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Lasermarkierter Herzschrittmacher
Dispositivi medici impiantabili attivi (AIMD)

Produzione più efficiente di AIMD con la tecnologia laser

La produzione di dispositivi medici impiantabili è estremamente complicata, soprattutto a causa dell'elettronica sensibile al loro interno. Vi mostriamo come realizzare grazie alla tecnologia laser dei collegamenti elettrici stabili e dei giunti di saldatura a tenuta di elio resistenti a sollecitazioni elevate.

Quali sfide si presentano nella produzione di impianti medicali?

I dispositivi medici impiantabili, come ad esempio i pacemaker, sono composti da elementi molto piccoli e da componenti elettrici sensibili. Nel corpo umano devono funzionare alla perfezione e non devono provocare alcuna lesione. Sono soggetti a moltissime disposizioni tecniche e pongono perciò elevati requisiti ai processi e agli impianti di produzione: siccome i componenti utilizzati sono spesso molto delicati e le fasi di produzione sono molto complesse, diversi costruttori si affidano al lavoro manuale per il montaggio degli impianti. Da una parte questo è un aspetto problematico poiché è sempre più difficile trovare collaboratori qualificati. Dall'altra, rende difficile un ampliamento della produzione, soprattutto con l'aggiunta di nuovi stabilimenti. I produttori sono poi tenuti a documentare in modo tracciabile tutte le fasi della produzione.

Poiché i dispositivi medici impiantabili hanno un'importanza vitale per molte persone, devono essere disponibili a sufficienza. Per garantire ciò, gli impianti di produzione dovrebbero funzionare in modo affidabile, avere solo tempi di inattività minimi e consentire un servizio (di manutenzione) rapido.  In questo contesto assume sempre maggiore importanza la possibilità di ampliare a livello modulare le capacità e la tecnica di produzione con componenti di sistema necessari, di modo che siano utilizzabili per prodotti diversi in modo flessibile.

Esempi di impianti attivi sono i pacemaker, i defibrillatori o i sensori neuronali. Essi sono costituiti da numerosi componenti (ad es. batterie, cavi o circuiti di commutazione) che all'inizio sono prodotti singolarmente e che vengono assemblati in seguito. Gli alloggiamenti di questi impianti devono essere chiusi ermeticamente per proteggere sia l'elettronica sensibile che il corpo del paziente.

Quali vantaggi offre la tecnologia laser nello sviluppo e nella produzione di dispositivi medici impiantabili?

I sistemi laser offrono una soluzione per numerose sfide tecniche complesse e per i limiti nello sviluppo e nella produzione di impianti attivi. Il loro impiego consente una saldatura 3D precisa e automatizzata di cavi. È così possibile rispettare rigide tolleranze e collegare materiali innovativi come vetro e ceramica sugli alloggiamenti dei dispositivi. I sistemi e le applicazioni laser offrono notevoli vantaggi rispetto ai procedimenti di saldatura tradizionali in termini di realizzazione di attacchi elettrici senza perdite e giunti di saldatura stabili e a tenuta di elio, resistenti al tempo stesso a sollecitazioni meccaniche elevate.

I laser garantiscono sterilità e biocompatibilità

I laser sono in grado di lavorare materiali fisici biocompatibili in modo ideale. Producono inoltre saldature lisce e strutture superficiali non porose sulle quali i germi non rimangono attaccati. In questo modo i prodotti medicali mantengono più facilmente la sterilità.

I laser garantiscono chiusure ermetiche

I giunti di saldatura sono a tenuta di elio. Questo esclude la presenza di punti non chiusi ermeticamente negli impianti. Ciò protegge sia i componenti interni del dispositivo che la salute del paziente.

I laser realizzano collegamenti elettrici senza perdite

La vita dei pazienti spesso dipende dal perfetto funzionamento di dispositivi impiantabili. Tramite la saldatura laser pulsata otterrete collegamenti elettrici stabili e privi di perdite, che soddisfano gli elevati requisiti di qualità dei prodotti medicali.

I laser vi fanno fare un salto di qualità

I sistemi laser innovativi di TRUMPF comprendono numerose funzioni per il controllo della qualità nella tecnica medicale, ad es. sensori per il controllo del processo e la verifica visiva della geometria, sistemi con autoapprendimento e intelligenza artificiale.

Come potete utilizzare i laser nella fabbricazione di impianti attivi?

Saldatura a contatto di elettrodi (batteria)

La saldatura laser assicura collegamenti elettrici senza perdite all'interno di una zona di contatto prestabilita.

È possibile così controllare la frequenza di ripetizione degli impulsi e la loro forza, permettendo una saldatura laser a calore ridotto e l'assemblaggio di quasi tutti i materiali metallici. Questo è rilevante soprattutto in caso di piastre flessibili nei defibrillatori o nei pacemaker o anche per il collegamento di sistemi a sensori sensibili. Questi giunti di saldatura resistono a elevate sollecitazioni meccaniche.

Saldatura a conduzione termica a tenuta di gas di alloggiamenti AIMD

Gli impianti attivi vengono saldati con uno sviluppo di calore ridotto, in modo da non danneggiare i materiali sensibili all'interno. I sensori o i componenti in plastica, infatti, spesso si trovano per via del design speciale molto vicino all'area di saldatura degli impianti, e tanto più se questi sono più piccoli e più complessi.

Il vantaggio dei giunti di saldatura è il fatto che sono molto fini e lisci e che dispongono di superfici igieniche, non porose. Sono inoltre sigillati ermeticamente, in modo da proteggere sia il paziente che i componenti interni del dispositivo dopo aver installato l'impianto.

Taglio laser di cavi multielica

Nel taglio di cavi multielica, il laser fa sì che il rivestimento delle singole bobine rimanga intatto. In questo modo la geometria può essere ritagliata a seconda delle esigenze con taglio radiale, assiale, sfalsato o ortogonale, per poterla preparare per un'ulteriore lavorazione, ad esempio per la saldatura laser delle estremità del cavo.

Con questa tecnologia non viene generata nessuna scheggia che potrebbe danneggiare l'isolamento. Inoltre non si verificano né effetti del calore né usura. Il processo è automatico. Sono necessari così anche meno tempo e rifiniture rispetto ai metodi di produzione tradizionali.

Strutturazione e ablazione laser come preparazione superficiale

Con la tecnologia laser potete preparare per l'incollaggio componenti di dispositivi medici strutturando la loro superficie. È così possibile ad esempio ottimizzare la rugosità delle teste di elettrodi con il laser, in modo tale che aderiscano alla perfezione nell'incollaggio.

Il laser inoltre permette di pulire le superfici, asportare rivestimenti ed eliminare le irregolarità, come ETFE, PTFE, PFA, poliuretano o parilene su scambiatori di calore o alloggiamenti di dispositivi.

Saldatura per puntatura laser di componenti

Un elettrodo o un cavo sono composti spesso da diversi pezzi. Con punti corti di saldatura per puntatura è possibile fissare questi pezzi singoli l'uno all'altro nella posizione giusta prima che il gruppo costruttivo venga saldato.

Solo attraverso questo processo di montaggio potete assicurare rigide tolleranze geometriche senza deformazione. Inoltre in questo modo viene anche facilitato il montaggio, in quanto i pezzi restano uniti senza dover esercitare una maggiore forza.

Ablazione laser per la riduzione di spessori di pareti

Grazie all'ablazione laser riducete gli spessori delle pareti in tubi flessibili polimerici, per ottenere localmente una maggiore flessibilità e di conseguenza le migliori quote di portata possibili.

Campi di applicazione tipici sono i tubi flessibili multi-lumen per cateteri ed endoscopi.

Marcatura laser di numeri di serie

L'innovativa marcatura laser garantisce marcature ben contrastate, permanenti e non corrosive, ben leggibili sui più svariati materiali.

È possibile applicare così numeri di partita e designazioni di serie permanenti sui singoli pezzi e dispositivi per poterli identificare e tracciare in modo più rapido e semplice nella produzione e nella logistica.

Realizzazione di motivi individuali

Se i componenti dei dispositivi richiedono motivi speciali, solitamente questi vengono punzonati o incisi tramite procedimenti chimici. Questi processi sono molto complicati dal punto di vista tecnico e richiedono molto tempo e costi elevati.

La microlavorazione del materiale con il laser e l'ablazione laser rappresentano un'alternativa efficiente, che fornisce risultati precisi e affidabili. Per il taglio laser non serve nient'altro che una modifica del programma nel software del sistema di comando. Potrete quindi eseguire tutte le ripetizioni che desiderate con la massima qualità e in modo rapido e preciso.

Applicazioni laser nel campo dell'elettronica

Nel taglio di sensori con materiali di supporto polimerici come circuiti stampati flessibili (PCB), il laser vi lascia la massima libertà di geometria. Innanzitutto questa flessibilità consente di piegare i circuiti stampati e inserirli in piccoli alloggiamenti compatti, come succede ad esempio con l'elettronica dei pacemaker o i sistemi a sensori e con videocamera di endoscopi flessibili. Lo stesso laser impiegato qui per il taglio può essere poi tra l'altro utilizzato anche per la marcatura laser di numeri di serie.

Scoprite in che modo il nostro cliente Miethke realizza i suoi impianti neurochirurgici con i laser TRUMPF

Se si vuole produrre alta qualità, è necessario effettuare acquisti di buona qualità, capaci di produrre alta qualità. Ed è allora che siamo arrivati direttamente a TRUMPF.

Jörg Knebel
Direttore reparto qualità, Christoph Miethke GmbH & Co. KG

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In qualità di azienda leader a livello mondiale nella fornitura di laser industriali, conosciamo le sfide che dovete affrontare e garantiamo la giusta soluzione per lo sviluppo e la fabbricazione dei vostri prodotti medicali.

Laser a impulsi brevi

I laser a impulsi brevi presentano una durata degli impulsi nel range dei nanosecondi e sono impiegabili in numerosi processi lavorativi nell'industria. Vi offrono una flessibilità senza pari per operazioni come saldatura, taglio, foratura, marcatura, ablazione o pulizia.

Laser a impulsi ultracorti

Che sia per la strutturazione, il taglio, la foratura o l'asportazione di materiale, i laser a impulsi ultracorti costituiscono uno strumento essenziale per la microlavorazione nella tecnica medicale. Una delle loro caratteristiche più significative è che non trasmettono quasi per niente calore al materiale (lavorazione a freddo).

Sistemi ad assi multipli automatizzati

Nella produzione 3D vengono spesso utilizzati i sistemi ad assi multipli automatizzati per taglio, saldatura o trattamento di superfici, e questi possono essere combinati e configurati con laser a fibra, laser a disco e laser a impulsi ultracorti.

Laser di marcatura

Trovate il laser di marcatura perfetto per i vostri requisiti: basta rispondere ad alcune domande sulla vostra applicazione e la nostra funzione di ricerca prodotto vi mostrerà qual è il laser di marcatura giusto per voi.

Sistema a sensori e software

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