Pelado de cables por láser para ensamblaje de dispositivos médicos

El pelado de cables con láser permite 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 cables flexibles que resultan difíciles para los métodos de pelado tradicionales. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

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

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 explotó 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 por una buena 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 para dispositivos médicos es ahora la norma, ya que existen muchos beneficios al usar un proceso de pelado con láser. El más significativo es la calidad altamente repetible que es inherente al proceso. Cuando se utiliza un láser de CO2 para pelar aislamiento de polímero, por ejemplo, de un conductor de alambre, la energía del láser es fácilmente absorbida por el aislamiento pero altamente reflejada por el conductor de metal subyacente. Dado que el conductor refleja la luz del láser, no hay riesgo de daños durante el proceso de pelado. Con el pelado por láser, no hay límites sobre qué tan pequeño se puede pelar un cable. Además, sin importar el tamaño del cable, no hay riesgo de dañar el conductor.

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

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

Los pelacables láser se pueden utilizar en un proceso semiautomático en el que el operador presenta el material a pelar a la máquina. Esto se usa típicamente para pelar extremos y se puede usar para extremos individuales o un lote a la vez. Además, la desforradora 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 ser 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. Las exigencias más altas están puestas en la reducción del tamaño del cableado para mejorar la maniobrabilidad y aumentar la funcionalidad. Las aplicaciones típicas incluyen la ablación por radiofrecuencia en la que el catéter lleva múltiples conductores, varios termopares y la señal de ablación por RF. Este cableado fino tiende a fabricarse con esmalte, como poliimida, recubrimientos o fluoropolímeros biocompatibles.

Los alambres más pequeños que se usan en los catéteres se pueden mellar fácilmente cuando se usan los métodos tradicionales de pelado mecánico. Sin embargo, debido a que el conductor reflejará el láser, el pelado de cables con láser garantiza una tira completamente libre de muescas.

Los electrodos de marcapasos son flexibles y tienen forma de resorte. Estos electrodos presentan 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. Los láseres se utilizan para pelar el esmalte del cableado utilizado en los devanados de los motores de alto rendimiento. El cepillado mecánico tradicional y la abrasión de los devanados pueden introducir partículas peligrosas en el producto final. El decapado con láser ofrece una alternativa limpia.

Un hipotubo es un tubo largo de metal con características de microingeniería a lo largo de su longitud. Es un componente fundamental de los catéteres mínimamente invasivos, que se utilizan junto con balones y stents para abrir 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 eliminar parte del revestimiento extruido del tubo. La eliminación con láser está demostrando ser popular frente a los métodos más tradicionales basados ​​en cuchillas, principalmente debido a la capacidad de automatizar el proceso.

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

Los cables de cinta microcoaxiales planos 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 superar muchos de los desafíos de la industria y seguirá siendo el método de elección a medida que los dispositivos médicos más pequeños y delicados sigan evolucionando.