Гэты вэб-сайт кіруецца адным або некалькімі прадпрыемствамі, якія належаць Informa PLC, і ўсе аўтарскія правы належаць ім. Зарэгістраваны офіс Informa PLC: 5 Howick Place, London SW1P 1WG. Зарэгістраваны ў Англіі і Уэльсе.8860726.
Сёння амаль уся дакладная лазерная рэзка металаў і неметалаў выконваецца з дапамогай інструментаў, абсталяваных валаконнымі лазерамі або лазерамі з ультракароткімі імпульсамі (USP), а часам і тымі і іншымі. У гэтым артыкуле мы растлумачым розныя перавагі двух лазераў і паглядзім, як абодва вытворцы выкарыстоўваюць гэтыя лазеры. NPX Medical (Плімут, штат Мінесота) з'яўляецца кантрактнай спецыялізаванай апрацоўчай кампаніяй, якая вырабляе мноства прылад і інструментаў для ўстаноўкі, такіх як стэнты, імплантаты і гнуткія трубкі. з выкарыстаннем машын, якія ўключаюць валаконныя лазеры. Кампанія Motion Dynamics вырабляе зборачныя вузлы, такія як зборкі з цягавым дротам, якія ў асноўным выкарыстоўваюцца ў неўралогіі, выкарыстоўваючы машыну, якая ўключае фемтасекундны лазер USP і адну з найноўшых гібрыдных сістэм, уключаючы фемтасекундны і валаконны лазеры для максімальнай гнуткасці і ўніверсальнасці.
На працягу многіх гадоў большая частка лазернай мікраапрацоўкі выконвалася з выкарыстаннем цвёрдацельных нанасекундных лазераў, якія называюцца лазерамі DPSS. Аднак цяпер гэта цалкам змянілася дзякуючы распрацоўцы двух зусім розных і, такім чынам, узаемадапаўняльных тыпаў лазераў. Першапачаткова распрацаваныя для тэлекамунікацый, валаконныя лазеры ператварыліся ў лазеры для апрацоўкі матэрыялаў у многіх галінах прамысловасці, часта ў блізкім інфрачырвоным дыяпазоне. Прычыны яго поспеху ляжаць у простай архітэктуры і прамая маштабаванасць магутнасці. Гэта прыводзіць да лазераў, якія з'яўляюцца кампактнымі, вельмі надзейнымі і лёгка інтэгруюцца ў спецыялізаваныя машыны, і ў цэлым прапануюць больш нізкі кошт валодання, чым старыя тыпы лазераў. Што важна для мікраапрацоўкі, выхадны прамень можа быць сфакусіраваны ў невялікай чыстай кропцы дыяметрам усяго ў некалькі мікрон, таму яны ідэальныя для рэзкі, зваркі і свідравання з высокім дазволам. Іх выхады таксама вельмі гнуткія і кантраляваныя з частатой імпульсаў s у дыяпазоне ад аднаго стрэлу да 170 кГц. Разам з маштабаванай магутнасцю гэта падтрымлівае хуткую рэзку і свідраванне.
Аднак патэнцыйным недахопам валаконных лазераў пры мікраапрацоўцы з'яўляецца апрацоўка дробных элементаў і/або тонкіх далікатных дэталяў. Вялікая (напрыклад, 50 мкс) працягласць імпульсу прыводзіць да невялікай колькасці зоны цеплавога ўздзеяння (ЗТВ), напрыклад, пераробленага матэрыялу і невялікай шурпатасці краёў, што можа запатрабаваць некаторай пост-апрацоўкі. На шчасце, новыя лазеры — лазеры з ультракароткімі імпульсамі (УСП) з фемтасекундным выхадам імпульсы - ліквідаваць праблему ЗТВ.
З USP-лазерамі большая частка дадатковага цяпла, звязанага з працэсам рэзкі або свідравання, выносіцца з выкінутым смеццем, перш чым яно паспее дыфузіраваць у навакольны матэрыял. USP-лазеры з пікасекундным выхадам даўно выкарыстоўваюцца ў мікраапрацоўцы пластмас, паўправаднікоў, керамікі і некаторых металаў (пікасекунды = 10-12 секунд). Але для металічных прылад са слупамі памерам з чалавечы волас метал' Высокая цеплаправоднасць і малыя памеры азначаюць, што пікасекундныя лазеры не заўсёды забяспечваюць лепшыя вынікі, якія апраўдваюць павелічэнне кошту больш ранніх лазераў USP. Цяпер гэта змянілася са з'яўленнем фемтасекундных лазераў прамысловага класа (фемтасекунда = 10-15 секунд). Прыкладам з'яўляецца серыя лазераў Monaco ад Coherent Inc. металы, якія выкарыстоўваюцца ў медыцынскіх прыладах, у тым ліку нержавеючая сталь, плаціна, золата, магній, кобальт-хром, тытан і многае іншае, а таксама неметалы. У той час як спалучэнне кароткай працягласці імпульсу і нізкай энергіі імпульсу прадухіляе тэрмічнае пашкоджанне (HAZ), высокая частата паўтарэння (МГц) забяспечвае эканамічна эфектыўныя хуткасці для многіх каштоўных медыцынскіх прыбораў.
Безумоўна, амаль нікому ў нашай індустрыі не патрэбны толькі адзін лазер. Замест гэтага патрэбна лазерная машына, і цяпер існуе шмат спецыялізаваных машын, аптымізаваных для рэзкі і свідравання медыцынскіх прылад. Прыкладам можа служыць серыя StarCut Tube ад Coherent, якая можа выкарыстоўвацца з валаконнымі лазерамі, фемтасекунднымі лазерамі або ў якасці гібрыднай версіі, якая ўключае абодва тыпы лазераў.
Што азначае спецыялізацыя медыцынскіх вырабаў? Большасць гэтых прылад вырабляецца абмежаванымі серыямі на аснове нестандартных канструкцый. Такім чынам, гнуткасць і прастата выкарыстання з'яўляюцца ключавымі меркаваннямі. У той час як многія прылады вырабляюцца з нарыхтовак, некаторыя кампаненты павінны быць дакладна апрацаваны з плоскіх нарыхтовак;адна і тая ж машына павінна апрацоўваць абодва, каб максымізаваць сваю каштоўнасць. Гэтыя патрэбы звычайна задавальняюцца шляхам забеспячэння шматвосевага кіравання (xyz і паваротнага) руху з ЧПУ і зручнага HMI для простага праграмавання і кіравання. У выпадку StarCut Tube новая опцыя модуля загрузкі труб пастаўляецца з крамай для бакавой загрузкі (званы StarFeed) для труб даўжынёй да 3 м і сартавальнікам для нарэзаных прадуктаў, што дазваляе цалкам аўтаматызаваць вытворчасць.
Гнуткасць працэсу гэтых машын яшчэ больш павышана падтрымкай вільготнай і сухой рэзкі і лёгка рэгулюемымі насадкамі падачы для працэсаў, якія патрабуюць дапаможнага газу. Прасторавае раздзяленне таксама асабліва важна для апрацоўкі вельмі дробных дэталяў, што азначае, што тэрмамеханічная стабільнасць ліквідуе эфекты вібрацыі, якія часта сустракаюцца ў механічных майстэрнях. Серыя StarCut Tube задавальняе гэтую патрэбу, ствараючы ўсю рэжучую дэку з вялікай колькасцю гранітных элементаў.
NPX Medical з'яўляецца даволі новым кантрактным вытворцам, які прадастаўляе паслугі па дызайне, распрацоўцы і дакладнай лазернай рэзцы для вытворцаў медыцынскіх прыбораў. Кампанія, заснаваная ў 2019 годзе, заваявала рэпутацыю ў галіны дзякуючы якасным прадуктам і хуткаму рэагаванню, падтрымліваючы шырокі спектр прылад, уключаючы стэнты, імплантаты, стэнты з клапанамі і гнуткія трубкі для дастаўкі такіх жа розных хірургічных працэдур, у тым ліку нервова-сасудзістых, сардэчных, нырачных, спіннамазгавых і артапедычных. , гінекалагічная і страўнікава-кішачная хірургія.Яго асноўным лазерным разаком з'яўляецца StarCut Tube 2+2Â з StarFiber 320FC з сярэдняй магутнасцю 200 ват. Майк Брензель, адзін з заснавальнікаў NPX, растлумачыў, што «заснавальнікі маюць шматгадовы вопыт распрацоўкі і вытворчасці медыцынскіх прыбораў — у агульнай складанасці больш за 90 гадоў», з папярэднім вопытам працы з падобнымі на StarCut машынамі з выкарыстаннем валаконных лазераў. Шмат у нашай працы звязана з Ni. рэзкі тынолам, і мы ўжо ведаем, што валаконныя лазеры могуць забяспечыць неабходную нам хуткасць і якасць. Для такіх прылад, як таўстасценныя трубкі і сардэчныя клапаны, нам патрэбна хуткасць, а лазер USP можа быць занадта павольным для нашых патрэб. У дадатак да вялікіх аб'ёмаў вытворчасці заказаў - мы спецыялізуемся на невялікіх партыях дэталяў - усяго ад 5 да 150 штук - наша мэта складаецца ў тым, каб выканаць гэтыя невялікія серыі ўсяго за некалькі дзён, уключаючы праектаванне, праграмаванне, рэзку, фармоўку, пост-апрацоўку і праверку , у параўнанні з тыднямі пасля размяшчэння замовы для буйных кампаній». У дадатак да хуткасці Брензель згадаў надзейнасць машыны ў якасці асноўнай перавагі, якая не патрабуе ніводнага званка ў сэрвіснае абслугоўванне за апошнія 18 месяцаў амаль бесперапыннай працы.
Малюнак 2. NPX прапануе мноства варыянтаў пост-апрацоўкі. Матэрыял, паказаны тут, - гэта нержавеючая сталь T316 з вонкавым дыяметрам 5 мм і таўшчынёй сценкі 0,254 мм. Левая частка выразана/мікраструменна апрацавана, а правая частка электрополирована.
У дадатак да нітынолавых дэталяў кампанія таксама шырока выкарыстоўвае кобальта-хромавыя сплавы, танталавыя сплавы, тытанавыя сплавы і многія віды медыцынскай нержавеючай сталі. Джэф Хансен, менеджэр па лазернай апрацоўцы, тлумачыць: «Гнуткасць машыны з'яўляецца яшчэ адным важным актывам, які дазваляе нам падтрымліваць рэзку самых розных матэрыялаў, у тым ліку труб і плоскіх.Мы можам сфакусаваць прамень да плямы памерам 20 мікрон, што карысна для большай колькасці. Тонкія трубкі вельмі карысныя.Некаторыя з гэтых трубак маюць унутраны дыяметр усяго 0,012 цалі, а высокае стаўленне пікавай магутнасці да сярэдняй магутнасці найноўшых валаконных лазераў павялічвае нашу хуткасць рэзкі, забяспечваючы пры гэтым жаданую якасць краю.Нам абсалютна патрэбна хуткасць вялікіх прадуктаў з вонкавым дыяметрам да 1 цалі».
У дадатак да дакладнай рэзкі і хуткага рэагавання, NPX таксама прапануе поўны спектр тэхналогій пост-апрацоўкі, а таксама комплексныя паслугі па дызайне, якія выкарыстоўваюць яе вялікі вопыт у галіны. Гэтыя метады ўключаюць электрапаліроўку, пескоструйную апрацоўку, траўленне, лазерную зварку, награванне, фармоўку, пасівацыю, тэставанне тэмпературы Af і выпрабаванне на стомленасць, усе з якіх з'яўляюцца ключавымі для вырабу прылад Nitinol. Выкарыстанне пост-апрацоўкі для кантролю аздаблення краёў, сказаў Брензель. , «звычайна залежыць ад таго, ці мы гаворым пра прымяненне з высокай або нізкай стомленасцю.Напрыклад, дэталь з высокай стомленасцю, такая як сардэчны клапан, можа сагнуцца мільярд разоў на працягу свайго тэрміну службы ў якасці пост-апрацоўкі. На першым этапе важна выкарыстоўваць пескаструйную апрацоўку, каб павялічыць радыус усіх краёў.Але кампаненты з нізкай стомленасцю, такія як сістэмы дастаўкі або правадныя праваднікі, часта не патрабуюць сур'ёзнай пост-апрацоўкі».Што тычыцца дызайнерскага вопыту, Бренцэль тлумачыць, што цяпер каля трох чвэрцяў кліентаў таксама карыстаюцца іх дызайнерскімі паслугамі, каб скарыстацца дапамогай і навыкамі NPX у атрыманні адабрэння FDA. Кампаніі вельмі добра ўдаецца ператварыць канцэпцыю «эскіза сурвэткі» ў прадукт у яго канчатковай форме за кароткі прамежак часу.
Motion Dynamics (Фрутпорт, штат Мічыган) з'яўляецца вытворцам нестандартных мініяцюрных спружын, медыцынскіх шпулек і правадных зборак, місія якой заключаецца ў вырашэнні праблем кліентаў, незалежна ад таго, наколькі складанымі або, здавалася б, немагчымымі, у самыя кароткія тэрміны. У галіне медыцынскіх прыбораў, у першую чаргу, упор на складаныя вузлы для нервова-сасудзістай хірургіі, уключаючы распрацоўку, вытворчасць і зборку высакаякасных правадных зборак для такіх прыкладанняў, як кіраваныя катетэры, у тым ліку вузлы з цягавым дротам.
Як згадвалася раней, выбар валаконнага або USP-лазера з'яўляецца пытаннем інжынерных пераваг, а таксама тыпу абсталявання і працэсаў, якія падтрымліваюцца. Крыс Уітам, прэзідэнт Motion Dynamics, растлумачыў: «Грунтуючыся на бізнес-мадэлі, якая ў значнай ступені сканцэнтравана на нервова-сасудзістых прадуктах, мы можам даць дыферэнцыраваныя вынікі ў праектаванні, выкананні і абслугоўванні.Мы выкарыстоўваем лазерную рэзку толькі для вырабу кампанентаў, якія выкарыстоўваем унутры кампаніі., для вытворчасці каштоўных, «цяжкіх» кампанентаў, якія сталі нашай спецыяльнасцю і рэпутацыяй;мы не прапануем лазерную рэзку ў якасці кантрактнай паслугі.Мы выявілі, што большасць лазерных разрэзаў, якія мы выконваем, лепш за ўсё рабіць з дапамогай лазераў USP, і на працягу многіх гадоў я выкарыстоўваю трубку StarCut з адным з гэтых лазераў.З-за высокага попыту на нашу прадукцыю ў нас працуюць дзве 8-гадзінныя змены ў дзень, часам нават тры змены, і ў 2019 годзе нам трэба набыць яшчэ адну трубку StarCut, каб падтрымаць гэты рост.Але на гэты раз мы вырашылі абраць адну з новых гібрыдных мадэляў фемтасекундных лазераў USP і валаконных лазераў.Мы таксама аб'ядналі яго з загрузчыкам/разгрузчыкам StarFeed, каб мы маглі цалкам аўтаматызаваць рэзку - аператар проста ўкладвае нарыхтоўку. Труба загружаецца ў фідэр і запускаецца праграмная праграма для працы з прадуктам.
Малюнак 3. Гэтая гнуткая дастаўная трубка з нержавеючай сталі (паказаная побач з гумкай для алоўка) была выразана фемтасекундным лазерам Манака.
Уітам дадае, што, хоць час ад часу яны выкарыстоўваюць машыну для плоскай рэзкі, больш за 95 працэнтаў іх часу трацяцца на стварэнне або мадыфікацыю цыліндрычных вырабаў для кіраваных вузлоў катетэра, а менавіта гіпатрубак, шпулек і спіраляў, у тым ліку рэзкі прафіляваных наканечнікаў і выразаных адтулін. Гэтыя кампаненты ў канчатковым рахунку выкарыстоўваюцца ў такіх працэдурах, як аднаўленне анеўрызмы і выдаленне тромба. Гэта патрабуе выкарыстання лазерных разакоў для розных металаў, уключаючы нержавеючую сталь, чыстае золата, плаціна і нитинол.
Малюнак 4. Motion Dynamics таксама шырока выкарыстоўвае лазерную зварку. Наверсе шпулька была прыварана да лазерна выразанай трубы.
Якія ёсць варыянты лазера? Уітхэм патлумачыў, што выдатная якасць краёў і мінімальныя зрэзы маюць вырашальнае значэнне для большасці іх кампанентаў, таму яны першапачаткова аддалі перавагу лазерам USP. Акрамя таго, ні адзін з матэрыялаў, якія выкарыстоўвае кампанія, не можа быць разрэзаны адным з гэтых лазераў, у тым ліку малюсенькія залатыя кампаненты, якія выкарыстоўваюцца ў якасці рэнтгенакантрастных маркераў у некаторых з яе прадуктаў. Але ён дадаў, што новыя гібрыдныя варыянты, у тым ліку валаконныя лазеры і USP, даюць ім большую гібкасць у аптымізацыі праблем з хуткасцю / якасцю краю». Няма сумненняў у тым, што валаконная оптыка можа забяспечыць больш высокія хуткасці», - сказаў ён. «Але з-за асаблівай арыентацыі на прымяненне гэта звычайна азначае некаторы тып пост-апрацоўкі, напрыклад, хімічную і ультрагукавую ачыстку або электрапаліроўку.Такім чынам, наяўнасць гібрыднай машыны дазваляе нам выбраць, які агульны працэс - толькі USP або апрацоўка валакна і пост-апрацоўкі - аптымальны для кожнага кампанента.Гэта дазваляе нам вывучыць магчымасць гібрыднай апрацоўкі аднаго і таго ж кампанента, асабліва там, дзе задзейнічаны большы дыяметр і таўшчыня сценкі: нават хуткая рэзка з дапамогай валаконных лазераў, затым выкарыстоўвайце фемтасекундны лазер для тонкай рэзкі».Ён чакае, што лазер USP застанецца іх першым выбарам, таму што большасць іх лазерных разрэзаў прадугледжвае таўшчыню сценкі ад 4 да 6 тыс., хоць яны сустракаюцца і з таўшчынёй сценкі ад 1 да 20 тыс.Трубы з нержавеючай сталі паміж ты.
У заключэнне можна сказаць, што лазерная рэзка і свідраванне з'яўляюцца ключавымі працэсамі ў вытворчасці розных медыцынскіх прыбораў. Сёння, дзякуючы прагрэсу ў асноўных лазерных тэхналогіях і высокааптымізаваных машынах, сканфігураваных для канкрэтных патрэб галіны, гэтыя працэсы прасцей у выкарыстанні і забяспечваюць лепшыя вынікі, чым калі-небудзь раней.