Filigrane Kunststoff-Teile präzise mit Ultraschall schweißen

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co. KG

Eine spezielle Nahtgestaltung bündelt dabei die Ultraschallwellen in der Fügezone, ohne das Bauteil thermisch zu belasten. Die genutzten Nahtgestaltungen sind Schweißgeometrien mit Spitzen oder Kanten, die den Ort der Schmelzeinleitung genau definieren. Im Zuge der Prozessoptimierung wird das Schweißwerkzeug, auch Sonotrode genannt, zusätzlich außerhalb der Nahtgeometrien ausgefräst – diese Maßnahmen verbessert die Schalleinleitung, verhindert flächige Ankoppelung und daraus resultiert außerdem eine geringere mechanische Belastung für den Gegenpart, der eine Folie ist.

Um den Transport der Flüssigkeit in den sogenannten Waste-bereich des Testchips über die Kapillarwirkung zu gewährleisten, muss der Querschnitt des Reaktionskanals außerdem reproduzierbar gleichförmig sein. Die Komponenten sind mit einer Bemaßung von 1,5 mm Dicke beim Oberteil und 0,15 mm Dicke bei der Folie sehr filigran ausgeführt.

Moderne Biotechnologie erfordert ein sogenanntes Produktions-Logbuch

Die Verbindung von Ober- und Unterteil erfolgt durch Ultraschallverschweißen eines lediglich 0,1 mm hohen Energierichtungsgebers entlang der Mikrofluidik-Struktur. Es entsteht dabei ein Reaktionskanal mit den Abmessungen 30 mm × 2 mm × 0,1 mm, in welchem die DNA-Testschritte dann kapillargetrieben stattfinden. Ein weiterer Energierichtungsgeber verläuft um die Außenkontur des Oberteils herum. Mit ihm wird die Folie insgesamt besser fixiert. Im zuvor erwähnten Wastebereich befinden sich auch noch vier kleine Abstandsdome, die verhindern sollen, dass die Folie quasi durchhängen könnte.

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