Ĉi tiun retejon funkciigas unu aŭ pluraj entreprenoj posedataj de Informa PLC kaj ĉiuj kopirajtoj estas posedataj de ili. La registrita oficejo de Informa PLC estas 5 Howick Place, London SW1P 1WG. Registrita en Anglio kaj Kimrio. N-ro 8860726.
Hodiaŭ, preskaŭ ĉiu preciza lasera tranĉado de metaloj kaj nemetaloj estas farata per iloj ekipitaj per fibraj laseroj aŭ ultramallongaj pulsaj (USP) laseroj, aŭ kelkfoje ambaŭ. En ĉi tiu artikolo, ni klarigos la malsamajn avantaĝojn de la du laseroj kaj vidos kiel ambaŭ fabrikantoj uzas ĉi tiujn laserojn. NPX Medical (Plymouth, MN) estas kontrakta speciala prilabora kompanio, kiu fabrikas diversajn aparatojn kaj deplojajn ilojn, kiel stentoj, enplantaĵoj kaj flekseblaj tuboj, uzante maŝinojn, kiuj inkluzivas fibrajn laserojn. Motion Dynamics fabrikas subasembleojn, kiel "tirdratajn" asembleojn ĉefe uzatajn en neŭrologio, utiligante maŝinon, kiu inkluzivas USP-femtosekundan laseron kaj unu el la plej novaj hibridaj sistemoj, inkluzive de femtosekundaj kaj fibraj laseroj, por maksimuma fleksebleco kaj ĉiuflankeco.
Dum multaj jaroj, plej multaj laseraj mikromaŝinadoj estis faritaj per solidstataj nanosekundaj laseroj nomataj DPSS-laseroj. Tamen, tio nun tute ŝanĝiĝis danke al la disvolviĝo de du tute malsamaj, kaj tial komplementaj, lasertipoj. Origine disvolvitaj por telekomunikadoj, fibraj laseroj maturiĝis en laborĉevalajn materialprilaborajn laserojn en multaj industrioj, ofte ĉe preskaŭ-infraruĝaj ondolongoj. La kialoj de ĝia sukceso kuŝas en ĝia simpla arkitekturo kaj simpla potencoskaleblo. Tio rezultigas laserojn, kiuj estas kompaktaj, tre fidindaj kaj facile integreblaj en specialigitajn maŝinojn, kaj ĝenerale ofertas pli malaltan posedkoston ol pli malnovaj lasertipoj. Grave por mikromaŝinado, la elira fasko povas esti enfokusigita en malgrandan, puran punkton de nur kelkaj mikrometroj en diametro, do ili estas idealaj por alt-rezolucia tranĉado, veldado kaj borado. Iliaj eligoj ankaŭ estas tre flekseblaj kaj kontroleblaj, kun pulsrapidecoj variantaj de unuopa pafo ĝis 170 kHz. Kune kun skalebla potenco, tio subtenas rapidan tranĉadon kaj boradon.
Tamen, ebla malavantaĝo de fibraj laseroj en mikromaŝinado estas la maŝinado de malgrandaj trajtoj kaj/aŭ maldikaj, delikataj partoj. Longaj (ekz., 50 µs) pulsdaŭroj rezultigas malgrandan kvanton da varmo-influita zono (HAZ) kiel ekzemple refandita materialo kaj malgranda randmalglateco, kio povas postuli iom da post-prilaborado. Feliĉe, pli novaj laseroj - ultramallongaj pulsaj (USP) laseroj kun femtosekundaj eliraj pulsoj - forigas la HAZ-problemon.
Kun USP-laseroj, plejparto de la ekstra varmo asociita kun la tranĉado aŭ borado estas forportata en la elĵetitaj derompaĵoj antaŭ ol ĝi havas tempon difuzi en la ĉirkaŭan materialon. USP-laseroj kun pikosekunda eligo delonge estas uzataj en mikromaŝinadaj aplikoj implikantaj plastojn, duonkonduktaĵojn, ceramikaĵojn kaj certajn metalojn (pikosekundoj = 10⁻⁵ sekundoj). Sed por metalaj aparatoj kun kolonoj la grandeco de homa haro, la alta varmokondukteco kaj eta grandeco de la metalo signifas, ke pikosekundaj laseroj ne ĉiam provizas la plibonigitajn rezultojn, kiuj pravigus la pliigitan koston de pli fruaj USP-laseroj. Ĉi tio nun ŝanĝiĝis kun la apero de industriaj femtosekundaj laseroj (femtosekundoj = 10⁻⁵ sekundoj). Ekzemplo estas la serio de laseroj Monaco de Coherent Inc. Kiel fibraj laseroj, ilia eligo estas preskaŭ-infraruĝa lumo, kio signifas, ke ili povas tranĉi aŭ bori ĉiujn metalojn uzatajn en medicinaj aparatoj, inkluzive de rustorezista ŝtalo, plateno, oro, magnezio, kobalto-kromo, titanio kaj pli, same kiel nemetaloj. Dum la kombinaĵo de mallonga pulsdaŭro kaj malalta pulsenergio malhelpas termikan damaĝon (HAZ), la alta (MHz) ripetfrekvenco certigas kostefikajn trairrapidojn por multaj altvaloraj medicinaj aparatoj.
Kompreneble, preskaŭ neniu en nia industrio bezonas nur unu laseron. Anstataŭe, ili bezonas laser-bazitan maŝinon, kaj nun ekzistas multaj specialigitaj maŝinoj optimumigitaj por tranĉi kaj bori medicinajn aparatojn. Ekzemplo estas la serio StarCut Tube de Coherent, kiu povas esti uzata kun fibraj laseroj, femtosekundaj laseroj, aŭ kiel hibrida versio enkorpiganta ambaŭ lasertipojn.
Kion signifas specialiĝo pri medicinaj aparatoj? Plej multaj el ĉi tiuj aparatoj estas produktitaj en limigitaj aroj bazitaj sur kutimaj dezajnoj. Tial, fleksebleco kaj facileco de uzo estas ŝlosilaj konsideroj. Dum multaj aparatoj estas fabrikitaj el pecoj, iuj komponantoj devas esti precize maŝinitaj el plataj pecoj; la sama maŝino devas pritrakti ambaŭ por maksimumigi sian valoron. Ĉi tiuj bezonoj kutime estas plenumitaj per provizado de plur-aksa CNC-kontrolita (xyz kaj rotacia) movado kaj uzanto-amika HMI por simpla programado kaj kontrolo. En la kazo de StarCut Tube, nova opcio por tubŝarĝa modulo venas kun flanka ŝarĝa magazino (nomata StarFeed) por tuboj ĝis 3 m longaj kaj ordigilo por tranĉitaj produktoj, permesante plene aŭtomatigitan produktadon.
La proceza fleksebleco de ĉi tiuj maŝinoj estas plue plibonigita per subteno por malseka kaj seka tranĉado kaj facile alĝustigeblaj liveraj ajutoj por procezoj postulantaj helpgason. Spaca rezolucio ankaŭ estas aparte grava por maŝinado de tre malgrandaj partoj, kio signifas, ke termomekanika stabileco eliminas la efikojn de vibrado ofte renkontata en maŝinmetiejoj. La StarCut Tube-serio plenumas ĉi tiun bezonon konstruante la tutan tranĉplatformon kun granda nombro da granitaj elementoj.
NPX Medical estas sufiĉe nova kontrakta fabrikanto, kiu provizas servojn pri projektado, inĝenierado kaj preciza lasertranĉado al fabrikantoj de medicinaj aparatoj. Fondita en 2019, la kompanio konstruis reputacion en la industrio pro kvalitaj produktoj kaj respondemo, subtenante vastan gamon da aparatoj, inkluzive de stentoj, enplantaĵoj, valvaj stentoj kaj flekseblaj livertuboj por simile diversaj kirurgiaj proceduroj kaj intervenoj, inkluzive de neŭrovaskula, kora, rena, spina, ortopedia, ginekologia kaj gastrointesta kirurgio. Ĝia ĉefa lasertranĉilo estas la StarCut Tube 2+2 kun StarFiber 320FC kun averaĝa potenco de 200 vatoj. Mike Brenzel, unu el la fondintoj de NPX, klarigis, ke "la fondintoj alportas jarojn da sperto pri projektado kaj fabrikado de medicinaj aparatoj - pli ol 90 jarojn entute", kun antaŭa sperto kun StarCut-similaj maŝinoj uzantaj fibrajn laserojn. Multo de nia laboro implikas Nitinol-tranĉadon kaj ni jam scias, ke fibraj laseroj povas provizi la rapidon kaj kvaliton, kiujn ni bezonas. Por aparatoj kiel dikmuraj tuboj kaj korvalvoj, ni bezonas rapidon, kaj la USP-lasero eble estas tro malrapida por niaj bezonoj. En Aldone al grandkvantaj produktadmendoj - ni specialiĝas pri malgrandaj aroj de partoj - nur inter 5 kaj 150 pecoj - nia celo estas kompletigi ĉi tiujn malgrandajn arojn en nur kelkaj tagoj, inkluzive de projektado, programado, tranĉado, formado, post-prilaborado kaj inspektado, kompare kun la semajnoj post kiam mendo estas farita por pli grandaj kompanioj." Aldone al mencio de rapideco, Brenzel menciis la fidindecon de la maŝino kiel gravan avantaĝon, kiu ne postulis eĉ unu servvokon dum la pasintaj 18 monatoj da preskaŭ kontinua funkciado.
Figuro 2. NPX ofertas diversajn post-prilaborajn eblojn. La materialo montrita ĉi tie estas T316 neoksidebla ŝtalo kun 5mm ekstera diametro kaj 0.254mm murdikeco. La maldekstra parto estas tranĉita/mikroblovita kaj la dekstra parto estas elektropolurita.
Aldone al nitinol-partoj, la kompanio ankaŭ amplekse uzas kobalt-kromajn alojojn, tantalajn alojojn, titanajn alojojn kaj multajn specojn de medicinaj rustorezistaj ŝtaloj. Jeff Hansen, Laser-Prilabora Manaĝero, klarigas: "Maŝina fleksebleco estas alia grava avantaĝo, kiu permesas al ni subteni tranĉadon de tre diversa gamo da materialoj, inkluzive de tuboj kaj plataj ŝtaloj. Ni povas fokusigi la faskon ĝis 20-mikrona punkto, kio utilas por pli... Maldikaj tuboj estas tre utilaj. Kelkaj el ĉi tiuj tuboj havas nur 0,012″ internan diametron, kaj la alta proporcio de pinta potenco al meza potenco de la plej novaj fibraj laseroj maksimumigas nian tranĉrapidecon, samtempe provizante la deziratan randokvaliton. Ni absolute bezonas la rapidecon de pli grandaj produktoj kun ekstera diametro ĝis 1 colo."
Aldone al preciza tranĉado kaj rapida respondo, NPX ankaŭ ofertas plenan gamon da post-prilaboraj teknologioj, same kiel ampleksajn dezajnajn servojn, kiuj utiligas ĝian vastan sperton en la industrio. Ĉi tiuj teknikoj inkluzivas elektropoluradon, sabloblovadon, pikladon, laserveldadon, varmofiksadon, formadon, pasivigon, Af-temperaturan testadon kaj lacectestadon, kiuj ĉiuj estas ŝlosilaj por la fabrikado de Nitinol-aparatoj. Uzi post-prilaboradon por kontroli randfinpoluron, diris Brenzel, "kutime dependas de ĉu ni parolas pri alt-laceca aŭ malalt-laceca apliko. Ekzemple, alt-laceca parto kiel korvalvo povus fleksiĝi miliardon da fojoj dum sia vivdaŭro kiel post-prilaborado. Kiel paŝo, gravas uzi sabloblovadon por pliigi la radiuson de ĉiuj randoj. Sed malalt-lacecaj komponantoj kiel liversistemoj aŭ gviddratoj ofte ne postulas ampleksan post-prilaboradon." Rilate al dezajna kompetenteco, Brenzel klarigas, ke nun estas tiom da kiom Tri kvaronoj de klientoj ankaŭ uzas iliajn dezajnajn servojn por profiti de la helpo kaj kapabloj de NPX por akiri FDA-aprobon. La kompanio estas tre lerta pri transformado de la koncepto de "buŝtukoskizo" en produkton en ĝia fina formo en mallonga tempodaŭro.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) estas fabrikanto de specialaj miniaturaj risortoj, medicinaj volvaĵoj kaj dratasembleoj, kies misio estas solvi klientajn problemojn, negrave kiom kompleksaj aŭ ŝajne neeblaj, en la plej mallonga ebla tempo. En medicinaj aparatoj, ĝi ĉefe emfazas kompleksajn asembleojn por neŭrovaskula kirurgio, inkluzive de la dezajno, produktado kaj asembleo de altkvalitaj dratasembleoj por aplikoj kiel stireblaj kateteraj aparatoj, inkluzive de "tirdrataj" asembleoj.
Kiel menciite antaŭe, la elekto de fibra aŭ USP-lasero estas afero de inĝeniera prefero same kiel la tipo de ekipaĵo kaj procezoj subtenataj. Chris Witham, Prezidanto de Motion Dynamics, klarigis: "Bazite sur komerca modelo, kiu estas tre fokusita al neŭrovaskulaj produktoj, ni povas liveri diferencigitajn rezultojn en dezajno, efektivigo kaj servo. Ni uzas lasertranĉadon nur por produkti la komponantojn, kiujn ni uzas interne, por fabriki la altvalorajn, "malfacilajn" komponantojn, kiuj fariĝis nia specialaĵo kaj reputacio; ni ne ofertas lasertranĉadon kiel kontraktan servon. Ni trovis, ke plej multaj lasertranĉoj, kiujn ni plenumas, estas plej bone faritaj per USP-laseroj, kaj dum multaj jaroj mi uzis StarCut Tube kun unu el ĉi tiuj laseroj. Pro la forta postulo je niaj produktoj, ni havas du 8-horajn ŝanĝojn tage, foje eĉ tri ŝanĝojn, kaj en 2019 ni bezonas akiri alian StarCut Tube por subteni ĉi tiun kreskon. Sed ĉi-foje, ni decidis elekti unu el la novaj hibridaj modeloj de femtosekundaj USP-laseroj kaj fibraj laseroj. Ni ankaŭ pariĝis ĝin kun StarFeed-ŝargilo/malŝargilo por ke..." ni povus plene aŭtomatigi la tranĉadon - la funkciigisto simple metas la krudaĵon. La tubo estas ŝarĝita en la nutrilon kaj la programaro por la produkto estas lanĉita.
Figuro 3. Ĉi tiu fleksebla livertubo el neoksidebla ŝtalo (montrita apud krajonforigilo) estis tranĉita per femtosekunda lasero de Monako.
Witham aldonas, ke kvankam ili foje uzas la maŝinon por plata tranĉado, pli ol 95 procentoj de ilia tempo estas pasigataj kreante aŭ modifante cilindrajn produktojn por siaj stireblaj kateteraj asembleoj, nome hipotuboj, volvaĵoj kaj spiraloj, inkluzive de tranĉado de profilitaj pintoj kaj tranĉitaj truoj. Ĉi tiuj komponantoj estas finfine uzataj en proceduroj kiel aneŭrisma riparo kaj trombo-forigo. Ĉi tio postulas la uzon de lasertranĉiloj sur diversaj metaloj, inkluzive de rustorezista ŝtalo, pura oro, plateno kaj nitinolo.
Figuro 4. Motion Dynamics ankaŭ vaste uzas laserveldadon. Supre, la bobeno estis veldita al la lasertranĉita tubo.
Kiuj estas la laseraj opcioj? Witham klarigis, ke bonega randokvalito kaj minimumaj segiltranĉoj estas kritikaj por la plej multaj el iliaj komponantoj, do ili komence preferis USP-laserojn. Krome, neniu el la materialoj, kiujn la kompanio uzas, povas esti tranĉita per unu el ĉi tiuj laseroj, inkluzive de la etaj oraj komponantoj uzataj kiel radio-opakaj markiloj en iuj el ĝiaj produktoj. Sed li aldonis, ke novaj hibridaj opcioj, inkluzive de fibraj laseroj kaj USP-oj, donas al ili pli da fleksebleco en optimumigo de rapido/randa kvalito. "Sendube, fibro-optiko povas provizi pli altajn rapidojn," li diris. "Sed pro nia aparta aplika fokuso, tio kutime signifas ian post-prilaboradon, kiel ekzemple kemia kaj ultrasona purigado aŭ elektropolurado. Do havi hibridan maŝinon permesas al ni elekti, kiu ĝenerala procezo - USP sole aŭ fibro kaj post-prilaborado - estas optimuma por ĉiu komponanto. Ĝi permesas al ni esplori la eblecon de hibrida maŝinado de la sama komponanto, precipe kie pli grandaj diametroj kaj murdikecoj estas implikitaj: eĉ rapida tranĉado per fibraj laseroj, poste uzu femtosekunan laseron por fajna tranĉado." Li atendas, ke la USP-lasero restos ilia unua elekto, ĉar la plej multaj el iliaj lasertranĉoj implikas murdikecon inter 4 kaj 6 mil, kvankam ili renkontas murdikecon intervalantan de 1-20 mil. Tuboj el neoksidebla ŝtalo inter mil.
Konklude, lasera tranĉado kaj borado estas ŝlosilaj procezoj en la fabrikado de diversaj medicinaj aparatoj. Hodiaŭ, danke al progresoj en kerna laserteknologio kaj tre optimumigitaj maŝinoj agorditaj por la specifaj bezonoj de la industrio, ĉi tiuj procezoj estas pli facile uzeblaj kaj liveras pli bonajn rezultojn ol iam antaŭe.