Hierdie webwerf word bedryf deur een of meer besighede wat besit word deur Informa PLC en alle kopieregte is die eiendom van hulle. Die geregistreerde kantoor van Informa PLC is 5 Howick Place, Londen SW1P 1WG. Geregistreer in Engeland en Wallis. Nr. 8860726.
Vandag word byna alle presisie-lasersnywerk van metale en nie-metale uitgevoer met behulp van gereedskap wat toegerus is met vesellasers of ultrakortpuls (USP) lasers, of soms albei. In hierdie artikel sal ons die verskillende voordele van die twee lasers verduidelik en kyk hoe beide vervaardigers hierdie lasers gebruik. NPX Medical (Plymouth, MN) is 'n kontrakspesialisverwerkingsmaatskappy wat 'n verskeidenheid toestelle en ontplooiingsgereedskap vervaardig, soos stents, inplantings en buigsame buise, met behulp van masjiene wat vesellasers insluit. Motion Dynamics vervaardig subsamestellings, soos "trekdraad"-samestellings wat hoofsaaklik in neurologie gebruik word, deur gebruik te maak van 'n masjien wat 'n USP femtosekonde-laser en een van die nuutste hibriede stelsels insluit, insluitend femtosekonde- en vesellasers vir maksimum buigsaamheid en veelsydigheid.
Vir baie jare is die meeste lasermikrobewerking uitgevoer met behulp van vastetoestand-nanosekondelasers, genaamd DPSS-lasers. Dit het egter nou heeltemal verander danksy die ontwikkeling van twee heeltemal verskillende, en dus komplementêre, lasertipes. Oorspronklik ontwikkel vir telekommunikasie, het vesellasers in baie industrieë ontwikkel tot werkeselmateriaalverwerkingslasers, dikwels teen nabye-infrarooi golflengtes. Die redes vir die sukses daarvan lê in die eenvoudige argitektuur en reguit kragskaalbaarheid. Dit lei tot lasers wat kompak, hoogs betroubaar en maklik is om in gespesialiseerde masjiene te integreer, en oor die algemeen 'n laer koste van eienaarskap bied as ouer lasertipes. Belangrik vir mikrobewerking is dat die uitsetstraal gefokus kan word op 'n klein, skoon kol van slegs 'n paar mikron in deursnee, dus is hulle ideaal vir hoë-resolusie sny, sweis en boor. Hul uitsette is ook baie buigsaam en beheerbaar, met pulstempo's wat wissel van enkelskot tot 170 kHz. Saam met skaalbare krag ondersteun dit vinnige sny en boor.
'n Potensiële nadeel van vesellasers in mikrobewerking is egter die bewerking van klein kenmerke en/of dun, delikate dele. Lang (bv. 50 µs) pulsduur lei tot 'n klein hoeveelheid hitte-geaffekteerde sone (HAZ) soos hergietmateriaal en klein randruheid, wat moontlik naverwerking vereis. Gelukkig elimineer nuwer lasers - ultrakort puls (USP) lasers met femtosekonde-uitsetpulse - die HAZ-probleem.
Met USP-lasers word die meeste van die ekstra hitte wat met die sny- of boorproses geassosieer word, in die uitgeworpe puin weggevoer voordat dit tyd het om in die omliggende materiaal te versprei. USP-lasers met pikosekonde-uitset word al lank gebruik in mikrobewerkingstoepassings wat plastiek, halfgeleiers, keramiek en sekere metale insluit (pikosekondes = 10-12 sekondes). Maar vir metaaltoestelle met pilare so groot soos 'n menslike haar, beteken die metaal se hoë termiese geleidingsvermoë en klein grootte dat pikosekonde-lasers nie altyd die verbeterde resultate lewer wat die verhoogde koste van vroeëre USP-lasers sou regverdig nie. Dit het nou verander met die koms van industriële graad femtosekonde-lasers (femtosekonde = 10-15 sekondes). 'n Voorbeeld is Coherent Inc. se Monaco-reeks lasers. Soos vesellasers, is hul uitset naby-infrarooi lig, wat beteken dat hulle alle metale wat in mediese toestelle gebruik word, kan sny of boor, insluitend vlekvrye staal, platinum, goud, magnesium, kobalt-chroom, titanium en meer, sowel as nie-metale. Terwyl die kombinasie van kort pulsduur en lae puls energie voorkom termiese skade (HAZ), die hoë (MHz) herhalingstempo verseker koste-effektiewe deursetspoed vir baie hoëwaarde mediese toestelle.
Natuurlik benodig amper niemand in ons bedryf net een laser nie. In plaas daarvan benodig hulle 'n laser-gebaseerde masjien, en daar is nou baie gespesialiseerde masjiene wat geoptimaliseer is vir die sny en boor van mediese toestelle. 'n Voorbeeld is Coherent se StarCut Tube-reeks, wat gebruik kan word met vesellasers, femtosekondelasers, of as 'n hibriede weergawe wat beide lasertipes insluit.
Wat beteken mediese toestelspesialisasie? Die meeste van hierdie toestelle word in beperkte hoeveelhede vervaardig gebaseer op persoonlike ontwerpe. Daarom is buigsaamheid en gebruiksgemak belangrike oorwegings. Terwyl baie toestelle van knuppels vervaardig word, moet sommige komponente presisie van plat knuppels bewerk word; dieselfde masjien moet albei hanteer om die waarde daarvan te maksimeer. Hierdie behoeftes word gewoonlik nagekom deur multi-as CNC-beheerde (xyz en roterende) beweging en 'n gebruikersvriendelike HMI vir eenvoudige programmering en beheer te verskaf. In die geval van StarCut Tube, kom 'n nuwe buislaaimodule-opsie met 'n sylaaitydskrif (genoem StarFeed) vir buise tot 3 m lank en 'n sorteerder vir gesnyde produkte, wat ten volle outomatiese produksie moontlik maak.
Die prosesbuigsaamheid van hierdie masjiene word verder verbeter deur ondersteuning vir nat en droë sny en maklik verstelbare toevoerspuitstukke vir prosesse wat hulpgas benodig. Ruimtelike resolusie is ook veral belangrik vir die bewerking van baie klein onderdele, wat beteken dat termomeganiese stabiliteit die gevolge van vibrasie wat dikwels in masjienwinkels voorkom, uitskakel. Die StarCut Tube-reeks voldoen aan hierdie behoefte deur die hele snydek met 'n groot aantal granietelemente te bou.
NPX Medical is 'n redelik nuwe kontrakvervaardiger wat ontwerp-, ingenieurs- en presisie-lasersnydienste aan mediese toestelvervaardigers verskaf. Die maatskappy, wat in 2019 gestig is, het 'n reputasie in die bedryf opgebou vir kwaliteitsprodukte en responsiwiteit, en ondersteun 'n wye reeks toestelle, insluitend stents, inplantings, klepstents en buigsame afleweringsbuise vir soortgelyke uiteenlopende chirurgiese prosedures, insluitend neurovaskulêre, kardiale, nier-, ruggraat-, ortopediese, ginekologiese en gastroïntestinale chirurgie. Die hooflasersnyer is die StarCut Tube 2+2 met 'n StarFiber 320FC met 'n gemiddelde krag van 200 watt. Mike Brenzel, een van NPX se stigters, het verduidelik dat "die stigters jare se ondervinding in die ontwerp en vervaardiging van mediese toestelle bring - meer as 90 jaar in totaal", met vorige ervaring met StarCut-agtige masjiene wat vesellasers gebruik. Baie van ons werk behels Nitinol-sny en ons weet reeds dat vesellasers die spoed en kwaliteit kan bied wat ons benodig. Vir toestelle soos dikwandige buise en hartkleppe benodig ons spoed, en die USP-laser is dalk te stadig vir ons behoeftes. Benewens hoëvolume produksiebestellings – ons spesialiseer in klein hoeveelhede onderdele – slegs tussen 5 en 150 stukke – ons doelwit is om hierdie klein hoeveelhede ommekeer binne net 'n paar dae te voltooi, insluitend ontwerp, programmering, sny, vorming, naverwerking en inspeksie, in vergelyking met die weke nadat 'n bestelling geplaas is vir groter maatskappye.” Benewens die melding van spoed, het Brenzel die betroubaarheid van die masjien as 'n groot voordeel genoem, aangesien dit nie 'n enkele diensoproep oor die afgelope 18 maande van byna deurlopende werking vereis het nie.
Figuur 2. NPX bied 'n verskeidenheid naverwerkingsopsies. Die materiaal wat hier getoon word, is T316 vlekvrye staal met 'n 5 mm buitediameter en 0.254 mm wanddikte. Die linkergedeelte is gesny/mikrogestraal en die regtergedeelte is elektrogepoleer.
Benewens nitinol-onderdele, maak die maatskappy ook uitgebreide gebruik van kobalt-chroom-legerings, tantaal-legerings, titanium-legerings en baie soorte mediese vlekvrye staal. Jeff Hansen, Laserverwerkingsbestuurder, verduidelik: “Masjienbuigsaamheid is nog 'n belangrike bate, wat ons toelaat om die sny van 'n baie diverse reeks materiale te ondersteun, insluitend buis- en plat materiale. Ons kan die straal tot 'n 20-mikron-kol fokus, wat nuttig is vir meer. Dun buise is baie nuttig. Sommige van hierdie buise is slegs 0.012″ ID, en die hoë verhouding van piekkrag tot gemiddelde krag van die nuutste vesellasers maksimeer ons snyspoed terwyl ons steeds die verlangde randkwaliteit bied. Ons benodig absoluut die spoed van groter produkte met 'n buitediameter van tot 1 duim.”
Benewens presisie sny en vinnige reaksie, bied NPX ook 'n volledige reeks naverwerkingstegnologieë, sowel as omvattende ontwerpdienste wat hul uitgebreide ervaring in die bedryf benut. Hierdie tegnieke sluit in elektropolering, sandblaas, beits, lasersweiswerk, hitte-instelling, vorming, passivering, Af-temperatuurtoetsing en moegheidstoetsing, wat alles die sleutel is tot die vervaardiging van Nitinol-toestelle. Die gebruik van naverwerking om randafwerking te beheer, het Brenzel gesê, "hang gewoonlik af of ons praat van 'n hoë-moegheids- of lae-moegheidstoepassing. Byvoorbeeld, 'n hoë-moegheidsonderdeel soos 'n hartklep kan 'n miljard keer oor sy leeftyd buig as 'n naverwerking. As 'n stap is dit belangrik om sandblaas te gebruik om die radius van alle rande te vergroot. Maar lae-moegheidskomponente soos afleweringstelsels of gidsdrade benodig dikwels nie uitgebreide naverwerking nie." Wat ontwerpkundigheid betref, verduidelik Brenzel, is daar nou soveel as ... Driekwart van kliënte gebruik ook hul ontwerpdienste om voordeel te trek uit NPX se hulp en vaardighede om FDA-goedkeuring te verkry. Die maatskappy is baie goed daarin om die "servetskets"-konsep binne 'n kort tydjie in 'n finale produk te omskep.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) is 'n vervaardiger van pasgemaakte miniatuurvere, mediese spoele en draadsamestellings wie se missie is om kliënteprobleme, ongeag hoe kompleks of skynbaar onmoontlik, in die kortste moontlike tyd op te los. In mediese toestelle beklemtoon dit hoofsaaklik komplekse samestellings vir neurovaskulêre chirurgie, insluitend die ontwerp, produksie en montering van hoëgehalte-draadsamestellings vir toepassings soos stuurbare katetertoestelle, insluitend "trekdraad"-samestellings.
Soos vroeër genoem, is die keuse van vesel- of USP-laser 'n kwessie van ingenieursvoorkeur sowel as die tipe toerusting en prosesse wat ondersteun word. Chris Witham, president van Motion Dynamics, het verduidelik: “Gebaseer op 'n besigheidsmodel wat hoogs gefokus is op neurovaskulêre produkte, kan ons gedifferensieerde resultate in ontwerp, uitvoering en diens lewer. Ons gebruik slegs lasersny om die komponente wat ons intern gebruik, te produseer, om die hoëwaarde, "moeilike" komponente te vervaardig wat ons spesialiteit en reputasie geword het; ons bied nie lasersny as 'n kontrakdiens aan nie. Ons het gevind dat die meeste lasersnitte wat ons uitvoer, die beste met USP-lasers gedoen word, en ek gebruik al jare lank 'n StarCut Tube met een van hierdie lasers. As gevolg van die sterk vraag na ons produkte, het ons twee 8-uur skofte per dag, soms selfs drie skofte, en in 2019 moet ons nog 'n StarCut Tube aanskaf om hierdie groei te ondersteun. Maar hierdie keer het ons besluit om met een van die nuwe hibriede modelle van femtosekonde USP-lasers en vesellasers te gaan. Ons het dit ook gekoppel aan 'n StarFeed-laaier/ontlaaier sodat ons kan die sny volledig outomatiseer – die operateur plaas eenvoudig die blanko. Die buis word in die voerder gelaai en die sagteware-bedryfsprogram vir die produk word begin.
Figuur 3. Hierdie buigsame vlekvrye staal afleweringsbuis (langs 'n potlooduitveër getoon) is met 'n Monaco femtosekonde laser gesny.
Witham voeg by dat hoewel hulle die masjien soms vir plat sny gebruik, meer as 95 persent van hul tyd bestee word aan die skep of wysiging van silindriese produkte vir hul stuurbare katetersamestellings, naamlik hipotubes, spoele en spirale, insluitend die sny van geprofileerde punte en snygate. Hierdie komponente word uiteindelik gebruik in prosedures soos aneurismeherstel en trombusverwydering. Dit vereis die gebruik van lasersnyers op 'n verskeidenheid metale, insluitend vlekvrye staal, suiwer goud, platinum en nitinol.
Figuur 4. Motion Dynamics gebruik ook lasersweiswerk op groot skaal. Hierbo is die spoel aan die lasergesnyde buis vasgesweis.
Wat is die laseropsies? Witham het verduidelik dat uitstekende randkwaliteit en minimale kerwe krities is vir die meeste van hul komponente, daarom het hulle aanvanklik USP-lasers verkies. Daarbenewens kan geeneen van die materiale wat die maatskappy gebruik deur een van hierdie lasers gesny word nie, insluitend die klein goudkomponente wat as radiopake merkers in sommige van hul produkte gebruik word. Maar hy het bygevoeg dat nuwe hibriede opsies, insluitend vesellasers en USP's, hulle meer buigsaamheid gee in die optimalisering van spoed-/randkwaliteitskwessies. "Daar is geen twyfel dat veseloptika hoër snelhede kan bied nie," het hy gesê. "Maar as gevolg van ons spesifieke toepassingsfokus beteken dit gewoonlik 'n soort naverwerking, soos chemiese en ultrasoniese skoonmaak of elektropolering. Dus, om 'n hibriede masjien te hê, laat ons toe om te kies watter algehele proses - USP alleen of vesel- en naverwerkingshantering - optimaal is vir elke komponent. Dit laat ons toe om die moontlikheid van hibriede bewerking van dieselfde komponent te ondersoek, veral waar groter diameters en wanddiktes betrokke is: selfs vinnige sny met vesellasers. Gebruik dan 'n femtosekonde-laser vir fyn sny." Hy verwag dat die USP-laser hul eerste keuse sal bly, want die meeste van hul lasersnitte behels wanddiktes tussen 4 en 6 thou, hoewel hulle wanddiktes teëkom wat wissel van 1-20 thou. Vlekvrye staalpype tussen thou.
Ten slotte, lasersny en -boor is sleutelprosesse in die vervaardiging van verskeie mediese toestelle. Vandag, danksy vooruitgang in kernlasertegnologie en hoogs geoptimaliseerde masjiene wat vir die spesifieke behoeftes van die bedryf gekonfigureer is, is hierdie prosesse makliker om te gebruik en lewer beter resultate as ooit tevore.