Webgune hau Informa PLC-ren jabetzako enpresa batek edo gehiagok kudeatzen dute eta egile-eskubide guztiak haienak dira. Informa PLC-ren egoitza soziala 5 Howick Place, London SW1P 1WG da. Ingalaterran eta Galesen erregistratuta. 8860726 zk.
Gaur egun, metalen eta ez-metalen ia laser bidezko ebaketa zehatz guztia zuntz laserrez edo pultsu ultramotzeko (USP) laserrez hornitutako tresnak erabiliz egiten da, edo batzuetan biak. Artikulu honetan, bi laserren abantaila desberdinak azalduko ditugu eta bi fabrikatzaileek nola erabiltzen dituzten laser hauek ikusiko dugu. NPX Medical (Plymouth, MN) kontratu bidezko prozesatzeko enpresa espezializatua da, hainbat gailu eta hedapen tresna fabrikatzen dituena, hala nola stent-ak, inplanteak eta hodi malguak, zuntz laserrak dituzten makinak erabiliz. Motion Dynamics-ek azpimultzoak fabrikatzen ditu, hala nola neurologian erabiltzen diren "tiratzeko hari" muntaketak, USP femtosegundoko laser bat eta femtosegundoko eta zuntz laserrak barne hartzen dituen sistema hibrido berrienetako bat duen makina bat erabiliz, malgutasun eta moldakortasun handiena lortzeko.
Urte askotan, laser bidezko mikromekanizazio gehiena DPSS laser izeneko nanosegundoko laser solidoekin egin da. Hala ere, hau guztiz aldatu da bi laser mota guztiz desberdin eta, beraz, osagarriak garatzeari esker. Jatorriz telekomunikazioetarako garatuak, zuntz laserrak industria askotan materialak prozesatzeko laser erresistente bihurtu dira, askotan infragorri hurbileko uhin-luzeretan. Bere arrakastaren arrazoiak arkitektura sinplean eta potentzia eskalagarritasun errazan daude. Horren ondorioz, laser trinkoak, oso fidagarriak eta makina espezializatuetan integratzeko errazak direnak sortzen dira, eta, oro har, jabetza-kostu txikiagoa eskaintzen dute laser mota zaharragoek baino. Mikromekanizaziorako garrantzitsua da irteerako izpia mikra gutxi batzuetako diametroko puntu txiki eta garbi batean fokatu daitekeela, beraz, bereizmen handiko ebaketa, soldadura eta zulaketa egiteko aproposak dira. Haien irteerak ere oso malguak eta kontrolagarriak dira, pultsu-tasak jaurtiketa bakarretik 170 kHz-ra bitartekoak direlarik. Potentzia eskalagarriarekin batera, honek ebaketa eta zulaketa azkarrak ahalbidetzen ditu.
Hala ere, zuntz laserren desabantaila potentzial bat mikromekanizazioan ezaugarri txikien eta/edo pieza mehe eta delikatuen mekanizazioa da. Pultsu iraupen luzeek (adibidez, 50 µs) beroak eragindako eremu (HAZ) kopuru txiki bat sortzen dute, hala nola birmoldatutako materiala eta ertz zimurtasun txikia, eta horrek postprozesamendu batzuk behar izan ditzake. Zorionez, laser berriagoek —femtosegundoko irteerako pultsuak dituzten pultsu ultralaburretako (USP) laserrek— HAZ arazoa ezabatzen dute.
USP laserrekin, ebaketa edo zulaketa prozesuarekin lotutako bero gehigarri gehiena kanporatutako hondakinetan eramaten da, inguruko materialean barreiatzeko denbora izan aurretik. Pikosegundoen irteera duten USP laserrak aspalditik erabili izan dira plastikoak, erdieroaleak, zeramikak eta metal batzuk dituzten mikromekanizazio aplikazioetan (pikosegundoak = 10-12 segundo). Baina giza ile baten tamainako zutabeak dituzten metalezko gailuetarako, metalaren eroankortasun termiko handiak eta tamaina txikiak esan nahi dute pikosegundoen laserrek ez dutela beti emaitza hobeak ematen, lehenagoko USP laserren kostuaren igoera justifikatuko luketenak. Hori aldatu egin da orain industria mailako femtosegundoen laserren etorrerarekin (femtosegundoak = 10-15 segundo). Adibide bat Coherent Inc.-en Monaco laser seriea da. Zuntz laserren antzera, haien irteera infragorri hurbileko argia da, eta horrek esan nahi du gailu medikoetan erabiltzen diren metal guztiak moztu edo zulatu ditzaketela, besteak beste, altzairu herdoilgaitza, platinoa, urrea, magnesioa, kobalto-kromoa, titanioa eta gehiago, baita ez-metalak ere. Pultsu iraupen laburraren eta pultsu energia baxuaren konbinazioak... Kalte termikoak (HAZ) saihesten ditu, eta errepikapen-tasa altuak (MHz) kostu-eraginkorrak diren ekoizpen-abiadurak bermatzen ditu balio handiko gailu mediko askorentzat.
Noski, gure industrian ia inork ez du laser bakarra behar. Horren ordez, laser bidezko makina bat behar dute, eta gaur egun gailu medikoak mozteko eta zulatzeko optimizatutako makina espezializatu asko daude. Adibide bat Coherent-en StarCut Tube seriea da, zuntz laserrekin, femtosegundo laserrekin edo bi laser motak biltzen dituen bertsio hibrido gisa erabil daitekeena.
Zer esan nahi du gailu medikoen espezializazioak? Gailu horietako gehienak diseinu pertsonalizatuetan oinarritutako lote mugatuetan ekoizten dira. Beraz, malgutasuna eta erabiltzeko erraztasuna dira kontuan hartu beharreko faktore nagusiak. Gailu asko lingoteetatik fabrikatzen diren arren, osagai batzuk lingote lauetatik zehaztasunez mekanizatu behar dira; makina berak biak kudeatu behar ditu bere balioa maximizatzeko. Behar horiek normalean asetzeko CNC bidez kontrolatutako ardatz anitzeko (xyz eta birakaria) mugimendua eta programazio eta kontrol errazak egiteko HMI erabilerraza eskaintzen dira. StarCut Tube-ren kasuan, hodiak kargatzeko modulu berri batek alboko kargatzeko aldizkari bat (StarFeed izenekoa) dakar, 3 m-ko luzera duten hodietarako, eta moztutako produktuetarako sailkatzaile bat, ekoizpen guztiz automatizatua ahalbidetuz.
Makina hauen prozesu-malgutasuna are gehiago hobetzen da ebaketa hezea eta lehorra egiteko laguntzarekin eta laguntza-gasa behar duten prozesuetarako erraz doitzen diren banaketa-toberak erabiliz. Bereizmen espaziala ere bereziki garrantzitsua da pieza oso txikiak mekanizatzeko, eta horrek esan nahi du egonkortasun termomekanikoak mekanizazio-tailerretan maiz aurkitzen diren bibrazioen efektuak ezabatzen dituela. StarCut Tube gamak behar hori betetzen du ebaketa-plataforma osoa granitozko elementu ugarirekin eraikiz.
NPX Medical kontratu bidezko fabrikatzaile nahiko berria da, diseinu, ingeniaritza eta laser bidezko ebaketa zerbitzuak eskaintzen dizkiena gailu medikoen fabrikatzaileei. 2019an sortua, enpresak ospe ona lortu du industrian kalitatezko produktuengatik eta erantzun-gaitasunagatik, hainbat gailu onartzen ditu, besteak beste, stent, inplante, balbula-stent eta hodi malguak, antzeko prozedura kirurgikoetarako esku-hartzeetarako, besteak beste, kirurgia neurobaskularra, bihotzekoa, giltzurrunekoa, bizkarrezurrekoa, ortopedikoa, ginekologikoa eta gastrointestinala. Bere laser ebaketa-makina nagusia StarCut Tube 2+2 da, StarFiber 320FC batekin, 200 watt-eko batez besteko potentziarekin. Mike Brenzelek, NPXren sortzaileetako batek, azaldu zuen "sortzaileek urteetako esperientzia dakartela gailu medikoen diseinuan eta fabrikazioan - guztira 90 urte baino gehiago", zuntz laserrak erabiltzen dituzten StarCut antzeko makinekin aurreko esperientziarekin. Gure lanaren zati handi batek Nitinol ebaketa dakar eta badakigu zuntz laserrek behar dugun abiadura eta kalitatea eman dezaketela. Horma lodiko hodiak eta bihotzeko balbulak bezalako gailuetarako, abiadura behar dugu, eta USP laserra motelegia izan daiteke gure beharretarako. Bolumen handiko ekoizpen-eskaerez gain –pieza-lote txikietan espezializatuta gaude –5 eta 150 pieza artean bakarrik–, gure helburua lote txiki horiek egun gutxitan burutzea da, diseinua, programazioa, ebaketa, konformazioa, post-prozesamendua eta ikuskapena barne, enpresa handiagoek eskaera egin ondorengo asteekin alderatuta”. Abiadura aipatzeaz gain, Brenzelek makinaren fidagarritasuna aipatu zuen abantaila nagusi gisa, azken 18 hilabeteetan ia etengabeko funtzionamenduan zerbitzu-dei bakar bat ere behar izan ez duelako.
2. irudia. NPX-k hainbat post-prozesatzeko aukera eskaintzen ditu. Hemen erakusten den materiala T316 altzairu herdoilgaitza da, 5 mm-ko diametro kanpokoa eta 0,254 mm-ko horma-lodiera duena. Ezkerreko zatia moztuta/mikroleherketa bidez tratatuta dago eta eskuinekoa elektroleunduta.
Nitinol piezen ez ezik, enpresak kobalto-kromo aleazioak, tantalo aleazioak, titanio aleazioak eta altzairu herdoilgaitz mediko mota asko ere asko erabiltzen ditu. Jeff Hansenek, Laser Prozesatzeko arduradunak, azaldu du: “Makinaren malgutasuna beste aktibo garrantzitsu bat da, material sorta oso anitza mozteko aukera ematen diguna, hodiak eta lauak barne. Izpia 20 mikrako puntu batera fokatu dezakegu, eta hori erabilgarria da Hodi meheak oso erabilgarriak dira. Hodi horietako batzuk 0,012″-ko barne-diametroa baino ez dute, eta azken zuntz laserren potentzia maximoaren eta batez besteko potentziaren arteko erlazio altuak gure ebaketa-abiadura maximizatzen du, nahi den ertzaren kalitatea eskainiz. Zalantzarik gabe, hazbete bateko kanpoko diametroa duten produktu handiagoen abiadura behar dugu”.
Zehaztasun handiko ebaketa eta erantzun azkarraz gain, NPX-k post-prozesatzeko teknologia sorta osoa ere eskaintzen du, baita industrian duen esperientzia zabala aprobetxatzen duten diseinu zerbitzu integralak ere. Teknika horien artean daude elektroleuntzea, hareazko jaurtiketa, dekapatzea, laser soldadura, bero-ezarpena, konformazioa, pasibazioa, Af tenperatura probak eta nekea probak, eta horiek guztiak funtsezkoak dira Nitinol gailuen fabrikazioan. Post-prozesatzea ertzen akabera kontrolatzeko, Brenzelek esan zuenez, "normalean nekea handiko edo nekea txikiko aplikazio bati buruz ari garen araberakoa da. Adibidez, bihotzeko balbula bezalako nekea handiko pieza bat mila milioi aldiz tolestu daiteke bere bizitzan zehar post-prozesatzeko. Urrats gisa, garrantzitsua da hareazko jaurtiketa erabiltzea ertz guztien erradioa handitzeko. Baina nekea txikiko osagaiek, hala nola banaketa-sistemek edo gida-hariak, askotan ez dute post-prozesaketa zabalik behar". Diseinu-espezializazioari dagokionez, Brenzelek azaltzen duenez, bezeroen hiru laurdenek ere erabiltzen dituzte beren diseinu-zerbitzuak NPXren laguntza eta trebetasunak aprobetxatzeko FDAren onespena lortzeko. Enpresa oso ona da "zapi-zirriborroa" kontzeptua denbora gutxian azken formako produktu bihurtzen.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) miniaturazko malguki pertsonalizatuen, bobina medikoen eta alanbre-multzoen fabrikatzailea da, eta bere eginkizuna bezeroen arazoak konpontzea da, konplexuak edo itxuraz ezinezkoak izan arren, ahalik eta denbora laburrenean. Gailu medikoetan, batez ere kirurgia neurobaskularreko muntaketa konplexuetan jartzen du arreta, besteak beste, kalitate handiko alanbre-multzoen diseinua, ekoizpena eta muntaketa, hala nola, kateter gidaridun gailuetarako, "tiratzeko alanbre" muntaketak barne.
Aurretik aipatu bezala, zuntz-laserraren edo USP laserraren aukera ingeniaritza-lehentasunen kontua da, baita onartzen den ekipamendu eta prozesu motaren kontua ere. Chris Withamek, Motion Dynamics-eko presidenteak, azaldu zuen: “Produktu neurobaskularretan oso zentratutako negozio-eredu batean oinarrituta, emaitza bereizgarriak eman ditzakegu diseinuan, exekuzioan eta zerbitzuan. Laser bidezko ebaketa soilik erabiltzen dugu etxean erabiltzen ditugun osagaiak ekoizteko, gure espezialitate eta ospea bihurtu diren balio handiko eta “zail” osagaiak fabrikatzeko; ez dugu laser bidezko ebaketa eskaintzen kontratu-zerbitzu gisa. Konturatu gara egiten ditugun laser bidezko ebaketa gehienak USP laserrekin egiten direla hobekien, eta urte askotan StarCut Tube bat erabili dut laser horietako batekin. Gure produktuen eskaera handia dela eta, egunean bi 8 orduko txanda ditugu, batzuetan hiru txanda ere, eta 2019an beste StarCut Tube bat eskuratu behar izan dugu hazkunde hori laguntzeko. Baina oraingoan, femtosegundoko USP laserren eta zuntz-laseren modelo hibrido berrietako bat aukeratzea erabaki dugu. StarFeed kargatzaile/deskargatzaile batekin ere parekatu dugu, horrela… ebaketa guztiz automatizatu genezake – operadoreak hutsunea jarri besterik ez du egiten. Hodia elikagailuan kargatzen da eta produktuaren software eragilea abiarazten da.
3. irudia. Altzairu herdoilgaitzezko hodi malgu hau (borragoma baten ondoan ageri dena) Monaco femtosegundo laser batekin moztu da.
Withamek gaineratzen du noizean behin makina ebaketa lauak egiteko erabiltzen duten arren, denboraren % 95 baino gehiago beren kateter gidaridunen muntaketarako produktu zilindrikoak sortzen edo aldatzen ematen dutela, hots, hipotuboak, bobinak eta espiralak, puntak profilatuta eta zuloak moztuz barne. Osagai hauek, azken finean, aneurisma konpontzeko eta tronboak kentzeko prozeduretan erabiltzen dira. Horrek laser ebakitzaileak erabiltzea eskatzen du hainbat metaletan, besteak beste, altzairu herdoilgaitza, urre purua, platinoa eta nitinola.
4. irudia. Motion Dynamics-ek laser bidezko soldadura ere asko erabiltzen du. Goian, bobina laserrez moztutako hodira soldatuta dago.
Zeintzuk dira laser aukerak? Withamek azaldu zuen ertz kalitate bikaina eta ebakidura minimoak funtsezkoak direla osagai gehienentzat, beraz, hasieran USP laserrak nahiago izan zituzten. Gainera, enpresak erabiltzen dituen materialen bat ere ezin da laser horietako batekin moztu, bere produktu batzuetan erradio-opako markatzaile gisa erabiltzen diren urrezko osagai txikiak barne. Baina gaineratu zuen aukera hibrido berriek, zuntz laserrak eta USPak barne, malgutasun handiagoa ematen dietela abiadura/ertz kalitate arazoak optimizatzeko. "Ez dago zalantzarik zuntz optikoak abiadura handiagoak eman ditzakeela", esan zuen. "Baina gure aplikazioaren foku bereziagatik, horrek normalean post-prozesaketa motaren bat esan nahi du, hala nola garbiketa kimikoa eta ultrasoinua edo elektroleuntzea. Beraz, makina hibrido bat edukitzeak aukera ematen digu zein prozesu orokorra -USP bakarrik edo zuntz eta post-prozesaketa Manipulazioa- den egokiena osagai bakoitzerako aukeratzeko. Osagai beraren mekanizazio hibridoaren aukera aztertzeko aukera ematen digu, batez ere diametro eta horma lodiera handiagoak daudenean: baita zuntz laserrekin ebaketa azkarra ere, eta gero femtosegundoko laser bat erabili ebaketa finetarako". USP laserra haien lehen aukera izaten jarraituko duela espero du, laser bidezko ebaki gehienek 4 eta 6 mila arteko lodiera duten hormak erabiltzen baitituzte, nahiz eta mila eta 1 eta 20 mila arteko lodiera duten altzairu herdoilgaitzezko hodiak aurkitu.
Ondorioz, laser bidezko ebaketa eta zulaketa funtsezko prozesuak dira hainbat gailu medikoren fabrikazioan. Gaur egun, oinarrizko laser teknologian egindako aurrerapenei eta industriaren beharretarako konfiguratutako makina oso optimizatuei esker, prozesu hauek inoiz baino errazagoak dira erabiltzeko eta emaitza hobeak ematen dituzte.