Tyto webové stránky provozuje jeden nebo více podniků vlastněných společností Informa PLC a všechna autorská práva jsou jejich vlastnictvím. Sídlo společnosti Informa PLC je 5 Howick Place, Londýn SW1P 1WG. Registrováno v Anglii a Walesu. č.8860726.
Dnes se téměř veškeré přesné laserové řezání kovů a nekovů provádí pomocí nástrojů vybavených vláknovými lasery nebo lasery s ultrakrátkým pulzem (USP) nebo někdy obojím. V tomto článku vysvětlíme různé výhody těchto dvou laserů a uvidíme, jak oba výrobci tyto lasery používají. NPX Medical (Plymouth, MN) je smluvní specializovaná zpracovatelská společnost, která vyrábí různé nástroje na výrobu laserových vláken, zařízení pro nasazení stentů a stentů. Motion Dynamics vyrábí podsestavy, jako jsou sestavy „pull wire“ primárně používané v neurologii, využívající stroj, který obsahuje USP femtosekundový laser a jeden z nejnovějších hybridních systémů včetně femtosekundových a vláknových laserů pro maximální flexibilitu a všestrannost.
Po mnoho let se většina laserového mikroobrábění prováděla pomocí pevnolátkových nanosekundových laserů nazývaných DPSS lasery. To se však nyní zcela změnilo díky vývoji dvou zcela odlišných, a tedy komplementárních typů laserů. Vláknové lasery původně vyvinuté pro telekomunikace dozrály v přímé lasery pro zpracování materiálů v mnoha průmyslových odvětvích, často v kompaktních laserových úspěších v blízkosti infračerveného záření. , vysoce spolehlivé a snadno se integrují do specializovaných strojů a obecně nabízejí nižší náklady na vlastnictví než starší typy laserů. Důležité pro mikroobrábění je, že výstupní paprsek může být zaměřen na malé, čisté místo o průměru pouze několika mikronů, takže jsou ideální pro řezání, svařování a vrtání s vysokým rozlišením. Jejich výstupy jsou také velmi flexibilní a ovladatelné, s rychlostí 170 kHz s podporou tohoto rychlého řezání a pulsního vrtání s dlouhým řezným výkonem 170 kHz.
Potenciální nevýhodou vláknových laserů při mikroobrábění je však obrábění malých prvků a/nebo tenkých, jemných součástí. Dlouhé (např. 50 µs) trvání pulsů má za následek malé množství tepelně ovlivněných zón (HAZ), jako je přetavený materiál a malá drsnost hran, což může vyžadovat určité dodatečné zpracování. Naštěstí novější lasery – eliminují problém s ultrakrátkým výstupem laserového pulsu s HAZ—na sekundu (USP)
U laserů USP je většina přebytečného tepla spojeného s procesem řezání nebo vrtání odvedena ve vymrštěných úlomcích, než stihne difundovat do okolního materiálu. Lasery USP s pikosekundovým výstupem se již dlouho používají v aplikacích mikroobrábění zahrnujících plasty, polovodiče, keramiku a určité kovy (pikosekundy = 10–12 sekund malé velikosti, kovy s malou tepelnou vodivostí a velikostí kovových vlasů jsou vysoké jako u kovových vlasů). kosekundové lasery ne vždy poskytují lepší výsledky, které by ospravedlňovaly zvýšené náklady na dřívější USP lasery. To se nyní změnilo s příchodem průmyslových femtosekundových laserů (femtosekunda = 10-15 sekund). Příkladem je řada laserů Monaco společnosti Coherent Inc. Stejně jako u laserů s vlákny v blízkosti infračerveného světla, všechny kovy, platiny, zlato, vrtačka z nerezové oceli ium, titan a další, stejně jako nekovy. Zatímco kombinace krátké doby trvání pulzu a nízké energie pulzu zabraňuje tepelnému poškození (HAZ), vysoká (MHz) opakovací frekvence zajišťuje nákladově efektivní rychlost propustnosti pro mnoho vysoce hodnotných lékařských zařízení.
Samozřejmě, že téměř nikdo v našem oboru nepotřebuje pouze jeden laser. Místo toho potřebuje stroj na bázi laseru a nyní existuje mnoho specializovaných strojů optimalizovaných pro řezání a vrtání lékařských přístrojů. Příkladem je řada StarCut Tube společnosti Coherent, kterou lze použít s vláknovými lasery, femtosekundovými lasery nebo jako hybridní verzi zahrnující oba typy laserů.
Co znamená specializace na zdravotnické prostředky?Většina těchto zařízení se vyrábí v omezených sériích na základě vlastních návrhů. Klíčovými faktory jsou proto flexibilita a snadné použití. Zatímco mnoho zařízení se vyrábí z polotovarů, některé součásti musí být přesně obrobeny z plochých polotovarů;stejný stroj musí zvládnout obojí, aby maximalizoval svou hodnotu. Tyto potřeby jsou obvykle splněny poskytováním víceosého CNC řízeného (xyz a rotačního) pohybu a uživatelsky přívětivým HMI pro jednoduché programování a ovládání. V případě StarCut Tube je nový modul pro zakládání trubek dodáván s bočním zásobníkem (nazývaným StarFeed) pro trubky až do délky 3 m a plně automatizovaným třídičem pro řezané produkty.
Flexibilitu procesu těchto strojů dále zvyšuje podpora pro mokré a suché řezání a snadno nastavitelné podávací trysky pro procesy vyžadující pomocný plyn. Prostorové rozlišení je také zvláště důležité pro obrábění velmi malých dílů, což znamená, že termomechanická stabilita eliminuje účinky vibrací, se kterými se často setkáváme ve strojírnách. Řada StarCut Tube splňuje tuto potřebu tím, že celé žací ústrojí je postaveno s velkým počtem žulových prvků.
NPX Medical je poměrně nový smluvní výrobce poskytující výrobcům zdravotnických prostředků služby v oblasti designu, inženýrství a přesného řezání laserem. Společnost byla založena v roce 2019 a v oboru si vybudovala reputaci pro kvalitní produkty a schopnost reagovat, podporuje širokou škálu zařízení včetně stentů, implantátů, chlopňových stentů a flexibilních zaváděcích hadiček pro podobně rozmanité chirurgické zákroky. StarCut Tube 2+2Â se StarFiber 320FC s průměrným výkonem 200 wattů. Mike Brenzel, jeden ze zakladatelů NPX, vysvětlil, že „zakladatelé přinášejí roky zkušeností s návrhem lékařských zařízení a výrobou – celkem více než 90 let“, s předchozími zkušenostmi se stroji podobnými StarCut, které využívají vláknové lasery, již potřebujeme mnoho našich vláknových laserů. silnostěnných trubek a srdečních chlopní potřebujeme rychlost a USP laser může být pro naše potřeby příliš pomalý. Kromě velkoobjemových výrobních zakázek – specializujeme se na malé série dílů – pouze mezi 5 a 150 kusy – je naším cílem dokončit tyto obrátky malých sérií během několika dní, včetně návrhu, programování, řezání, tvarování, post-processing a zmínku o spolehlivosti po objednání větší než u Bren Inspector. stroj jako hlavní výhodu, která za posledních 18 měsíců téměř nepřetržitého provozu nevyžaduje jediné servisní zavolání.
Obrázek 2. NPX nabízí různé možnosti následného zpracování. Zde zobrazený materiál je nerezová ocel T316 s vnějším průměrem 5 mm a tloušťkou stěny 0,254 mm. Levá část je řezaná/mikrotryskaná a pravá část je elektrolyticky leštěná.
Kromě nitinolových dílů společnost také široce využívá slitiny kobaltu a chrómu, slitiny tantalu, slitiny titanu a mnoho typů lékařských nerezových ocelí. Jeff Hansen, manažer laserového zpracování, vysvětluje: „Flexibilita strojů je další důležitou výhodou, která nám umožňuje podporovat řezání velmi rozmanitých materiálů, včetně trubek a plochých.Můžeme zaostřit paprsek až na 20mikronový bod, což je užitečné pro více Tenké trubice jsou velmi užitečné.Některé z těchto trubic mají vnitřní průměr pouze 0,012″ a vysoký poměr špičkového výkonu k průměrnému výkonu nejnovějších vláknových laserů maximalizuje naši rychlost řezání a přitom stále poskytuje požadovanou kvalitu ostří.Absolutně potřebujeme rychlost větších produktů s vnějším průměrem až 1 palec.”
Kromě přesného řezání a rychlé odezvy nabízí NPX také celou řadu technologií následného zpracování, stejně jako komplexní designové služby, které využívají své rozsáhlé zkušenosti v oboru. Tyto techniky zahrnují elektrolytické leštění, pískování, moření, laserové svařování, tepelné nastavení, tvarování, pasivaci, testování teploty Af a únavové testování, které jsou všechny klíčové pro výrobu zařízení Nitinol, zda závisí na výrobě zařízení s vysokým stupněm povrchové úpravy Bren. únavová nebo nízkoúnavová aplikace.Například vysoce únavná část, jako je srdeční chlopeň, se může během své životnosti v důsledku následného zpracování ohnout miliardkrát. Jako krok je důležité použít pískování ke zvětšení poloměru všech hran.Součásti s nízkou únavou, jako jsou zaváděcí systémy nebo vodicí dráty, však často nevyžadují rozsáhlé následné zpracování.“Pokud jde o odborné znalosti v oblasti designu, vysvětluje Brenzel, nyní je jich až Tři čtvrtiny klientů také využívají jejich návrhářských služeb, aby využili pomoci a dovedností NPX při získávání schválení FDA. Společnost je velmi dobrá v tom, že koncept „náčrtu ubrousků“ promění v produkt v jeho konečné podobě v krátkém časovém období.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) je výrobcem zakázkových miniaturních pružin, lékařských cívek a drátěných sestav, jehož posláním je řešit problémy zákazníků, ať jsou jakkoli složité nebo zdánlivě nemožné, v co nejkratším čase. V zdravotnických zařízeních klade důraz především na komplexní sestavy pro neurovaskulární chirurgii, včetně návrhu, výroby a montáže vysoce kvalitních sestav drátů včetně katétrových sestav, jako jsou drátěné katétrové zařízení.
Jak již bylo zmíněno dříve, výběr vláknového nebo USP laseru je věcí technických preferencí, stejně jako typu podporovaného zařízení a procesů. Chris Witham, prezident Motion Dynamics, vysvětlil: „Na základě obchodního modelu, který je vysoce zaměřen na neurovaskulární produkty, můžeme poskytovat odlišné výsledky v designu, provedení a servisu.K výrobě součástí, které používáme, používáme pouze řezání laserem., vyrábět vysoce hodnotné, „obtížné“ komponenty, které se staly naší specialitou a pověstí;laserové řezání nenabízíme jako smluvní službu.Zjistili jsme, že většinu laserových řezů, které provádíme, se nejlépe provádí pomocí USP laserů a po mnoho let používám StarCut Tube s jedním z těchto laserů.Kvůli silné poptávce po našich produktech máme dvě 8hodinové směny denně, někdy i tři směny, a v roce 2019 potřebujeme získat další StarCut Tube na podporu tohoto růstu.Tentokrát jsme se ale rozhodli jít s jedním z nových hybridních modelů femtosekundových USP laserů a vláknových laserů.Spárovali jsme ji také s nakladačem/vykladačem StarFeed, abychom mohli řezání plně automatizovat – obsluha jednoduše vloží polotovar Trubka se vloží do podavače a spustí se softwarový operační program pro produkt.
Obrázek 3. Tato ohebná trubice z nerezové oceli (zobrazená vedle gumy na tužky) byla vyříznuta femtosekundovým laserem Monaco.
Witham dodává, že i když příležitostně používají stroj pro ploché řezání, více než 95 procent svého času věnují vytváření nebo úpravám válcových produktů pro jejich řiditelné katétrové sestavy, jmenovitě hypotrubičky, cívky a spirály, včetně řezání profilovaných špiček a řezaných otvorů. Tyto komponenty se nakonec používají v procedurách, jako je oprava aneuryzmat a odstraňování trombů z nerezové oceli, nerezové zlaté řezačky. .
Obrázek 4. Dynamika pohybu také ve velké míře využívá laserové svařování. Nahoře byla cívka přivařena k trubce řezané laserem.
Jaké jsou možnosti laseru?Witham vysvětlil, že vynikající kvalita hran a minimální zářezy jsou pro většinu jejich komponentů rozhodující, takže zpočátku preferovali USP lasery. Navíc žádný z materiálů, které společnost používá, nelze řezat jedním z těchto laserů, včetně drobných zlatých komponent používaných jako rentgenkontrastní markery v některých jejích produktech. Dodal však, že nové hybridní možnosti, včetně vláknových laserů s vyšší rychlostí a vyšší flexibilitou optických vláken, jim nemohou poskytnout vyšší rychlost a flexibilitu optických vláken. s,“ řekl. „Ale kvůli našemu konkrétnímu aplikačnímu zaměření to obvykle znamená nějaký typ následného zpracování, jako je chemické a ultrazvukové čištění nebo elektrolytické leštění.Hybridní stroj nám tedy umožňuje vybrat si, který celkový proces – samotný USP nebo zpracování vláken a následného zpracování – optimální pro každou součást.Umožňuje nám to prozkoumat možnosti hybridního obrábění stejné součásti, zejména tam, kde se jedná o větší průměry a tloušťky stěn: i rychlé řezání vláknovými lasery, Pak použijte femtosekundový laser pro jemné řezání.“Očekává, že USP laser zůstane jejich první volbou, protože většina jejich laserových řezů zahrnuje tloušťky stěn mezi 4 a 6 tisíci, ačkoli se setkávají s tloušťkami stěn v rozmezí 1-20 tisíc.Nerezové trubky mezi tis.
Závěrem lze říci, že řezání a vrtání laserem jsou klíčové procesy při výrobě různých lékařských přístrojů. Dnes, díky pokrokům v základní laserové technologii a vysoce optimalizovaným strojům konfigurovaným pro specifické potřeby průmyslu, se tyto procesy používají snadněji a poskytují lepší výsledky než kdykoli předtím.