Pelado de cables con láser para ensamblaje de dispositivos médicos

El pelado de cables con láser permite lograr precisión incluso en los cables más pequeños, como este cable de catéter. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Los cables planos microcoaxiales, como los que se utilizan en las máquinas de ultrasonido, tienen pequeños alambres flexibles que resultan difíciles para los métodos de pelado tradicionales. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

El pelado de cables por láser fue desarrollado por la NASA en la década de 1970 como parte del programa del transbordador espacial. La tecnología hizo posible utilizar cables de menor tamaño con aislamientos más delgados, sin riesgo de daños que pueden causar los métodos tradicionales de pelado de cables mecánicos.

La tecnología de pelado de cables por láser se comercializó en la década de 1990, inicialmente para su uso en aplicaciones aeroespaciales y de defensa. El pelado de cables por láser creció significativamente cuando se disparó el mercado de la electrónica de consumo. Los láseres se convirtieron en la única forma de pelar los diminutos cables de datos que se encuentran en las computadoras portátiles, teléfonos móviles y otros productos electrónicos de consumo. Otra gran industria que ha adoptado métodos de pelado de cables con láser, y con razón, es la fabricación de dispositivos médicos de alta gama.

El uso de luz láser para eliminar capas de aislamiento o revestimiento de cables eléctricos, catéteres y otros componentes de dispositivos médicos es ahora la norma, ya que el uso de un proceso de extracción por láser ofrece muchos beneficios. Lo más significativo es la calidad altamente repetible inherente al proceso. Cuando se utiliza un láser de CO2 para pelar un aislamiento de polímero, de un conductor de alambre, por ejemplo, el aislamiento absorbe fácilmente la energía del láser, pero el conductor metálico subyacente la refleja en gran medida. Dado que el conductor refleja la luz láser, no existe riesgo de daños durante el proceso de pelado. Con el pelado por láser, no hay límites en cuanto al tamaño del cable que se puede pelar. Además, no importa el tamaño del cable, no hay riesgo de dañar el conductor.

Otro beneficio es que las máquinas peladoras láser pueden pelar cintas redondas, deformes, planas o cualquier otra forma de alambre o cable. Las geometrías de extracción incluyen extracción de extremos, extracción de ventanas, corte o ablación de área completa. El proceso es fácil de usar. No hay que cambiar cuchillas ni reemplazar consumibles, a diferencia de los métodos de extracción mecánicos. El proceso es sin contacto, por lo que no hay elementos de mantenimiento ni desgaste que deban reemplazarse con frecuencia.

Las máquinas peladoras láser también son versátiles. Hay muchos tipos diferentes de láser en el mercado y cada uno tiene una longitud de onda diferente. La idea es seleccionar un láser con una longitud de onda y potencia que sea fácilmente absorbida por la capa de recubrimiento exterior pero que se refleje fuertemente en la capa subyacente.

Los decapadores láser se pueden utilizar en un proceso semiautomático en el que el operador presenta el material que se va a decapar a la máquina. Esto generalmente se usa para pelar extremos y se puede usar para extremos individuales o un lote a la vez. Además, el decapador láser también se puede integrar completamente con una máquina de corte y desforre posterior para medir, cortar y desforrar en un proceso totalmente automático.

En la fabricación de dispositivos médicos, es importante seleccionar y procesar adecuadamente los alambres y cables correctos. En algunos casos, puede marcar la diferencia entre la vida y la muerte de un paciente. El pelado de cables con láser puede garantizar un procesamiento de mayor calidad para varias aplicaciones médicas.

El cableado del catéter se utiliza para guiar una sonda o dispositivo médico a la ubicación específica del tejido. Se imponen las mayores exigencias a la reducción del tamaño del cableado para mejorar la maniobrabilidad y aumentar la funcionalidad. Las aplicaciones típicas incluyen la ablación por radiofrecuencia donde el catéter lleva múltiples conductores, varios termopares y la señal de ablación de RF. Este fino cableado tiende a fabricarse utilizando esmalte, como poliimida, revestimientos o fluoropolímeros biocompatibles.

Los cables más pequeños utilizados en los catéteres pueden mellarse fácilmente cuando se utilizan métodos de extracción mecánicos tradicionales. Sin embargo, debido a que el conductor reflejará el láser, el pelado de cables con láser garantiza un pelado completamente libre de mellas.

Los electrodos de marcapasos son flexibles y tienen forma de resorte. Estos electrodos plantean desafíos especiales para la ablación con láser debido a sus recubrimientos de fluoropolímero y su sensibilidad al calor durante el procesamiento. Esos desafíos se pueden superar seleccionando el láser y la técnica de procesamiento adecuados, lo que hace que el decapado con láser sea una opción viable.

Las herramientas eléctricas médicas, como los taladros utilizados en cirugía cerebral, requieren los más altos niveles de calidad y confiabilidad. Se utilizan láseres para quitar el esmalte del cableado utilizado en los devanados de motores de alto rendimiento. El cepillado y la abrasión mecánicos tradicionales de los devanados pueden introducir partículas peligrosas en el producto final. El decapado por láser ofrece una alternativa limpia.

Un hipotubo es un tubo metálico largo con características de microingeniería a lo largo de su longitud. Es un componente fundamental de los catéteres mínimamente invasivos, que se utilizan junto con globos y stents para abrir las arterias obstruidas. La porción de globo del catéter está unida a la cabeza del hipotubo. Estos tubos suelen estar recubiertos con un polímero, como PTFE, ETFE o un compuesto a base de nailon. Al fabricar un catéter, es necesario retirar parte del revestimiento extruido del tubo. La eliminación con láser está resultando más popular que los métodos más tradicionales basados ​​en cuchillas, principalmente debido a la capacidad de automatizar el proceso.

Los conductores individuales de pequeño calibre son muy comunes en los dispositivos médicos, ya sea que se encuentren en un dispositivo con catéter o en un implante coclear o un audífono. Con el pelado por láser, se pueden pelar cables tan pequeños como 50 AWG y más pequeños sin dañar el conductor.

Los cables planos microcoaxiales se encuentran en varios dispositivos médicos, como los escáneres de ultrasonido. Las señales de alta densidad y alta frecuencia deben transmitirse con el cableado más flexible posible. El pelado por láser garantiza resultados de calidad al pelar pequeños conductores en cintas microcoaxiales de alta densidad.

El mercado de fabricación de dispositivos médicos requiere procesos de alta calidad junto con sistemas de cableado complejos y delicados. El pelado de cables con láser puede afrontar muchos de los desafíos de la industria y seguirá siendo el método elegido a medida que sigan evolucionando los dispositivos médicos más pequeños y delicados.