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Dec 28, 2023

El valor del procesamiento láser en la industria de dispositivos médicos

Jonathan Magee | 28 de julio de 2021 Del control del ritmo cardíaco a la neuromodulación

Jonathan Magee | 28 de julio de 2021

Desde el control del ritmo cardíaco hasta la neuromodulación y los implantes ortopédicos y auditivos, los sistemas de procesamiento de materiales por láser están desempeñando un papel fundamental en la producción de estos dispositivos que mejoran la vida. Estas son algunas de las aplicaciones ahora comunes de los sistemas de procesamiento láser utilizados en la fabricación de dispositivos médicos, y la base de aplicaciones se está expandiendo rápidamente. Incluso la base para productos completamente nuevos se ha centrado en la disponibilidad de la tecnología de sistemas de máquinas láser.

Los sistemas láser siempre han sido importantes para la industria de dispositivos médicos. Cuando se comercializó por primera vez en la década de 1970, la industria adoptó los láseres. Han evolucionado junto con los productos que son capaces de fabricar y han permitido diseños de productos médicos nuevos y mejorados. Por ejemplo, ahora estamos en la etapa de usar láseres de pulsos ultracortos que imparten una entrada de calor insignificante a las operaciones de mecanizado en dispositivos médicos.

Siga leyendo para ver los éxitos del procesamiento láser y ver qué más es posible.

En varias categorías críticas, las tecnologías láser marcan la diferencia. Por ejemplo, el control del ritmo cardíaco (CRM, por sus siglas en inglés) tiene como objetivo mejorar la calidad de vida de alguien con un corazón que a menudo late demasiado lento o pierde latidos. Se utilizan varios procesos láser industriales para producir dispositivos CRM, como soldadura láser con láseres de fibra pulsada para proporcionar un sello hermético en el cartucho del marcapasos, pelado de cables de los electrodos utilizados para el dispositivo con láseres de pulso corto y de conmutación Q, y marcado láser de Códigos UDI en el dispositivo con marcadores láser de fibra. Los marcapasos tienen componentes electrónicos sensibles al calor en su ensamblaje, y esta fue una de las razones por las que los sistemas láser se implementaron originalmente en su fabricación, ya que la transferencia neta de calor es insignificante o manejable con sistemas láser diseñados adecuadamente.

Los láseres también se prestan a la automatización, como su integración en un sistema de soldadura de guantera para evitar la oxidación de los marcapasos soldados. Antes del advenimiento de la tecnología de láser de fibra en la industria de dispositivos médicos a mediados de la década de 2000, estos dispositivos se fabricaban utilizando láseres de varilla de estado sólido heredados de finales de los 80 y principios de los 90.

La neuromodulación mediante dispositivos médicos se utiliza cada vez más para controlar los efectos de enfermedades como la enfermedad de Parkinson y el Temblor Esencial Benigno. Estos dispositivos revolucionarios se pueden implantar en el tejido cerebral o la médula espinal para mejorar la coordinación motora. Los electrodos están hechos de metales relativamente inertes que están recubiertos con plástico. Para revelar los electrodos, que posteriormente se incrustan en el cuerpo, los delicados cables hechos de materiales como el platino y el cobre se despojan con láser de sus cubiertas de fluoropolímero, a menudo PTFE, y otros polímeros como PET o poliimida.

Los sistemas láser utilizados para dicho procesamiento son diversos en cuanto a la calidad del borde requerida y el efecto deseado sobre el metal desnudo. La gran ventaja de los sistemas láser en estos procesos es lo bien que se pueden integrar en sistemas automatizados llave en mano para la fabricación, y el hecho de que no tocan ni imparten mucha fuerza mecánica a los cables que pueden tener un diámetro de hasta una milésima de pulgada. . Dicho procesamiento láser puede reemplazar los laboriosos procesos manuales realizados bajo un microscopio. A menudo, el láser es el mejor método disponible para el fabricante de dispositivos médicos, y esta es la razón por la que el personal de ingeniería de medtech considerará naturalmente un sistema láser como su primera idea de producción al desarrollar nuevos productos innovadores.

Durante muchos años, los implantes ortopédicos han sido marcados y grabados con láser, y algunos dispositivos están soldados con láser e impresos con láser en 3D a partir de polvos metálicos. La generación completa de ortoimplantes con láser ha llevado a la personalización masiva utilizando datos generados a partir de exploraciones de MRI. Los sistemas láser incluso pueden pulir áreas selectivas de los implantes metálicos hechos de materiales que tienen una rugosidad superficial menor que la superficie mecanizada CNC de 5 ejes original. Por el contrario, los sistemas de mecanizado por láser pueden estructurar ortoimplantes para proporcionar superficies para la adhesión celular. Se pueden producir diversas propiedades superficiales funcionales en la misma pieza.

El uso de la fabricación basada en láser es extenso en el sector ortodóncico y, junto con las interfaces de manejo de datos de pedidos, forman un sistema láser integrado que está directamente vinculado al sistema de verificación y pedido de productos. Esto proporciona trazabilidad y controles de calidad para cada pieza, y un registro de todo lo que tuvo lugar durante esa operación de procesamiento de materiales con láser, lo que elimina el riesgo y respalda la capacidad del fabricante para obtener un cumplimiento normativo rápido.

Corte láser de metales.

La instrumentación utilizada en los implantes ortodónticos también depende en gran medida del procesamiento láser, a través del corte láser de sierras para huesos, la soldadura de cartuchos de sierra y el marcado de escalas graduadas para la profundidad del corte quirúrgico.

Los sistemas de visión, como cámaras inteligentes con software auxiliar, están ampliamente integrados en los sistemas láser para proporcionar las comprobaciones necesarias durante el procesamiento para garantizar un producto perfecto. Muchos de los procesos utilizados en el negocio ortodóncico se basan en láser de fibra, pero todavía existen tecnologías de CO2 y más antiguas. Los fabricantes de dispositivos médicos tienden a buscar tecnologías con visión de futuro que les brinden ventajas competitivas y mejoren el cumplimiento normativo en los métodos de producción.

Se utiliza una tecnología de estructuración láser análoga en implantes cocleares mucho más pequeños para mejorar la sordera. Por lo general, los sistemas láser se pueden adaptar a la escala y el volumen de producción del producto con un retorno de la inversión rápido.

Hay muchos otros procesos que no se analizan aquí, desde el mecanizado de dispositivos de diagnóstico de análisis de microfluidos hasta el grabado y la estructuración de cerámicas y vidrios utilizados en dispositivos médicos, pasando por el corte de metales y plásticos para stents, hipotubos, bisturíes y soldadura de plásticos. Todos estos se han vuelto populares entre los grandes fabricantes de dispositivos médicos y sus contratistas.

Desde sus inicios, los sistemas láser han contribuido de manera importante a la creación exitosa de todos los tipos y tamaños de dispositivos médicos. Desde dispositivos quirúrgicos hasta dispositivos implantados, los láseres pueden garantizar que las piezas sean identificables, no corrosivas ni tóxicas. Gracias a su versatilidad y capacidad para procesar una amplia gama de materiales, los láseres pueden ofrecer procesos aún más rentables e innovadores a medida que las tecnologías médicas continúan su rápido avance. Estos avances ofrecerán beneficios a los ingenieros de diseño, así como a los profesionales de la salud al brindar oportunidades de vanguardia para mitigar los riesgos, garantizar el cumplimiento normativo y elevar la seguridad del paciente.

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