Ovom web-stranicom upravlja jedno ili više preduzeća u vlasništvu Informa PLC-a i sva autorska prava su u njihovom vlasništvu. Sjedište Informa PLC-a je 5 Howick Place, London SW1P 1WG. Registrirano u Engleskoj i Velsu. br.8860726.
Danas se gotovo svo precizno lasersko rezanje metala i nemetala izvodi pomoću alata opremljenih fiber laserima ili ultrashort pulse (USP) laserima, ili ponekad oboje. U ovom članku ćemo objasniti različite prednosti dva lasera i vidjeti kako oba proizvođača koriste ove lasere. NPX Medical (Plymouth, MN) je ugovorna specijalizirana kompanija za obradu implantata, koja proizvodi specijalizirane uređaje za obradu implantata i fleksibilno proizvodi. cijevi, koristeći mašine koje uključuju lasere s vlaknima. Motion Dynamics proizvodi podsklopove, kao što su sklopovi za povlačenje žice koji se prvenstveno koriste u neurologiji, koristeći mašinu koja uključuje USP femtosekundni laser i jedan od najnovijih hibridnih sistema uključujući femtosekundne i fiber lasere za maksimalnu fleksibilnost i svestranost.
Već dugi niz godina, većina laserske mikroobrade se izvodi pomoću lasera u čvrstom stanju nanosekunde zvanih DPSS laseri. Međutim, to se sada potpuno promijenilo zahvaljujući razvoju dva potpuno različita, a samim tim i komplementarna tipa lasera. Prvobitno razvijeni za telekomunikacije, optički laseri su sazreli u lasere za obradu materijala u mnogim industrijama, a često su se razvili u bliski svojoj jednostavnoj arhitekturi snage. kalabilnost.Ovo rezultira laserima koji su kompaktni, vrlo pouzdani i laki za integraciju u specijalizovane mašine, i generalno nude niže troškove vlasništva od starijih tipova lasera. Važno je za mikromašinsku obradu, izlazni snop može biti fokusiran na malu, čistu tačku od samo nekoliko mikrona u prečniku, tako da su idealni za rezanje visoke rezolucije sa brzinom pulsiranja i brzinom zavarivanja. snimak do 170 kHz. Uz skalabilnu snagu, ovo podržava brzo sečenje i bušenje.
Međutim, potencijalni nedostatak lasera s vlaknima u mikroobradi je obrada malih karakteristika i/ili tankih, osjetljivih dijelova. Duga (npr. 50 µs) trajanja impulsa rezultira malom količinom zone pod utjecajem topline (HAZ) kao što je prerađen materijal i mala hrapavost ivica, što može zahtijevati naknadnu obradu. impulsi—eliminisati problem HAZ.
Kod USP lasera, većina dodatne topline povezane s procesom rezanja ili bušenja odvodi se u izbačeni otpad prije nego što ima vremena da se difundira u okolni materijal. USP laseri sa pikosekundnim izlazom dugo se koriste u aplikacijama mikromašinske obrade koje uključuju plastiku, poluvodiče, keramiku i određene metale (pikosekunde, veličina metala od 10B2 sekunde za metalnu kosu). Toplotna provodljivost i mala veličina znače da pikosekundni laseri ne daju uvijek poboljšane rezultate koji bi opravdali povećanu cijenu ranijih USP lasera. Ovo se sada promijenilo pojavom femtosekundnih lasera industrijske klase (femtosekunda = 10-15 sekundi). Primjer je Coherent Inc., Monaco fiber serija lasera ili lasera, što znači da svi laseri mogu rezati svjetlosne lasere. Koristi se u medicinskim uređajima, uključujući nerđajući čelik, platinu, zlato, magnezij, kobalt-krom, titan i još mnogo toga, kao i nemetale. Dok kombinacija kratkog trajanja impulsa i niske energije impulsa sprečava termičko oštećenje (HAZ), visoka stopa ponavljanja (MHz) osigurava ekonomičnu brzinu protoka za mnoge medicinske uređaje visoke vrednosti.
Naravno, gotovo nikome u našoj industriji nije potreban samo jedan laser. Umjesto toga, potrebna im je mašina zasnovana na laseru, a sada postoji mnogo specijalizovanih mašina optimizovanih za rezanje i bušenje medicinskih uređaja. Primer je serija Coherent StarCut Tube, koja se može koristiti sa laserima sa vlaknima, femtosekundnim laserima ili kao hibridna verzija koja uključuje oba tipa lasera.
Šta znači specijalizacija medicinskih uređaja? Većina ovih uređaja se proizvodi u ograničenim serijama na osnovu prilagođenih dizajna. Stoga su fleksibilnost i jednostavnost upotrebe ključni faktori. Dok se mnogi uređaji proizvode od gredica, neke komponente moraju biti precizno obrađene od ravnih gredica;ista mašina mora da rukuje i sa jednim i sa drugim kako bi maksimizirala svoju vrednost. Ove potrebe se obično zadovoljavaju obezbeđivanjem višeosnog CNC kontrolisanog (xyz i rotacionog) kretanja i korisničkog interfejsa za jednostavno programiranje i kontrolu. U slučaju StarCut Tube, nova opcija modula za punjenje cevi dolazi sa bočnim utovarnim magacinom (zvanom StarFeed) za automatizovanu proizvodnju cevi do pune dužine i omogućava rezanje cevi do pune dužine.
Fleksibilnost procesa ovih mašina je dodatno poboljšana podrškom za mokro i suho sečenje i lako podesivim dovodnim mlaznicama za procese koji zahtijevaju pomoćni plin. Prostorna rezolucija je također posebno važna za obradu vrlo malih dijelova, što znači da termomehanička stabilnost eliminiše efekte vibracija koje se često susreću u mašinskim radionicama. StarCut Tube asortiman sa velikim brojem rezanih elemenata zadovoljava ovu potrebu.
NPX Medical je prilično novi ugovorni proizvođač koji pruža usluge dizajna, inženjeringa i preciznog laserskog rezanja proizvođačima medicinskih uređaja. Osnovana 2019. godine, kompanija je izgradila reputaciju u industriji za kvalitetne proizvode i brzu reakciju, podržavajući širok spektar uređaja uključujući stentove, implantate, stentove za ventile i fleksibilne cijevi za isporuku za slične različite hirurške intervencije, kartonekularne spinalne procedure, neurološke zahvate, neurološke zahvate , ginekološka i gastrointestinalna kirurgija. Njegov glavni laserski rezač je StarCut Tube 2+2Â sa StarFiber 320FC sa prosječnom snagom od 200 vati. Mike Brenzel, jedan od osnivača NPX-a, objasnio je da „osnivači donose godine dizajna medicinskih uređaja i iskustva u proizvodnji — više od 90 godina iskustva u radu s našim laserskim mašinama kao što je NilC, ukupno. ting i već znamo da vlaknasti laseri mogu osigurati brzinu i kvalitetu koja nam je potrebna. Za uređaje kao što su cijevi debelih stijenki i srčani zalisci, potrebna nam je brzina, a USP laser može biti presporo za naše potrebe. Pored velikih narudžbi za proizvodnju – specijalizirali smo se za male serije dijelova – samo između 5 i 150 komada – naš cilj je da završimo ove male serije, nekoliko dana programa, rezanje, obrada u obliku, rezanje i pregled u obliku u poređenju sa sedmicama nakon narudžbe za veće kompanije.” Pored pominjanja brzine, Brenzel je naveo pouzdanost mašine kao glavnu prednost, jer nije zahtijevao niti jedan poziv servisa u posljednjih 18 mjeseci gotovo neprekidnog rada.
Slika 2. NPX nudi razne mogućnosti naknadne obrade. Materijal prikazan ovdje je T316 nehrđajući čelik sa 5 mm OD i 0,254 mm debljine stijenke. Lijevi dio je izrezan/mikroblastiran, a desni dio je elektropoliran.
Pored nitinolnih dijelova, kompanija također u velikoj mjeri koristi legure kobalta i hroma, legure tantala, legure titanijuma i mnoge vrste medicinskih nerđajućih čelika. Jeff Hansen, menadžer za lasersku obradu, objašnjava: „Fleksibilnost mašine je još jedna važna prednost, što nam omogućava da podržimo rezanje veoma raznolikog spektra cevi i ravnih materijala, uključujući i materijale.Možemo fokusirati snop do tačke od 20 mikrona, što je korisno za više Tanke cijevi su vrlo korisne.Neke od ovih cijevi su samo 0,012″ ID, a visok omjer vršne snage i prosječne snage najnovijih lasera s vlaknima maksimizira našu brzinu rezanja dok i dalje pruža željeni kvalitet rubova.Apsolutno nam je potrebna brzina većih proizvoda sa vanjskim prečnikom do 1 inča.”
Osim preciznog rezanja i brzog odgovora, NPX također nudi cijeli niz tehnologija naknadne obrade, kao i sveobuhvatne usluge dizajna koje koriste njegovo veliko iskustvo u industriji. Ove tehnike uključuju elektropoliranje, pjeskarenje, kiseljenje, lasersko zavarivanje, postavljanje topline, oblikovanje, pasiviranje, ispitivanje temperature Af i ispitivanje zamora, od kojih su ključna kontrola zamornih ivica za obradu ivica brutina, BrU. enzel je rekao, „obično zavisi od toga da li govorimo o visokozamornoj ili malo zamornoj aplikaciji.Na primjer, dio sa visokim zamorom kao što je srčani zalistak mogao bi se saviti milijardu puta tokom svog vijeka trajanja kao naknadna obrada. Kao korak, važno je koristiti pjeskarenje kako bi se povećao radijus svih ivica.Ali komponente sa malim zamorom poput sistema za isporuku ili vodiča često ne zahtijevaju opsežnu naknadnu obradu.”Što se tiče stručnosti u dizajnu, objašnjava Brenzel, sada čak tri četvrtine klijenata također koristi svoje dizajnerske usluge kako bi iskoristili pomoć i vještine NPX-a u dobivanju odobrenja FDA. Kompanija je vrlo dobra u pretvaranju koncepta „skice salvete“ u proizvod u svom konačnom obliku u kratkom vremenskom periodu.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) je proizvođač prilagođenih minijaturnih opruga, medicinskih namotaja i sklopova žica čija je misija rješavanje problema kupaca, bez obzira koliko složeni ili naizgled nemogući, u najkraćem mogućem roku. U medicinskim uređajima prvenstveno stavlja naglasak na složene sklopove za neurovaskularnu kirurgiju, uključujući dizajn, proizvodnju i montažu visokokvalitetnih žičanih sklopova, kao što su sklopovi žice za pulter.
Kao što je ranije spomenuto, izbor optičkog ili USP lasera je stvar inženjerskih preferencija, kao i vrste opreme i podržanih procesa. Chris Witham, predsjednik Motion Dynamics, objasnio je: „Na osnovu poslovnog modela koji je visoko fokusiran na neurovaskularne proizvode, možemo isporučiti diferencirane rezultate u dizajnu, izvedbi i usluzi.Koristimo samo lasersko rezanje za proizvodnju komponenti koje koristimo u svojoj kući., za proizvodnju visokovrijednih, “teških” komponenti koje su postale naša specijalnost i reputacija;ne nudimo lasersko sečenje kao ugovornu uslugu.Utvrdili smo da je većinu laserskih rezova koje izvodimo najbolje uraditi USP laserima, a već dugi niz godina koristim StarCut Tube s jednim od ovih lasera.Zbog velike potražnje za našim proizvodima, imamo dvije smjene od 8 sati dnevno, ponekad čak i tri smjene, a 2019. moramo nabaviti još jednu StarCut Tube kako bismo podržali ovaj rast.Ali ovoga puta odlučili smo se za jedan od novih hibridnih modela femtosekundnih USP lasera i lasera s vlaknima.Također smo ga uparili sa StarFeed utovarivačem/istovarivačem kako bismo mogli u potpunosti automatizirati sečenje – operater jednostavno stavi praznu cijev. Cjevčica se ubacuje u ulagač i softverski operativni program za proizvod se pokreće.
Slika 3. Ova fleksibilna cijev za isporuku od nehrđajućeg čelika (prikazana pored gumice olovke) izrezana je femtosekundnim laserom Monako.
Witham dodaje da, iako povremeno koriste mašinu za ravno rezanje, više od 95 posto svog vremena potroše na stvaranje ili modificiranje cilindričnih proizvoda za svoje sklopove katetera koji se mogu upravljati, odnosno hipotube, zavojnice i spirale, uključujući rezanje profiliranih vrhova i otvora za izrezivanje. e zlato, platina i nitinol.
Slika 4. Motion Dynamics takođe uveliko koristi lasersko zavarivanje. Iznad, zavojnica je zavarena na laserski izrezanu cijev.
Koje su laserske opcije? Witham je objasnio da su odličan kvalitet rubova i minimalni rezovi kritični za većinu njihovih komponenti, tako da su u početku preferirali USP lasere. Osim toga, nijedan od materijala koje kompanija koristi ne može se rezati jednim od ovih lasera, uključujući sitne zlatne komponente koje se koriste kao radioprovidni markeri u nekim od svojih proizvoda. Ali je dodao da im novi hibridi daju opcije za optimizaciju kvaliteta i fleksibilnost laserskih vlakana. nema sumnje da optička vlakna mogu pružiti veće brzine,” rekao je on. “Ali zbog našeg posebnog fokusa na primjenu, to obično znači neku vrstu naknadne obrade, kao što je kemijsko i ultrazvučno čišćenje ili elektropoliranje.Dakle, postojanje hibridne mašine nam omogućava da odaberemo koji sveukupni proces – samo USP ili rukovanje vlaknima i naknadnom obradom – optimalan za svaku komponentu.Omogućuje nam da istražimo mogućnost hibridne obrade iste komponente, posebno tamo gdje su uključeni veći prečnici i debljine stijenke: čak i brzo rezanje laserima s vlaknima, zatim koristite femtosekundni laser za fino sečenje.”On očekuje da će USP laser ostati njihov prvi izbor jer većina njihovih laserskih rezova uključuje debljine zidova između 4 i 6 hiljada, iako se susreću sa debljinom zida u rasponu od 1-20 hiljada.Cijevi od nehrđajućeg čelika između vas.
Zaključno, lasersko rezanje i bušenje su ključni procesi u proizvodnji različitih medicinskih uređaja. Danas, zahvaljujući napretku u osnovnoj laserskoj tehnologiji i visoko optimiziranim mašinama konfiguriranim za specifične potrebe industrije, ovi procesi su lakši za korištenje i daju bolje rezultate nego ikada prije.