Soudage laser : la solution légère pour les composants médicaux

24 février 2023

14h00

Le secteur médical exige les plus hauts niveaux de qualité, de cohérence et de traçabilité dans tous les aspects de son fonctionnement quotidien. Ces mêmes normes strictes s'appliquent également aux processus de fabrication utilisés pour produire les dispositifs médicaux, les implants et les instruments requis dans le cadre des programmes de traitement des patients. Comme on pourrait l’imaginer, la réalisation de ces spécifications rigoureuses nécessite des technologies de pointe capables d’exécuter des processus de précision de manière cohérente avec les plus hauts niveaux de qualité.

La puissance, la flexibilité, la précision et les performances du laser sont les attributs clés qui ont joué un rôle déterminant dans l'adoption de la technologie dans un large éventail d'applications liées au secteur médical. Il existe un nombre croissant d'applications dans lesquelles des composants et des dispositifs métalliques nécessitent un assemblage, et le soudage au laser est désormais bien établi comme procédé de choix pour de nombreux fabricants. Les lasers sont capables d'assembler avec précision des éléments individuels pour créer une liaison structurelle ou pour générer un joint hermétique si nécessaire pour éviter les fuites ou les pénétrations, et même des pièces extrêmement petites peuvent être soudées avec un haut niveau de précision.

La capacité de contrôler avec précision l’énergie laser permet de souder des métaux ayant des températures de fusion élevées ou une conductivité thermique élevée. De plus, des matériaux qui seraient autrement difficiles, voire impossibles à souder par d'autres moyens, peuvent souvent être assemblés avec succès à l'aide d'un laser.

En tant que distributeur du laser ALPHA au Royaume-Uni et en Irlande, TLM Laser, basé à Bromsgrove, propose une gamme complète de technologies de soudage laser, comme l'explique le directeur de la société Andy Toms : « Avec un choix de lasers à fibre et de lasers Nd:YAG disponibles, nous sommes en mesure de recommander la meilleure solution pour toute application spécifique de soudage laser sur des pièces liées au secteur médical. Les lasers fournissent un apport d'énergie précis, ce qui entraîne moins de chaleur, ce qui empêche la distorsion des composants à assembler. Le processus fournit également une surface lisse et sans oxyde et un joint mince sur les joints soudés bout à bout, les soudures par chevauchement ou les soudures d'angle. Un autre avantage est que le préchauffage du matériau n’est généralement pas nécessaire.

Tels ont été le succès et la croissance ultérieure du processus de soudage laser dans le secteur, ALPHA Laser a lancé le nouveau système de soudage laser AL Q. Celui-ci a été développé pour les environnements de production de haute qualité et de spécifications élevées que l'on trouve dans le secteur médical. Ce système laser fermé de classe 1 est disponible avec un choix de lasers à fibre de 450 W ou 600 W, avec des modules refroidis par eau ou par air. Le système comprend une porte à commande électrique avec une fenêtre de sécurité laser, et le système a été conçu pour un fonctionnement ergonomique tout en assise. En plus du fonctionnement standard sur 3 axes (XYZ), une unité de rotation inclinable en option est disponible. Celui-ci peut être contrôlé manuellement via un joystick, de manière semi-automatique ou entièrement automatique.

Lors du soudage au laser, le faisceau est focalisé sur un petit point de 0,2 à 2 mm par l'optique de focalisation. L’apport d’énergie au point focal est très élevé, ce qui fait fondre rapidement la surface du matériau. En fonction des exigences de soudage, le joint peut être réalisé avec ou sans différents métaux d'apport (fil). Un autre avantage du laser est la possibilité de fonctionner dans différents modes. Grâce au principe du mode pulsé, le bain de fusion se refroidit pendant les pauses d'impulsion, ce qui entraîne une pénétration moins profonde, moins de distorsion et un apport d'énergie global plus faible dans le matériau, ce qui est particulièrement important sur les composants minces.

Alternativement, lors du soudage en mode CW, un bain de fusion continu est le résultat. Cela permet d'obtenir une pénétration plus profonde de la soudure en utilisant des densités d'énergie élevées, une puissance moyenne élevée avec un petit diamètre de foyer. Le procédé de soudage par conduction thermique CW est également utilisé pour la constitution de matériaux et le soudage d'assemblage de matériaux de base sujets aux fissures, car le procédé, en fonction du matériau à assembler, permet d'obtenir un matériau de soudure très homogène sans microfissures.