Fluidik-Komponenten schweissen

Sensible Bauteile wie fluidführende Komponenten können präzise, dauerhaft, fest und vor allem kontaminationsfrei miteinander verschweisst werden.

Die Anwendungsgebiete sind dabei vielfältig, ob Gase oder Flüssigkeiten, Hauptsache die Schweissung ist dicht und genügt den Ansprüchen. Die verwendeten Laserschweissverfahren orientieren sich am Design der Bauteile sowie deren Produktionsanforderungen. Das Laserschweissen fluidischer Komponenten wird insbesondere den Anforderungen aus der Mikrofluidik gerecht. Hier müssen die Bereiche zwischen den fluidischen Kanälen hermetisch dicht geschweisst werden, ohne die Kanäle selber zu kontaminieren. Komplexe Strukturen mit langen Schweissnähten und variablen Flächen sind mit dem Maskenschweissen – einer Mischung aus Kontur- und Simultanschweissen – ideal schweissbar. Gegenüber dem Konturschweissen können die Schweisszeiten mit dieser Technik um ein Vielfaches reduziert werden. Auch im Vergleich zu anderen Fügeverfahren wie dem Kleben, werden beim Laserschweissen Produktionsschritte, Material- und Lagerkosten eingespart.

Fluidik-Komponenten mit weniger komplexen Schweissstrukturen werden häufig mit anderen Laserschweissverfahren wie dem Kontur- und dem Quasisimultanschweissen geschweisst. Vor allem, wenn während der Schweissung eine Prozesskontrolle möglich sein soll. Das Simultanschweissen wird seltener angewendet, hat aber seine Berechtigung in der Produktion von einfachen Schweissgeometrien wie z. B. einem Ring und in der Massenproduktion.

Gasanalyse-Systeme

Gasanalyse-Systeme zur Bestimmung der Elemente und deren Konzentrationen werden in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt.

Das Gas wird in eine Kassette geleitet, in der es in mehrere Kanäle zur Analyse aufgeteilt wird. Die Kanäle müssen hermetisch dicht geschlossen sein. Das kontaminationsfreie Laserschweissen ist hierbei ein idealer und schneller Schweissprozess, der sich in der Praxis bewährt hat. Eine Schweissnahtlänge von mehreren Metern kann in Sekunden geschweisst werden.

Medikamentendosierung

Das Laserschweissen von Kunststoffen ist ein sehr sauberes und zuverlässiges Verbindungsverfahren.

Die thermische und mechanische Belastung der Bauteile ist gegenüber anderen Schweissverfahren klein und daher sehr gut für die Medizinaltindustrie geeignet. Infusionspumpen sind nur eines von vielen Beispielen aus dieser Kategorie. Wichtig ist das hermetisch dichte Verschweissen der Kanäle, durch die die Medikamente transportiert werden, ohne diese zu kontaminieren.

Fluidische Systeme in der Automobilindustrie

In der Automobilindustrie ist das Laserschweissen von Kunststoffen ein Verfahren, das sich durch die grosse Zuverlässigkeit, konstante Schweissnähte zu erzeugen, etabliert hat.

Der Liquid Vapor Separator bietet sich in dem Zusammenhang als gutes Beispiel an. Er ist zwischen dem Tanksystem und einem Aktivkohlefilter verbaut und separiert flüssigen Kraftstoff von Dämpfen. Der Umwelt zuliebe wird der Kraftstoff zurück in den Tank geführt, während die Gase gefiltert in die Umwelt entweichen.

Blutanalyse in der Medizintechnik

Fluidische Komponenten werden auch in der Blutanalyse verwendet, um das Blut auf verschiedene Kanäle und Reservoirs aufzuteilen. Die fluidführenden Bereiche müssen definiert, voneinander getrennt und abgeschlossen sein. Die Bereiche zwischen den Kanälen und Reservoirs müssen daher dicht und gleichmässig gefügt werden.

Im Falle der dargestellten Kartusche wird vor dem Schweissen ein Absorber auf die Oberfläche der Bauteile aufgebracht. Dieser kann individuell aufgetragen werden und wandelt die eingebrachte Laserleistung nur lokal in Wärmeenergie um. Dadurch lassen sich auch zwei transparente Bauteile mit dem Laser schweissen.