabrication et la logistique.

Réalisation de motifs individuels

Si les composants d'appareils requièrent des motifs spéciaux, il est courant de les poinçonner ou de les graver au moyen de procédés chimiques. Ces procédés sont techniquement très exigeants et impliquent beaucoup de temps et de frais.

L'usinage de micro-matière avec le laser et l'enlèvement de couche représentent une alternative efficace qui fournit des résultats précis de manière fiable. Pour la découpe laser, rien d'autre n'est nécessaire sinon une modification de programme dans le logiciel de commande. Vous pouvez ensuite rapidement réaliser autant de répétitions précises et de grande qualité que vous le souhaitez.

Applications laser dans le domaine de l'électronique

Lors de la coupe de capteurs avec des matières de support en polymère, comme par exemple des circuits imprimés flexibles (PCB), le laser vous offre la meilleure liberté de géométrie. Seule cette flexibilité permet de plier les circuits imprimés et de les insérer dans de petits boîtiers compacts, comme par exemple les systèmes électroniques de stimulateurs cardiaques ou les systèmes de caméra et de capteurs d'endoscopes flexibles. Le laser utilisé ici pour la coupe peut également servir, entre autres, au marquage laser de numéros de série.

Découvrez comment notre client Miethke fabrique ses implants neurochirurgicaux avec les lasers de TRUMPF

Lorsque l'on veut produire de la haute qualité, il faut acheter en conséquence la qualité capable de fournir ce résultat. Et c'est là que nous avons découvert TRUMPF.

Jörg Knebel
Chef du service Gestion de la qualité, Christoph Miethke GmbH & Co. KG

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Nous vous montrons comment vous pouvez profiter de l'utilisation de la technologie laser. Écrivez-nous ou prenez rendez-vous dès maintenant dans notre centre d'application laser (LAC) afin d'usiner votre modèle de pièce directement sur place.

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Nous disposons de la solution adaptée à la fabrication de votre appareil médical implantable

En tant que leader mondial des fournisseurs de lasers industriels, nous savons quels défis vous rencontrez et nous vous assurons de trouver la solution adaptée au développement et à la fabrication de votre produit médical.

Lasers à impulsions courtes

Les lasers à impulsions courtes présentent une durée d'impulsion de l'ordre des nanosecondes et sont utilisés dans de nombreux procédés de travail industriels. Ils vous apportent une incomparable flexibilité pour des processus tels que le soudage, la coupe, le perçage, le marquage, l'enlèvement ou le nettoyage.

Lasers à impulsions ultracourtes

Que ce soit pour la structuration, la coupe, le perçage ou l'enlèvement de matière, les lasers à impulsions ultracourtes sont un outil indispensable pour la microfabrication dans la technologie médicale. Une de leurs caractéristiques spécifiques : ils ne transfèrent quasiment aucune chaleur à la matière (usinage à froid).

Systèmes à axes multiples automatisés

Dans la fabrication 3D, des systèmes à axes multiples automatisés sont souvent utilisés pour la coupe, le soudage ou pour le traitement des surfaces. Ces systèmes peuvent être combinés et configurés avec des lasers à fibre, des lasers à disque et des lasers à impulsions ultracourtes.

Lasers de marquage

Trouvez le laser de marquage parfait pour vos besoins : pour cela, répondez simplement à quelques questions concernant votre application et notre outil de recherche de produit vous montrera quel laser de marquage est fait pour vous.

Système de capteurs et logiciel

Le système de capteurs de TRUMPF régule et surveille la qualité de vos processus selon vos spécifications. Les solutions logicielles modulaires permettent, entre autres, de créer et d'appliquer des codes UDI corrects à partir de vos bases de données.

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