Sichere Verbindung im Mikrometerbereich

Die Ing. Erich Pfeiffer GmbH aus Radolfzell liefert Applikationssysteme für Flüssigkeiten und Fluide – auch für Medikamente, die genau dosiert werden müssen und eine hohe Produktstabilität erfordern. Bei hohen technischen Anforderungen an das Endprodukt gewinnen die technische Anforderungen an den Produktionsprozess zunehmend an Bedeutung. Das gilt insbesondere für Bauteile, die für die Dosierung zuständig sind. Sie müssen die physikalischen Eigenschaften, wie Viskosität und Oberflächenspannung, der zu applizierenden Flüssigkeiten berücksichtigen, um die beabsichtigten Wirkstoffmengen zu befördern.

Kernstück ist eine mikrofluidische Struktur. Diese Struktur speichert eine exakte Flüssigkeitsmenge und gibt sie bei Bedarf wieder frei – genau dosiert auf wenige Mikroliter. Dieses Bauteil erfordert exakte Kanalquerschnitte – beim Verschließen der Kanalgeometrie sind weder Materialaustrieb, Partikel noch Fremdstoffe tolerierbar. Damit entfallen das Kleben und viele Schweißverfahren. Das Laser-Durchstrahlschweißen von LPKF verbindet einen für die Laserstrahlung transparenten Werkstoff mit einem absorbierenden. Der Laserstrahl wird durch das lasertransparente Formteil hindurch auf den absorbierenden Fügepartner fokussiert, wodurch dieser oberflächlich aufschmilzt. Das mit einer definierten Kraft angepresste durchlässige Bauteil wird durch Wärmeleitung ebenfalls plastifiziert – eine sichere, stoffschlüssige Verbindung entsteht. Das Schweißsystem LQ-Vario MF des Laserspezialisten aus Erlangen basiert auf der neuen Systemlinie LQ-Vario und ist speziell für die Anforderungen der Mikrofluidik konzipiert. Sie findet in industriellen Produktionsumgebungen oder im Reinraumbereich Platz und benötigt nur eine geringe Stellfläche. LPKF setzt einen Faserlaser für eine Zehntelmillimeter-feine Schweißkontur ein, um die geforderte Präzision bei den Schweißgeometrien zu gewährleisten.

Schon bei der Produktion sorgt das System mit einer Pyrometerkontrolle und Fügewegüberwachung für fehlerfreie, absolut dichte Schweißnähte. Der Laser schweißt beliebige Konturen, die feinen Kanalquerschnitte bleiben unangetastet. Teure Werkzeuge oder Zuschlagstoffe sind nicht erforderlich, und für eine Änderung der Schweißkontur genügt das Laden einer anderen Layoutdatei. Dies sind Eigenschaften, mit denen sich das System für die Mikrofluidik besonders empfiehlt. Das Laserschweißen hat seine Eignung in der Medizinproduktion bis zur höchsten Risikoklasse III, beispielsweise bei Herzkathetern, unter Beweis gestellt und lässt sich problemlos in Reinraum-Umgebungen integrieren.

LPKF hat bereis umfangreiche Erfahrungen beim Laserschweißen von Medizinprodukten. Ein Anwendungszentrum in Erlangen unterstützt Kunden in konstruktiven Fragen und beim Prozessdesign.

Frank Brunnecker Leiter des Geschäftsbereichs Kunststoffschweißen der LPKF Laser & Electronics AG, Erlangen