این وب‌سایت توسط یک یا چند کسب‌وکار متعلق به Informa PLC اداره می‌شود و تمامی حقوق چاپ و نشر متعلق به آن‌ها است.8860726.
امروزه تقریبا تمام برش لیزری دقیق فلزات و غیر فلزات با استفاده از ابزارهای مجهز به لیزرهای فیبر یا لیزرهای پالس اولتراکوتاه (USP) یا گاهی اوقات هر دو انجام می شود. در این مقاله مزایای مختلف این دو لیزر را توضیح خواهیم داد و خواهیم دید که هر دو سازنده چگونه از این لیزرها استفاده می کنند. ، ایمپلنت‌ها و لوله‌های انعطاف‌پذیر، با استفاده از ماشین‌هایی که لیزرهای فیبر را در خود جای داده‌اند. موشن داینامیکس مجموعه‌های فرعی مانند مجموعه‌های "سیم کش" را تولید می‌کند که عمدتاً در عصب‌شناسی مورد استفاده قرار می‌گیرد، با استفاده از ماشینی که شامل لیزر فمتوثانیه USP و یکی از جدیدترین سیستم‌های هیبریدی شامل فمتوثانیه‌های انعطاف‌پذیر و حداکثر انعطاف‌پذیری است.
برای سال‌های متمادی، اکثر ریزماشین‌کاری‌های لیزری با استفاده از لیزرهای نانوثانیه‌ای حالت جامد به نام لیزر DPSS انجام می‌شدند. با این حال، اکنون به لطف توسعه دو نوع لیزر کاملاً متفاوت و در نتیجه مکمل، این روش کاملاً تغییر کرده است. و مقیاس پذیری توان ساده است. این منجر به لیزرهایی می شود که جمع و جور، بسیار قابل اعتماد هستند و به راحتی در ماشین های تخصصی ادغام می شوند و عموماً هزینه مالکیت کمتری نسبت به انواع لیزرهای قدیمی ارائه می دهند. نکته مهم برای ریزماشین کاری، پرتو خروجی را می توان در نقطه ای کوچک و تمیز با قطر تنها چند میکرون متمرکز کرد، بنابراین آنها برای برش دادن و سوراخ کردن بسیار مناسب هستند. قابل تنظیم، با نرخ پالس از تک شات تا 170 کیلوهرتز. این دستگاه در کنار قدرت مقیاس پذیر، از برش و حفاری سریع پشتیبانی می کند.
با این حال، یک نقطه ضعف بالقوه لیزرهای فیبر در ریزماشینکاری، ماشینکاری ویژگی‌های کوچک و/یا قطعات نازک و ظریف است. مدت زمان پالس طولانی (مثلاً 50 µs) منجر به مقدار کمی ناحیه متاثر از گرما (HAZ) مانند مواد دوباره ریخته‌شده و زبری لبه‌های کوچک می‌شود، که ممکن است نیاز به پالس‌های جدید پس از پردازش داشته باشد. پالس های خروجی یک ثانیه - مشکل HAZ را از بین ببرید.
با لیزرهای USP، بیشتر گرمای اضافی مربوط به فرآیند برش یا حفاری، قبل از اینکه زمان انتشار در مواد اطراف داشته باشد، در زباله های خارج شده منتقل می شود. لیزرهای USP با خروجی پیکوثانیه برای مدت طولانی در کاربردهای ریزماشینکاری شامل پلاستیک، نیمه هادی ها، سرامیک ها، و فلزات خاص (با اندازه یک پیکسل بایت ثانیه برای دستگاه های انسانی) استفاده می شود. رسانایی حرارتی بالا و اندازه کوچک این فلز به این معنی است که لیزرهای پیکوثانیه همیشه نتایج بهبود یافته ای را ارائه نمی دهند که افزایش هزینه لیزرهای قبلی USP را توجیه می کند. این موضوع اکنون با ظهور لیزرهای فمتوثانیه درجه صنعتی (فمتوثانیه = 10-15 ثانیه) تغییر کرده است. نمونه ای از آن ها، Coherent Fialers-Like-Red Las, Inc. ، به این معنی که آنها می توانند تمام فلزات مورد استفاده در دستگاه های پزشکی از جمله فولاد ضد زنگ، پلاتین، طلا، منیزیم، کبالت کروم، تیتانیوم و غیره و همچنین غیر فلزات را برش داده یا سوراخ کنند. در حالی که ترکیبی از مدت زمان پالس کوتاه و انرژی پالس پایین از آسیب حرارتی (HAZ) جلوگیری می کند، دستگاه های پزشکی با سرعت بالا (MHz) از سرعت تکرار بسیار بالا اطمینان می دهد.
البته، تقریباً هیچ‌کس در صنعت ما فقط به یک لیزر نیاز ندارد. در عوض، آنها به یک دستگاه مبتنی بر لیزر نیاز دارند، و در حال حاضر ماشین‌های تخصصی زیادی وجود دارد که برای برش و حفاری دستگاه‌های پزشکی بهینه‌سازی شده‌اند. نمونه‌ای از آن سری StarCut Tube شرکت Coherent است که می‌تواند با لیزرهای فیبر، لیزر فمتوثانیه یا هر دو نوع لیزر ترکیبی استفاده شود.
تخصص دستگاه های پزشکی به چه معناست؟ بیشتر این دستگاه ها در دسته های محدود و بر اساس طرح های سفارشی تولید می شوند. بنابراین، انعطاف پذیری و سهولت استفاده از ملاحظات کلیدی است. در حالی که بسیاری از دستگاه ها از بیلت ساخته می شوند، برخی از اجزا باید با دقت از بیلت های تخت ماشین کاری شوند.این نیازها معمولاً با ارائه حرکت چند محوره CNC کنترل شده (xyz و چرخشی) و یک HMI کاربرپسند برای برنامه‌ریزی و کنترل ساده، برآورده می‌شوند. در مورد StarCut Tube، گزینه جدید ماژول بارگیری لوله همراه با یک مجله بارگذاری جانبی (به نام StarFeed) برای تولید لوله‌ها با طول کامل و تا 3 متر امکان‌پذیر است.
انعطاف‌پذیری فرآیند این ماشین‌ها با پشتیبانی از برش مرطوب و خشک و نازل‌های تحویل به راحتی قابل تنظیم برای فرآیندهایی که نیاز به گاز کمکی دارند، بیشتر می‌شود. وضوح فضایی نیز برای ماشینکاری قطعات بسیار کوچک اهمیت ویژه‌ای دارد، به این معنی که پایداری ترمومکانیکی اثرات ارتعاشی که اغلب در ماشین‌فروشی‌ها با آن مواجه می‌شوند را از بین می‌برد.
NPX Medical یک سازنده قراردادی نسبتاً جدید است که خدمات طراحی، مهندسی و برش لیزری دقیق را به سازندگان دستگاه‌های پزشکی ارائه می‌کند. این شرکت که در سال 2019 تأسیس شد، شهرت خود را در صنعت به دلیل محصولات با کیفیت و پاسخ‌دهی، پشتیبانی از طیف گسترده‌ای از دستگاه‌ها از جمله استنت‌ها، ایمپلنت‌ها، استنت‌های دریچه‌ای و لوله‌های انتقال انعطاف‌پذیر، لوله‌های انتقال عصبی اینترواسکولار برای روش‌های مشابه ایجاد کرده است. جراحی ارتوپدی، زنان، و دستگاه گوارش. برش لیزر اصلی آن StarCut Tube 2+2 با StarFiber 320FC با توان متوسط ​​200 وات است. مایک برنزل، یکی از بنیانگذاران NPX، توضیح داد که «بنیان‌گذاران سال‌ها تجربه طراحی دستگاه‌های پزشکی با بیش از 9 سال تجربه در دستگاه‌های پزشکی را با استفاده از دستگاه‌های بیش از 9 سال به ارمغان می‌آورند». لیزرها. بسیاری از کارهای ما شامل برش نیتینول است و ما از قبل می دانیم که لیزرهای فیبر می توانند سرعت و کیفیت مورد نیاز ما را ارائه دهند. برای دستگاه هایی مانند لوله های با دیواره ضخیم و دریچه های قلب، ما به سرعت نیاز داریم و لیزر USP ممکن است برای نیازهای ما خیلی کند باشد. برش، شکل‌دهی، پس‌فرآوری و بازرسی، در مقایسه با هفته‌های پس از ثبت سفارش برای شرکت‌های بزرگ‌تر.» علاوه بر ذکر سرعت، برنزل از قابلیت اطمینان دستگاه به عنوان یک مزیت بزرگ یاد کرد که در طول ۱۸ ماه گذشته کارکرد تقریباً مداوم نیازی به یک تماس سرویس نداشت.
شکل 2. NPX انواع گزینه های پس از پردازش را ارائه می دهد. مواد نشان داده شده در اینجا فولاد ضد زنگ T316 با ضخامت دیواره 5 میلی متر و 0.254 میلی متر است. قسمت سمت چپ برش/میکروبلاست شده است و قسمت سمت راست با الکترو پولیش شده است.
علاوه بر قطعات نیتینول، این شرکت همچنین از آلیاژهای کبالت کروم، آلیاژهای تانتالیوم، آلیاژهای تیتانیوم و بسیاری از انواع فولادهای ضد زنگ پزشکی استفاده می‌کند.می‌توانیم پرتو را به یک نقطه 20 میکرونی متمرکز کنیم که برای بیشتر مفید است لوله‌های نازک بسیار مفید هستند.برخی از این لوله‌ها فقط 0.012 اینچ شناسه دارند و نسبت بالای پیک توان به میانگین توان جدیدترین لیزرهای فیبر، سرعت برش ما را به حداکثر می‌رساند و در عین حال کیفیت لبه مورد نظر را ارائه می‌کند.ما کاملاً به سرعت محصولات بزرگتر با قطر بیرونی تا 1 اینچ نیاز داریم."
علاوه بر برش دقیق و پاسخ سریع، NPX همچنین طیف کاملی از فناوری‌های پس از پردازش و همچنین خدمات طراحی جامعی را ارائه می‌کند که از تجربه گسترده خود در این صنعت بهره می‌برد. این تکنیک‌ها عبارتند از: پولیش الکتریکی، سندبلاست، ترشی، جوش لیزری، تنظیم حرارت، شکل‌دهی، غیرفعال‌سازی، تست دمای Af، و تست خستگی دستگاه، تمام تست‌های فرآوری شده توسط دستگاه. nzel گفت: «معمولاً به این بستگی دارد که آیا ما در مورد یک برنامه کاربردی با خستگی زیاد یا کم خستگی صحبت می کنیم.برای مثال، یک قطعه با خستگی زیاد مانند دریچه قلب ممکن است در طول عمر خود به عنوان یک پس پردازش میلیاردها بار خم شود.اما اجزای کم خستگی مانند سیستم‌های تحویل یا سیم‌های راهنما اغلب نیازی به پس پردازش گسترده ندارند.برنزل توضیح می دهد که از نظر تخصص طراحی، در حال حاضر سه چهارم مشتریان نیز از خدمات طراحی خود استفاده می کنند تا از کمک و مهارت های NPX در کسب تاییدیه FDA استفاده کنند. این شرکت در تبدیل مفهوم "طرح دستمال کاغذی" به محصول در شکل نهایی خود در مدت زمان کوتاه بسیار خوب است.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) تولیدکننده فنرهای مینیاتوری سفارشی، کویل‌های پزشکی و مجموعه‌های سیم است که ماموریت آن حل مشکلات مشتری، مهم نیست که چقدر پیچیده یا به ظاهر غیرممکن باشد، در کوتاه‌ترین زمان ممکن است. ” مجامع
همانطور که قبلا ذکر شد، انتخاب لیزر فیبر یا USP به اولویت مهندسی و همچنین نوع تجهیزات و فرآیندهای پشتیبانی می‌شود. کریس ویتم، رئیس Motion Dynamics، توضیح داد: «بر اساس یک مدل کسب‌وکار که به شدت بر محصولات عصبی-عروقی متمرکز است، می‌توانیم نتایج متفاوتی را در طراحی، اجرا و خدمات ارائه دهیم.ما فقط از برش لیزر برای تولید قطعاتی که در داخل استفاده می کنیم استفاده می کنیم.برای تولید اجزای با ارزش و «مشکل» که به تخصص و شهرت ما تبدیل شده اند.ما برش لیزر را به عنوان خدمات قراردادی ارائه نمی دهیم.ما دریافتیم که اکثر برش‌های لیزری که انجام می‌دهیم به بهترین وجه با لیزرهای USP انجام می‌شوند، و سال‌هاست که من از لوله StarCut با یکی از این لیزرها استفاده می‌کنم.با توجه به تقاضای زیاد برای محصولات ما، ما روزانه دو شیفت 8 ساعته داریم، گاهی اوقات حتی سه شیفت، و در سال 2019 باید یک StarCut Tube دیگر برای حمایت از این رشد خریداری کنیم.اما این بار تصمیم گرفتیم به سراغ یکی از مدل های هیبریدی جدید لیزرهای فمتوثانیه USP و لیزرهای فیبر برویم.ما همچنین آن را با یک بارگیری/ تخلیه کننده StarFeed جفت کردیم تا بتوانیم برش را کاملاً خودکار کنیم - اپراتور به سادگی جای خالی را قرار می دهد. لوله در فیدر بارگذاری می شود و برنامه عملیاتی نرم افزار برای محصول شروع می شود.
شکل 3. این لوله تحویل فولاد ضد زنگ انعطاف پذیر (نشان داده شده در کنار یک پاک کن مدادی) با لیزر فمتوثانیه موناکو بریده شده است.
Witham اضافه می کند که در حالی که آنها گهگاه از دستگاه برای برش تخت استفاده می کنند، بیش از 95 درصد از زمان خود را صرف ایجاد یا اصلاح محصولات استوانه ای برای مجموعه های کاتتر هدایت شونده خود می کنند، یعنی هیپولوله ها، کویل ها و مارپیچ ها، از جمله برش نوک های پروفیلی و سوراخ های برش. انواع فلزات از جمله فولاد ضد زنگ، طلای خالص، پلاتین و نیتینول.
شکل 4. Motion Dynamics همچنین از جوش لیزری به طور گسترده استفاده می کند. در بالا، سیم پیچ به لوله برش لیزری جوش داده شده است.
گزینه های لیزر چیست؟ ویتام توضیح داد که کیفیت لبه عالی و حداقل خطوط برای اکثر اجزای آنها حیاتی است، بنابراین آنها در ابتدا لیزرهای USP را ترجیح می دادند. علاوه بر این، هیچ یک از موادی که شرکت استفاده می کند را نمی توان با یکی از این لیزرها برش داد، از جمله اجزای ریز طلایی که به عنوان نشانگرهای شفاف در برخی از محصولات آن استفاده می شود. اما او افزود که گزینه های جدید fibriberx را بهینه می کند. او گفت: «شکی نیست که فیبر نوری می‌تواند سرعت‌های بالاتری ارائه دهد.» اما به دلیل تمرکز ویژه ما در برنامه، این معمولاً به معنای نوعی پس پردازش است، مانند تمیز کردن شیمیایی و اولتراسونیک یا پولیش الکتریکی.بنابراین داشتن یک ماشین ترکیبی به ما این امکان را می دهد که انتخاب کنیم کدام فرآیند کلی - USP به تنهایی یا فیبر و مدیریت پس از پردازش - برای هر جزء بهینه است.این به ما امکان می دهد تا امکان ماشینکاری هیبریدی یک جزء را بررسی کنیم، به خصوص در مواردی که قطرهای بزرگتر و ضخامت دیوارها درگیر هستند: حتی برش سریع با لیزرهای فیبر، سپس از یک لیزر فمتوثانیه برای برش دقیق استفاده کنید.او انتظار دارد که لیزر USP انتخاب اول آنها باقی بماند زیرا اکثر برش های لیزری آنها دارای ضخامت دیواره بین 4 تا 6 هزار است، اگرچه آنها با ضخامت دیواره های بین 1-20 مواجه می شوند.لوله های فولادی ضد زنگ بین شما.
در نتیجه، برش و حفاری لیزری فرآیندهای کلیدی در ساخت دستگاه‌های مختلف پزشکی هستند. امروزه، به لطف پیشرفت‌های فناوری لیزر هسته‌ای و ماشین‌های بسیار بهینه‌سازی شده برای نیازهای خاص صنعت، استفاده از این فرآیندها آسان‌تر شده و نتایج بهتری نسبت به قبل ارائه می‌دهد.