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Können Ultraschallschweißgeräte die Herausforderungen der medizinischen Bearbeitung meistern?

Da die Ausrüstung immer komplexer wird, spielt Ultraschallschweißen eine immer wichtigere Rolle in der medizinischen Industrie, einschließlich weltweiter medizinischer Ausrüstung, einschließlich Ausrüstung zur Medikamentenverabreichung, orthopädischen chirurgischen Instrumenten, Thoraxdrainageschläuchen und Kathetern. Diese Geräte bestehen zunehmend aus kleineren, leichteren Kunststoffkomponenten und können weitere Komponenten enthalten, die zusätzliche Anforderungen an den Fügeprozess stellen. Obwohl traditionellere Befestigungsmethoden in Betracht gezogen werden können, stellen Verarbeiter fest, dass das Ultraschallschweißen offensichtliche Vorteile hat.

Um den hohen Standards der Medizinbranche gerecht zu werden, entwickeln Ultraschallschweißhersteller einzigartige Technologien, um alle Anforderungen an wiederholbare und konsistente Schweißnähte in diesen kleineren und komplexeren Systemen (einschließlich Reinraumtechnologie) zu erfüllen. Dies ist der zur Verifikation und Qualitätssicherung eingesetzten Erfassungssoftware zu verdanken, sodass höchste Schweißergebnisse, sorgfältig ausgewählte Werkzeugmaterialien und absolute Prozesskontrolle erreicht werden können.

Die wachsende Nachfrage nach schnelleren Lieferungen und hochkomplexen Schweißanwendungen hat dazu geführt, dass Schweißhersteller neue Kapazitäten aufbauen. Der Lieferant hat die Ultraschallwerkzeuge ins eigene Haus transferiert, um die volle Kontrolle über die Dokumentation, Tests und andere wichtige Programmfunktionen seiner medizinischen Kunden zu übernehmen.

Können Ultraschallschweißgeräte die Herausforderungen der medizinischen Bearbeitung meistern?

Das Desktop-Schweißgerät Electric Motion 20 kHz mit Generator und Steuerung von Rinco wird zum Schweißen medizinischer Stethoskope verwendet.

Zu den wichtigsten technischen Überlegungen zum Verbinden medizinischer Geräte gehören Materialien, Prozessparameter und Teilekonstruktion. Amorphe Materialien (wie ABS, PS und PC) lassen sich aufgrund ihrer Schmelzpunkteigenschaften oft leichter schweißen. Sie neigen dazu zu erweichen und erreichen allmählich den Glasübergang durch ihren starren Zustand, dann in einen gummiartigen Zustand und dann in einen echten geschmolzenen Zustand. Ihre Aushärtung erfolgt ebenfalls allmählich.

Gleichzeitig haben teilkristalline Materialien wie Nylon, PP und PE sehr hohe Schmelzpunkte und benötigen mehr Energie, um sie zu erreichen. Das Einfrieren ist genauso scharf.

Nach der Bestimmung der geeigneten Materialien müssen die Teile mit entsprechenden Verbindungen konstruiert werden. Zum Beispiel eine Scherfuge, die nach dem Schweißen zur hermetischen Abdichtung verwendet wird, oder ein einfacher Energielenker, der zwei Teile miteinander verbindet. Ultraschallschweißanbieter können das Design von Ultraschallwerkzeugen, die für die Anwendung geeignet sind, basierend auf den verwendeten Materialien und den Funktionen des Endprodukts bewerten.

Das Ultraschallschweißen heutiger komplexer medizinischer Geräte mit seinen vielen internen Komponenten und ergonomischen Designanforderungen (um dem Arzt oder Chirurgen ein angenehmes Gefühl zu geben) machen die Werkzeuge ebenfalls komplexer. Die Anwendung erfordert nicht nur den Zusammenbau von Teilen, sondern auch die entsprechende Ausgangsamplitude, um das Material zu schmelzen.

Problembehandlung

Die Abbildung zeigt ein typisches komplexes Ultraschallhorn, das aus einem großen weiblichen Horn und 13 verlängerten Hörnern (meist Verbundhörner genannt) besteht. Die Kontur des Dehnungspolsters wird gefräst, um den Details des Teils zu entsprechen, und jedes Dehnungspolster wird auf die richtige Position eingestellt, um einen korrekten Kontakt am Teil zu ermöglichen.

Bei der Verwendung dieses Hupentyps für medizinische Teile können viele Probleme bei der Fehlerbehebung auftreten:

▪ Ein häufiges Lautsprecherproblem ist die Markierung auf dem Teil, die von kleinen Kratzern bis hin zu Verfärbungen des Materials reicht. Die Teilekennzeichnung kann das Ergebnis von Änderungen der Formteilabmessungen oder der Zugabe von Additiven während des Formprozesses sein. Es wird empfohlen, dass der Verarbeiter die Teilegröße und die Formbedingungen überprüft.

▪ Ein weiteres Problem kann die Ausrichtung zwischen Bauteil und Lautsprecher sein. Bei allen Hörnern die Ausrichtung zwischen dem Horn und den Teilen und Armaturen ist kritisch. Wenn die Verlängerungsstangen der Verbundplatte nicht ausgerichtet sind, müssen Sie das Werkzeug möglicherweise neu ausrichten. Überprüfen Sie den Extender und nehmen Sie die entsprechenden Einstellungen vor.

▪Beschädigungen der Eckenoberfläche, die durch Abnutzung oder Beschädigung der Oberfläche verursacht werden, die die Vorrichtung ohne Teile berührt, können ebenfalls zu Markierungen oder zum Versagen von Komponenten führen. Unbeschichtete (rohe) Aluminiumhörner setzen Aluminiumoxid frei und hinterlassen schwarze Rückstände auf dem Teil, was bei weißen und hellen Teilen am häufigsten vorkommt. Dies kann durch Galvanisieren oder Hartschicht-Anodisierung von Aluminium-Eckchrom gelöst werden, um die Oxidation von Aluminium zu stoppen.

Lösen Sie das Geräuschproblem

Unter normalen Umständen kann die Hupe eine Zeit lang normal funktionieren, kann jedoch langsam hohe Geräusche erzeugen. Jetzt ist es vielleicht an der Zeit, die Komponenten aus Wandler, Booster und Horn zu überprüfen. Das Entladen des Stapels und jeder Komponente ist der Ausgangspunkt.

Der Stapelaufbau (von r nach l) besteht aus einem Wandler, der elektrische Energie vom Generator aufnimmt und in mechanische Bewegung umwandelt: einem Kompressor (Zwischenteil), der die mechanische Bewegung des Wandlers regelt. Und das auf die Anwendung zugeschnittene Ultraschallhorn.

Schauen Sie sich als nächstes die passenden Bolzen (Gewindestangen zwischen den einzelnen Komponenten) an, um zu sehen, ob sie locker oder gebrochen sind. Sie können herausgenommen und mit Alkohol abgewischt und dann mit sauberer, trockener Druckluft abgeblasen werden. Es wird auch empfohlen, zum Reinigen der Bolzenlöcher Reinigungsalkohol und Nylonbürsten zu verwenden. Die Gegenlauffläche kann auch mit sauberer trockener Luft abgeblasen werden. Wenn eine der Passflächen Spuren oder kleine Kratzer aufweist, können Sie nasses/trockenes Papier mit 600er Körnung zum leichten Schleifen verwenden. Denken Sie daran, leicht zu schleifen, um Risse zu vermeiden und die Passflächen parallel zu machen. Im Extremfall kann es erforderlich sein, die Passfläche zu bearbeiten.

Geräuschprobleme können auch mit gestapelten Komponenten zusammenhängen, die nicht mit dem vom Hersteller angegebenen Drehmoment angezogen werden. Lose Stapelkomponenten oder zu fest angezogene Komponenten können Geräuschprobleme verursachen. Wenn der Lärm vom Schweißgerät erzeugt wird und der Bediener sich unwohl fühlt, wird empfohlen, eine Schallschutzhaube zu verwenden. Geräuschprobleme treten häufig bei größeren Teilen und bei Anwendungen auf, bei denen Messingeinsätze mit Ultraschall in Kunststoffgehäuse eingesetzt werden.

Wenn der Generator einen Hornfehler oder einen Frequenzfehler erzeugt, überprüfen Sie bitte auf lose Stapelkomponenten oder Schäden an den Bolzen. Befindet sich das Horn in der ursprünglichen Position (ohne die Teile zu berühren), prüfen Sie bitte, ob die Ultraschallprüfung durchgeführt werden kann. Drücken Sie in diesem Fall den Testknopf am Generator, um zu sehen, ob die Hupe in der Luft läuft. Wenn nicht, zerlegen Sie die Stapelbaugruppe und versuchen Sie es erneut. Wenn der Generator während des Ultraschalltests erneut ausfällt, versuchen Sie es mit einem Ersatzlautsprecher und prüfen Sie, ob sich das Problem von selbst löst. Andernfalls kann das Problem im Umrichter oder Booster liegen.

Wenn die Ersatzhupe gültig ist, sollte die Originalhupe auf Risse oder Beschädigungen überprüft werden. Risse sind manchmal leicht zu finden, während andere Risse im Inneren auftreten können. Wenn die Hupe nicht funktioniert und keine Risse vorhanden sind, muss die Hupe mit einem Hornanalysator weiter getestet werden. Der Hornanalysator kann besser beurteilen, ob das Horn gebrochen ist. Zum Beispiel beweist ein 20 kHz Horn mit 19,750 Hz, dass das Horn gebrochen ist. Eine andere Möglichkeit, ein gebrochenes Horn zu diagnostizieren, besteht darin, ein chemisches und ein Farbstoffsystem zu verwenden.

Überhitzung lösen

Verschmutzte Lautsprecher, schlechte Teilematerialien oder das Lautsprecherdesign können zu Hitzestau führen. Der größte Teil des Problems des Wärmestaus ist auf die Geschwindigkeit der Anwendung zurückzuführen, da die Ultraschallbehandlung auf Reibung basiert, die Wärme erzeugt und den Kunststoff zum Schmelzen und Verkleben bringt. Der Wechsel zu fehlerverzeihenderen Materialien kann die Hitzeentwicklung reduzieren. Sie können auch über ein neues Lautsprecherdesign nachdenken.

Eine zunehmende Kühlung kann in der Regel das Hitzeproblem lösen. Saubere, trockene Druckluft kann auf die Schornsteinoberfläche und die Anschlussfugen der Schornsteinbaugruppe geblasen werden. Im Allgemeinen reichen nur 3-5 psi Druckluft aus, um die Hitze im Horn und im Schornstein zu reduzieren. Denken Sie daran, wenn das Hitzeproblem nach einiger Zeit nicht behoben wird, es sich auf den Wechselrichter ausbreitet und schließlich zu Fehlfunktionen der internen Komponenten führt. Eine gute Faustregel für die Luftkühlung: Befindet sich der Schweißkopf in seiner ursprünglichen Position, ist der Ultraschall ausgeschaltet (Ende des Schweißzyklus), und Sie können den Schweißkopf nicht mit den Händen halten, müssen Sie luftkühlen es. Unter bestimmten extremen Bedingungen kann Kaltluft verwendet werden.

Auch eine unsachgemäße Nacharbeit des Schweißkopfes kann viele verschiedene Probleme verursachen. Wenn das Horn bearbeitet wurde, um abgenutzte Oberflächen zu reparieren oder durch den Austausch von Teilen leicht modifiziert wurde, ist es sehr wichtig, die richtige Ausrüstung für die Hornabtastung zu haben. Jede Modifikation des Horns kann eine ungleichmäßige Amplitude auf der Oberfläche des Horns verursachen, wodurch die Betriebsfrequenz des Horns erhöht oder verringert wird. Diese Probleme können zu Fehlfunktionen des Schornsteins und anderer Komponenten des Schweißsystems führen. Es wird dringend empfohlen, dass der Hersteller Modifikationen und Nacharbeiten vornimmt, um geeignete Schritte zu unternehmen, um den normalen und effektiven Betrieb der Hupe zu gewährleisten.

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