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Lasermarkierter Herzschrittmacher
Dispositivos médicos ativos implantáveis (AIMDs)

Fabricação mais eficiente de AIMDs com tecnologia laser

A fabricação de dispositivos médicos implantáveis ​​é extremamente complicada, principalmente devido ao sistema eletrônico sensível interno. Nós mostramos como você pode usar a tecnologia laser para criar ligações elétricas estáveis ​​e cordões de solda herméticos que podem suportar altas cargas.

Quais são os desafios na fabricação de implantes médicos?

Os dispositivos médicos implantáveis, como marcapassos, são compostos por componentes muito pequenos e componentes elétricos sensíveis. No corpo humano, eles devem funcionar corretamente e não devem causar nenhum dano. Por isso, esses dispositivos estão sujeitos a uma infinidade de requisitos técnicos e, portanto, impõem altas exigências aos processos e sistemas de produção: como os componentes usados ​​são frequentemente muito delicados e as etapas de produção muito complexas, muitos fabricantes dependem do trabalho manual para a montagem dos implantes. Por um lado, isso é problemático porque está se tornando cada vez mais difícil encontrar funcionários qualificados. Por outro lado, isso dificulta a expansão da produção – especialmente no caso de instalações de produção adicionais. Os fabricantes também são obrigados a documentar todas as etapas de produção de forma compreensível. 

Como os dispositivos médicos implantáveis ​​são vitais para muitas pessoas, eles devem estar suficientemente disponíveis. Para garantir isso, os equipamentos de produção devem funcionar de forma confiável, ter apenas períodos de inatividade mínimos e permitir um serviço rápido (de manutenção) . Neste contexto, é cada vez mais importante que as capacidades de produção e a tecnologia possam ser expandidas modularmente com os componentes de sistema necessários, para que possam ser usadas ​​de forma flexível para vários produtos.

Exemplos de implantes ativos são marcapassos cardíacos, desfibriladores ou sensores neurais. Eles consistem em vários componentes (por exemplo, baterias, cabos ou circuitos de comutação) que são primeiro fabricados individualmente e depois montados. As caixas desses implantes devem ser hermeticamente vedadas para proteger os componentes eletrônicos sensíveis e também o corpo do paciente.

Quais vantagens a tecnologia laser oferece no desenvolvimento e fabricação de dispositivos médicos implantáveis?

Os sistemas laser oferecem uma solução para inúmeros desafios técnicos complexos e limitações no desenvolvimento e na produção de implantes ativos. Seu uso permite a soldagem 3D precisa e automatizada de tubos. Isso permite cumprir tolerâncias rígidas e combinar materiais inovadores, como vidro e cerâmica, nas caixas dos dispositivos. Os sistemas e aplicações laser oferecem claras vantagens em relação aos processos de soldagem convencionais quando se trata de produzir ligações elétricas sem perdas e cordões de solda estáveis ​​e herméticas, que ao mesmo tempo podem suportar altas cargas mecânicas.

Lasers garantem a esterilidade e biocompatibilidade

Os lasers podem processar materiais biocompatíveis de maneira ideal. Além disso, eles criam cordões lisos e estruturas de superfície não porosas, às quais os germes não podem aderir. Isso torna mais fácil manter os dispositivos médicos esterilizados. 

Lasers atingem vedação hermética

Os cordões de solda são herméticos. Portanto, pontos com vazamentos em implantes são excluídos. Isso protege tanto os componentes internos do dispositivo quanto a saúde do paciente.

Lasers criam conexões elétricas sem perdas

A vida dos pacientes muitas vezes depende do bom funcionamento dos dispositivos implantáveis. A soldagem por pulsos a laser oferece conexões elétricas estáveis ​​e sem perdas, que atendem aos requisitos de alta qualidade de produtos médicos.

Lasers oferecem uma vantagem de qualidade

Os sistemas laser inovadores da TRUMPF abrangem inúmeras funções para garantia de qualidade na tecnologia médica, por ex., sensores para o monitoramento de processo e inspeção visual da geometria, sistemas de autoaprendizagem e inteligência artificial.

Como você pode usar lasers na fabricação de implantes ativos?

Soldagem por contato de eletrodos (bateria)

A soldagem a laser pode ser usada para garantir ligações elétricas sem perdas dentro de uma área de contato especificada.

É possível controlar as frequências e intensidades de repetições de pulsos, o que permite a soldagem a laser com pouco calor e a união de praticamente todos os materiais metálicos. Isso é particularmente relevante para placas de circuito impresso flexíveis em desfibriladores e marcapassos ou para conectar sistemas de sensores sensíveis. Estes cordões de solda conseguem suportar cargas mecânicas elevadas.

Soldagem por condução térmica estanque a gás de caixas AIMD

Os implantes ativos são soldados com baixa geração de calor para que os materiais sensíveis internos não sejam danificados. Isso porque, devido ao seu design especial, quanto menores e mais complexos, os sensores ou componentes plásticos costumam estar muito próximos da área de soldagem dos implantes. 

A vantagem dos cordões de solda a laser é que eles são muito finos, lisos e possuem superfícies higiênicas e não porosas. Eles também são estanques hermeticamente, de modo que tanto o paciente quanto os componentes internos do dispositivo fiquem protegidos após o implante.

Corte a laser de cabos de múltiplas hélices

No corte de cabos de múltiplas hélices, o laser garante que o revestimento das bobinas individuais permaneça intacto. Dependendo dos requisitos, a geometria pode ser cortada no tamanho usando cortes radiais, axiais, escalonados ou em ângulo reto, a fim de prepará-la para processamento posterior – por exemplo, para soldagem a laser de extremidades de cabos. 

Com esta tecnologia, não há aparas que possam danificar o isolamento. Além disso, não ocorre geração de calor nem desgaste. O processo é automatizado. Por isso, ele demora menos tempo e requer menos retrabalho em comparação com os métodos de fabricação convencionais.

Estruturação e ablação a laser como preparação de superfícies

Com a tecnologia laser, você pode preparar componentes de dispositivos médicos para colagem, estruturando suas superfícies. Dessa maneira é possível, por exemplo, otimizar a rugosidade das cabeças dos eletrodos usando o laser, para que tenham uma aderência perfeita quando coladas.

O laser também permite limpar superfíciesremover revestimentos e remover saliências – por exemplo  ETFE, PTFE, PFA, poliuretano ou parileno em trocadores de calor ou caixas de dispositivos.

Soldagem de pontos a laser de componentes

Um eletrodo ou tubo geralmente é composto por várias peças. Essas peças individuais podem ser fixadas na posição correta uma em relação à outra com pontos de solda antes da soldagem do conjunto.

Somente através deste processo de montagem você pode garantir tolerâncias geométricas estreitas sem distorções. Além disso, isso também simplifica a montagem, pois as peças ficam unidas sem aplicar muita força.

Ablação a laser para reduzir espessuras de paredes

Através da ablação a laser, você pode reduzir a espessura da parede em tubos de polímero para obter maior flexibilidade local e, portanto, as melhores taxas de fluxo possíveis.

Áreas típicas de aplicação são tubos de vários lúmens para cateteres e endoscópios.

Marcação a laser de números de série

A inovadora marcação a laser garante marcações de alto contraste, permanentes e não corrosivas, fáceis de ler nos mais diversos materiais.

Isso permite anexar números de lote consecutivos e designações de séries em peças e dispositivos individuais, a fim de poder identificá-los e rastreá-los com mais rapidez e facilidade na produção e na logística.

Criação de padrões individuais

Quando componentes do dispositivo exigem padrões especiais, é comum realizar o puncionamento ou corte através de processos químicos. Estes processos são muito exigentes do ponto de vista técnico e envolvem muito tempo e dinheiro.

O processamento de micromateriais a laser e a ablação a laser representam uma alternativa eficiente que fornece resultados precisos de forma confiável. Nada mais é necessário para o corte a laser do que uma alteração do programa no software de comando. Em seguida, você pode executar com rapidez e precisão quantas repetições quiser com a mais alta qualidade.

Aplicações laser na área de sistemas eletrônicos

O laser oferece a máxima liberdade de geometria ao cortar sensores com materiais de suporte de polímero, como placas de circuito impresso flexíveis (PCBs). Somente essa flexibilidade permite dobrar placas de circuito impresso e colocá-las em caixas pequenas e compactas, como o sistema eletrônico do marcapasso ou os sistemas de câmeras e sensores dos endoscópios flexíveis. O mesmo laser que é usado aqui para cortar também pode ser usado, entre outras coisas, para a marcação a laser de números de série.

Descubra como nosso cliente Miethke fabrica seus implantes neurocirúrgicos com lasers da TRUMPF

Quando se deseja atingir a melhor qualidade, então é preciso adquirir boa qualidade para conseguir chegar ao objetivo. E por isso viemos diretamente para a TRUMPF.

Jörg Knebel
Gerente de departamento de gestão de qualidade, Christoph Miethke GmbH & Co. KG

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Laser de pulsos curtos

Os lasers de pulsos curtos têm uma duração do pulso na faixa de nanossegundos e podem ser usados ​​em diversos processos de trabalho na indústria. Eles oferecem flexibilidade incomparável para processos como soldagem, corte, perfuração, marcação, ablação ou limpeza.

Laser de pulsos ultracurtos

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Sistemas multieixos automatizados

Sistemas multieixos automatizados são frequentemente usados ​​na fabricação 3D para corte, soldagem ou tratamento de superfície. Esses sistemas podem ser combinados e configurados com lasers de fibra, lasers de discos e lasers de pulsos ultracurtos.

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