医疗设备焊接是一个重要的生产步骤，需要确保各产品零部件在产品预期寿命内牢固、无缝地连接。电阻焊和激光焊是这一领域最常用的两种技术。激光加工具有精度高、加工灵活、节能环保、安全清洁、加工表面质量优异、减少或无需后处理等诸多优势，因而能够成为医疗器械加工的理想解决方案。以下是人们在选择某一焊接方法之前应考虑的因素，选择某一焊接方法之前，人们需要考虑若干因素。
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陶瓷材质设备激光焊创新
陶瓷兼具生物相容性和抗碎性，在医疗设备领域尤受关注。这些特性让它们非常适合生物医学植入物等应用。但直到最近，陶瓷焊接一直是项艰巨的挑战，因为传统焊接方法需将工件放入加热炉里并暴露在高温下，导致开裂。
值得欣喜的是，一个研究小组设计了一种使用激光焊连接陶瓷的工艺方法，且无需加热熔炉。参与激光焊连接陶瓷件的成员表示，在这一创新之前，始终无法将电子器件嵌入陶瓷——因为高温会导致后者损毁。
2022医疗器械展Medtec China 了解到这种新焊接方法被称为超快脉冲激光焊接。该方法将一系列短激光脉冲对准两个陶瓷部件之间的区域，通过激光脉冲形成局部熔化，从而使两块陶瓷连接到一起。但研究人员必须在几个方面进行优化——如每个脉冲的持续强度和时间。
研究人员证实，聚焦能量将能够只加热陶瓷的必要位置，从而在不损坏脆弱的嵌入式电子器件的情况下，将陶瓷件连接到一起。这项研究凸显了在选择电阻焊或用激光焊连接材料时，考虑医疗设备所用材料类型的重要性。
另一种与陶瓷相关的焊接方法是电阻钎焊。这是一种电阻焊，但涉及到金属与陶瓷的融合，与上述研究人员的焊接方法略有不同。无论如何，对于所有涉及焊接的医疗设备产品，了解所用材料对于优化结果至关重要。
两种方法均可满足电池焊接需求
成功的医疗设备焊接需要仔细考虑许多看似微小的方面。只有融合这些细节才能实现积极的结果。其中之一是焊接电缆的载流量，或者说线路能够安全传输而不会过热或中断的最大电流。研发医疗设备的工程团队还必须考虑焊接与产品的电池电量的关系。
过去的40多年里，人们一直依靠电阻焊将与电池相关组件装入医疗设备中。在此期间，制造商已经从许多改进中获益，包括提高焊接质量和提供额外选择的改进。
然而，激光焊接也是一种选择，并且由于可以将激光源聚焦到极小的直径，因此通常是首选。这也是一种非接触式、非消耗性的焊接方法。要记住的一点是，激光焊接是一种上世纪80年代中期推出的较新的技术。因此，偏好最成熟的医疗设备焊接方案的决策者可能会选择非激光焊接。
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数字孪生可以对比电阻焊和激光焊
即使是在电阻焊和激光焊方面拥有丰富经验的人。有时也会发现很难抉择医疗设备项目焊接方法。幸运的是，数字孪生可以帮助填补空白，让他们在实际尝试一种焊接方法之前，事先虚拟再现预期的结果。
数字孪生与模拟不同，允许人们同时研究许多复杂的过程。医疗设备制造特别适合使用数字孪生，因为公司需要创新才能保持成功。它为制造商提供了一种相对安全的方式判断哪些东西有效/无效。
也许一家公司最初优先考虑通过电阻焊来制造设备。使用激光焊会提供更好的质量保证、更低的成本，或其他好处吗？数字孪生允许人们看到改变焊接方法的可能结果。虚拟化环境可以帮助他们了解他们可能尚未考虑过的利弊。
对于金属加工厂来说，投资数字孪生技术越来越普遍。通过这样做，这些加工厂的人员可以测试不同的焊接方法，而无需将时间和金钱投入到可能成为现实失败的方法中。数字孪生并不能防止出错，但可以降低出错的可能性。
在一个案例中，研究人员开发了一种数字孪生体，以研究和提高协作机器人焊接的安全性。由于这是相对较新的焊接选择，首先在数字领域试错的能力可以避免出现危险或代价高昂的后果。然而，它也可以帮助人们确定对于特定的医疗设备或应用，电阻焊或激光焊哪种更好。
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所有医疗设备焊接案例都没有明确的答案
做好医疗设备焊接需要仔细考虑并关注所有方面。非要说激光焊接最好，或者应该主要优先考虑使用电阻焊，都是过于短视的。然而，当决策者充分了解与特定设备相关的所有细节或将使用该设备的患者的需求时，将有利于他们做出最明智的选择。
来源：Medtec医疗器械设计与制造