Ein Konsortium von Medizintechnikfirmen, Forschungsinstituten und Endanwendern stellte sich der Aufgabe, eine Filtermembran ohne Beschädigung in ein mehrteiliges Kunststoffgehäuse einzufügen. Erfahren Sie, wie mit Laserschweissen eine präzise und saubere Lösung gefunden werden konnte.
Präzise und saubere Verbindung von Kunststoffbauteilen
In medizintechnischen Anwendungen werden dünne Membranen für viele unterschiedliche Filteranwendungen verwendet. Die Filtermembranen müssen dazu meist auf einen Träger aufgebracht oder in ein Gehäuse fixiert werden, ohne dass die Funktionalität der Membran beeinträchtigt wird.
Ein Konsortium von Medizintechnikfirmen, Forschungsinstituten und Endanwendern stellte sich im Rahmen eines EU-Projektes dieser anspruchsvollen Aufgabe.
Kleben der Membran war nicht erwünscht wegen den involvierten Materialien, bedenken dass Klebstoff in die Membran fliessen kann und dem möglichen Kontakt des Klebstoffs zu der zu filtrierenden Flüssigkeit. Bei Ultraschallschweissen war die Gefahr zu gross mit den mechanischen Schwingungen die Membran zu beschädigen. Zusätzlich muss bei Ultraschallschweissen ein Steg abgeschmolzen werden, der zu Verunreinigung durch Partikel führen kann.
Mit Laserschweissen konnte eine Lösung gefunden werden wie alle 4 Kunststoffteile der Baugruppe miteinander dicht verschweisst werden können und die Membran ohne Beschädigung dazwischen fixiert wird.
Vorgehensweise
In einem ersten Schritt wird die Filtermembran zwischen Filterhalterplättchen eingelegt, die miteinander verschweisst werden. Durch die Strukturen in den Filterhalterplättchen kann sich die Flüssigkeit gleichmässig verteilen und die Filtermembran wird mechanisch einklemmt, die dann mit dem Schweissenprozess abgedichtet wird.
In einem zweiten Schritt werden die zuvor verbundenen Filterplättchen in den Deckel mit dem Flüssigkeitseinlass dicht eingeschweisst, so dass keine Flüssigkeit neben der Filtermembran vorbeifliessen kann.
Im dritten und letzten Schritt wird der Deckel mit Filterplättchen auf das Gehäuse aufgeschweisst wobei auch wieder eine dichte und feste Verbindung erzielt werden muss.
Für die Funktionsmuster wurde der Kunststoff noch nicht spezifisch für den Laser eingefärbt, sondern ein laserabsorbierender Farbstoff von Hand auf die Filterhalter respektive das Gehäuse aufgebracht. Für die Prototypen wird das Filterhalterplättchen 1 und das Gehäuse aus einem transparenten leicht bläulich eingefärbten Kunststoff gefertigt, das den Laser gut absorbiert fürs Schweissen und kompatibel zu medizintechnischen Anforderungen ist.
