El valor del procesamiento láser en la industria de dispositivos médicos

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 con láser desempeñan 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 tecnología de sistemas de máquinas láser.

Los sistemas láser siempre han sido importantes para la industria de dispositivos médicos. Cuando se comercializaron 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 utilizar láseres de pulsos ultracortos que imparten un aporte de calor insignificante a las operaciones de mecanizado de dispositivos médicos.

Continúe leyendo para repasar 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) tiene como objetivo mejorar la calidad de vida de alguien cuyo corazón a menudo late demasiado lento o pierde latidos. Se utilizan varios procesos láser industriales para producir dispositivos CRM, como la soldadura láser con láseres de fibra pulsada para proporcionar un sello hermético en el cartucho del marcapasos, el pelado de cables de los electrodos utilizados para el dispositivo con láseres de pulsación corta y de conmutación q, y el 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 originalmente se implementaron sistemas láser 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 con guantera para evitar la oxidación de los marcapasos soldados. Antes de la llegada de la tecnología láser de fibra a la industria de dispositivos médicos a mediados de la década de 2000, estos dispositivos se fabricaban utilizando láseres de varillas 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 afecciones como la enfermedad de Parkinson y el temblor esencial benigno. Estos dispositivos revolucionarios se pueden implantar en el tejido cerebral o en la médula espinal para mejorar la coordinación motora. Los electrodos están hechos de metales relativamente inertes recubiertos de plástico. Para revelar los electrodos, que posteriormente se incrustan en el cuerpo, los delicados cables hechos de materiales como platino y 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 este tipo de procesamiento varían en cuanto a la calidad de los cantos requerida y al 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. . Este procesamiento láser puede sustituir a los laboriosos procesos manuales realizados bajo un microscopio. A menudo ocurre que 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 tecnología médica buscará naturalmente un sistema láser como su primera idea de producción al desarrollar nuevos productos innovadores.

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

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

Corte por láser de metal.

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

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

Se utiliza una tecnología de estructuración láser análoga en implantes cocleares mucho más pequeños para mejorar la sordera. Los sistemas láser generalmente se pueden adaptar a la escala y al volumen de producción del producto con un rápido retorno de la inversión.

Hay muchos otros procesos que no se analizan aquí, desde el mecanizado de dispositivos de diagnóstico con ensayos de microfluidos hasta el grabado y estructuración de cerámicas y vidrios utilizados en dispositivos médicos, pasando por el corte de metales y plásticos para stents, hipotubos, bisturíes quirúrgicos y la soldadura de plásticos. Todos ellos 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 todo tipo y tamaño 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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