Tätä verkkosivustoa ylläpitää yksi tai useampi Informa PLC:n omistama yritys, ja kaikki tekijänoikeudet ovat niillä. Informa PLC:n rekisteröity kotipaikka on 5 Howick Place, London SW1P 1WG.Rekisteröity Englannissa ja Walesissa.No.8860726.
Nykyään lähes kaikki metallien ja ei-metallien tarkkuuslaserleikkaus tehdään työkaluilla, jotka on varustettu kuitulasereilla tai ultrashort pulse (USP) -lasereilla tai joskus molemmilla. Tässä artikkelissa selitämme näiden kahden laserin edut ja katsomme, miten molemmat valmistajat käyttävät näitä lasereita. NPX Medical (Plymouth, MN) on sopimuserikoisprosessointiyritys, joka käyttää joustavia työkaluja, putkia ja laitteita ja käyttöönottoja. jotka sisältävät kuitulasereita. Motion Dynamics valmistaa osakokoonpanoja, kuten "pull wire" -kokoonpanoja, joita käytetään ensisijaisesti neurologiassa, käyttämällä konetta, joka sisältää USP-femtosekuntilaserin ja yhtä uusimmista hybridijärjestelmistä, mukaan lukien femtosekunti- ja kuitulaserit maksimaalisen joustavuuden ja monipuolisuuden takaamiseksi.
Useimmat lasermikrotyöstöt on tehty useiden vuosien ajan käyttämällä solid-state nanosekuntilasereita, joita kutsutaan DPSS-lasereiksi. Tämä on kuitenkin nyt täysin muuttunut kahden täysin erilaisen ja siten toisiaan täydentävän lasertyypin kehityksen ansiosta. Alunperin tietoliikennekäyttöön kehitetyistä kuitulasereista on kypsynyt työhevosmateriaalien käsittelylasereita monilla teollisuudenaloilla, usein lähes infrapuna-aalloilla menestymisen syistä. lasereissa, jotka ovat kompakteja, erittäin luotettavia ja helppoja integroida erikoiskoneisiin ja tarjoavat yleensä alhaisemmat omistuskustannukset kuin vanhemmat lasertyypit. Mikrokoneistuksen kannalta on tärkeää, että lähtösäde voidaan kohdistaa pieneen, puhtaaseen kohtaan, jonka halkaisija on vain muutama mikronia, joten ne ovat ihanteellisia korkearesoluutioiseen leikkaukseen, hitsaukseen ja poraukseen. Skaalautuvan tehon lisäksi tämä tukee nopeaa leikkaamista ja porausta.
Kuitulaserien mahdollinen haitta mikrotyöstössä on kuitenkin pienten piirteiden ja/tai ohuiden, herkkien osien työstäminen.Pitkät (esim. 50 µs) pulssin kestoajat johtavat pieneen määrään lämpövaikutteista vyöhykettä (HAZ), kuten uudelleenvalumateriaalia ja pientä reunan karheutta, mikä saattaa vaatia jonkin verran jälkikäsittelyä. Onneksi uudemmat laserit, joissa on pulssilähtöinen pulssi AZ ongelma.
USP-lasereilla suurin osa leikkaus- tai porausprosessiin liittyvästä ylimääräisestä lämmöstä siirtyy poistuneessa roskat, ennen kuin se ehtii diffundoitua ympäröivään materiaaliin.Pikosekuntitehoisia USP-lasereita on käytetty pitkään mikrotyöstösovelluksissa, joissa on käytetty muoveja, puolijohteita, keramiikkaa ja tiettyjä metalleja (pikosekuntia metallia, 10-12 sekuntia metallin kokoisia laitteita). korkea lämmönjohtavuus ja pieni koko tarkoittavat sitä, että pikosekundilaserit eivät aina tuota parempia tuloksia, jotka oikeuttaisivat aikaisempien USP-laserien kustannusten nousun. Tämä on nyt muuttunut teollisuuslaatuisten femtosekuntilaserien (femtosekunti = 10-15 sekuntia) myötä. Esimerkki on Coherent Inc.:n valokuitu, joka tarkoittaa laserleikkausta tai Monaco-sarjaa. kaikki lääkinnällisissä laitteissa käytetyt metallit, mukaan lukien ruostumaton teräs, platina, kulta, magnesium, koboltti-kromi, titaani ja muut, sekä ei-metallit. Lyhyen pulssin keston ja alhaisen pulssienergian yhdistelmä ehkäisee lämpövaurioita (HAZ), mutta korkea (MHz) toistotaajuus varmistaa kustannustehokkaan nopeuden monille arvokkaille lääketieteellisille laitteille.
Lähes kukaan alallamme ei tietenkään tarvitse vain yhtä laseria. Sen sijaan he tarvitsevat laserpohjaisen koneen, ja nykyään on monia erikoiskoneita, jotka on optimoitu lääketieteellisten laitteiden leikkaamiseen ja poraamiseen. Esimerkki on Coherentin StarCut Tube -sarja, jota voidaan käyttää kuitulaserien, femtosekuntilaserien kanssa tai hybridiversiona, joka sisältää molemmat lasertyypit.
Mitä lääkinnällisten laitteiden erikoistuminen tarkoittaa?Useimmat näistä laitteista valmistetaan rajoitetuissa erissä mukautetun suunnittelun perusteella. Siksi joustavuus ja helppokäyttöisyys ovat tärkeitä näkökohtia. Vaikka monet laitteet valmistetaan aihioista, jotkin komponentit on työstettävä tarkasti litteistä aihioista;saman koneen on käsiteltävä molempia maksimoidakseen arvon.Nämä tarpeet täytetään yleensä tarjoamalla moniakselinen CNC-ohjattu (xyz ja pyörivä) liike ja käyttäjäystävällinen käyttöliittymä yksinkertaista ohjelmointia ja ohjausta varten.StarCut Tube:n tapauksessa uuteen putkenlatausmoduulivaihtoehtoon tulee sivutäyttömakasiini (nimeltään StarFeed) jopa 3 m:n pituisille putkille sekä lajittelulaite täysin leikatuille tuotteille.
Näiden koneiden prosessin joustavuutta parantavat edelleen tuki märkä- ja kuivaleikkaukselle sekä helposti säädettävät syöttösuuttimet apukaasua vaativiin prosesseihin. Tilaresoluutio on myös erityisen tärkeä erittäin pienten osien työstyksessä, mikä tarkoittaa, että termomekaaninen vakaus eliminoi konepajoissa usein esiintyvän tärinän vaikutukset. StarCut Tube -sarja vastaa tähän tarpeeseen rakentamalla suurella määrällä leikkuulaitteita.
NPX Medical on melko uusi sopimusvalmistaja, joka tarjoaa suunnittelu-, suunnittelu- ja tarkkuuslaserleikkauspalveluita lääkinnällisten laitteiden valmistajille. Vuonna 2019 perustettu yritys on rakentanut mainetta alalla laadukkaiden tuotteiden ja reagointikyvyn ansiosta, ja se tukee laajaa valikoimaa laitteita, kuten stenttejä, implantteja, venttiilistenttiä ja joustavia syöttöputkia samankaltaisiin erilaisiin kirurgisiin toimenpiteisiin, mukaan lukien gystileikkaustoimenpiteet, sydän-, sydän-, peräsuolen- ja neurologiset interventiot, ruoansulatuskanavan kirurgia. Sen päälaserleikkuri on StarCut Tube 2+2Â, jossa on StarFiber 320FC, jonka keskiteho on 200 wattia. Mike Brenzel, yksi NPX:n perustajista, selitti, että "perustajilla on vuosien kokemus lääkinnällisten laitteiden suunnittelusta ja valmistuksesta - yhteensä yli 90 vuotta" ja aiempaa kokemustamme StarC:n laserleikkauksesta ja laserleikkauksesta. kuitulaserit voivat tarjota tarvitsemamme nopeuden ja laadun. Paksuseinäisten putkien ja sydänläppien kaltaisiin laitteisiin tarvitsemme nopeutta, ja USP-laser saattaa olla tarpeisiimme liian hidas. Suuren volyymin tuotantotilausten lisäksi – olemme erikoistuneet pieniin osaeriin – vain 5-150 kappaletta – tavoitteenamme on saada nämä pienet eräkierrokset valmiiksi muutamassa päivässä. suuremmat yritykset.” Nopeuden mainitsemisen lisäksi Brenzel mainitsi suurena etuna koneen luotettavuuden, joka ei vaadi yhtäkään huoltokäyntiä viimeisen 18 kuukauden aikana lähes jatkuvan toiminnan aikana.
Kuva 2. NPX tarjoaa useita jälkikäsittelyvaihtoehtoja. Tässä näkyvä materiaali on ruostumatonta terästä T316, jonka ulkohalkaisija on 5 mm ja seinämän paksuus 0,254 mm. Vasen osa on leikattu/mikropuhallettu ja oikea osa sähkökiillotettu.
Nitinoliosien lisäksi yritys käyttää laajasti myös koboltti-kromiseoksia, tantaaliseoksia, titaaniseoksia ja monenlaisia ​​lääketieteellisiä ruostumattomia teräksiä. Laserkäsittelypäällikkö Jeff Hansen selittää: "Koneen joustavuus on toinen tärkeä etu, jonka avulla voimme tukea hyvin monenlaisten putkien ja litteiden materiaalien leikkaamista.Voimme kohdistaa säteen 20 mikronin pisteeseen, mikä on hyödyllistä enemmän Ohuet putket ovat erittäin hyödyllisiä.Jotkut näistä putkista ovat vain 0,012″ ID, ja uusimpien kuitulaserien korkea huipputehon suhde keskimääräiseen tehoon maksimoi leikkausnopeudemme ja tarjoaa silti halutun reunalaadun.Tarvitsemme ehdottomasti suurempien tuotteiden nopeutta, joiden ulkohalkaisija on jopa 1 tuuma."
Tarkan leikkauksen ja nopean reagoinnin lisäksi NPX tarjoaa myös täyden valikoiman jälkikäsittelytekniikoita sekä kattavia suunnittelupalveluita, jotka hyödyntävät sen laajaa kokemusta alalla. Näihin tekniikoihin kuuluvat sähkökiillotus, hiekkapuhallus, peittaus, laserhitsaus, lämpösäätö, muovaus, passivointi, Af-lämpötilatestaus ja väsymistesti, jotka kaikki ovat avainasemassa kankaiden jälkikäsittelyssä, Bretting-säätölaitteiden viimeistelyssä. riippuu yleensä siitä, puhummeko erittäin väsyneestä vai vähäväsyttävästä sovelluksesta.Esimerkiksi erittäin väsynyt osa, kuten sydänläppä, voi taipua miljardi kertaa elinkaarensa aikana jälkikäsittelynä. Vaiheena on tärkeää käyttää hiekkapuhallusta kaikkien reunojen säteen kasvattamiseksi.Mutta vähän väsyvät komponentit, kuten jakelujärjestelmät tai ohjauslangat, eivät usein vaadi laajaa jälkikäsittelyä.Suunnitteluosaamisen osalta Brenzel selittää, että nyt jopa kolme neljäsosaa asiakkaista käyttää suunnittelupalveluitaan myös hyödyntääkseen NPX:n apua ja taitoja FDA:n hyväksynnän saamisessa. Yritys on erittäin hyvä muuttamaan "lautasliinaluonnoksen" konseptista tuotteeksi lopullisessa muodossaan lyhyessä ajassa.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) valmistaa räätälöityjä minijousia, lääkinnällisiä keloja ja lankakokoonpanoja, jonka tehtävänä on ratkaista asiakkaiden ongelmat, olivatpa ne kuinka monimutkaisia ​​tai mahdottomalta vaikuttavia tahansa, mahdollisimman lyhyessä ajassa. Lääketieteellisissä laitteissa se painottaa ensisijaisesti monimutkaisia ​​kokoonpanoja hermo- ja verisuonikirurgiaan, mukaan lukien laadukkaiden lankakokoonpanojen suunnittelu, tuotanto ja kokoonpano sovelluksiin, kuten johtopultit, steer.
Kuten aiemmin mainittiin, kuitu- tai USP-laserin valinta riippuu insinöörin mieltymyksistä sekä tuettujen laitteiden ja prosessien tyypistä. Motion Dynamicsin johtaja Chris Witham selitti: "Perustuen liiketoimintamalliin, joka keskittyy voimakkaasti hermo- ja verisuonituotteisiin, voimme tarjota erilaisia ​​tuloksia suunnittelussa, toteutuksessa ja palvelussa.Käytämme laserleikkausta vain itse käyttämiemme komponenttien valmistukseen., valmistaa arvokkaita, "vaikeita" komponentteja, joista on tullut erikoisuutemme ja maineemme;emme tarjoa laserleikkausta sopimuspalveluna.Olemme havainneet, että useimmat suorittamamme laserleikkaukset tehdään parhaiten USP-lasereilla, ja olen käyttänyt StarCut-putkea useiden vuosien ajan yhden näistä lasereista.Tuotteidemme vahvan kysynnän vuoksi meillä on kaksi 8 tunnin vuoroa päivässä, joskus jopa kolme vuoroa, ja vuonna 2019 meidän on hankittava toinen StarCut Tube tukemaan tätä Kasvua.Mutta tällä kertaa päätimme valita uuden femtosekundin USP-laserien ja kuitulaserien hybridimalleista.Yhdistimme sen myös StarFeed-kuormaajaan/purkukoneeseen, jotta pystyisimme täysin automatisoimaan leikkaamisen – käyttäjä laittoi vain aihion. Putki ladataan syöttölaitteeseen ja tuotteen ohjelmistokäyttöohjelma käynnistyy.
Kuva 3. Tämä taipuisa ruostumattomasta teräksestä valmistettu syöttöputki (näkyy kynäpyyhkimen vieressä) on leikattu Monacon femtosekunnin laserilla.
Witham lisää, että vaikka he käyttävät konetta toisinaan tasoleikkaukseen, yli 95 prosenttia heidän ajastaan ​​kuluu ohjattavien katetrikokoonpanojen lieriömäisten tuotteiden, eli hypoputkien, kelojen ja spiraalien, luomiseen tai muokkaamiseen, mukaan lukien profiloitujen kärkien ja leikkausreikien leikkaamiseen. Näitä komponentteja käytetään viime kädessä toimenpiteissä, kuten aneurysman poistossa ja metallinpoistossa, mukaan lukien veritulppien poistaminen. e kultaa, platinaa ja nitinolia.
Kuva 4. Motion Dynamics käyttää myös laajalti laserhitsausta. Yllä kela on hitsattu laserleikattuun putkeen.
Mitkä ovat laservaihtoehdot?Witham selitti, että erinomainen reunanlaatu ja minimaaliset uurteet ovat kriittisiä useimmille niiden osille, joten he suosivat alun perin USP-lasereita.Lisäksi mitään yrityksen käyttämistä materiaaleista ei voida leikata yhdelläkään näistä lasereista, mukaan lukien pienet kultakomponentit, joita käytetään joissakin sen tuotteissa röntgensäteitä läpäisemättöminä merkkiaineina. Mutta hän lisäsi, että uudet hybridivaihtoehdot, mukaan lukien nopeus-, joustavuus- ja nopeus-optimointiongelmat, eivät parantaneet USP- ja USP-laserit. kuituoptiikka voi tarjota suurempia nopeuksia", hän sanoi. "Mutta erityisen sovelluskohteen vuoksi tämä tarkoittaa yleensä jonkinlaista jälkikäsittelyä, kuten kemiallista ja ultraäänipuhdistusta tai sähkökiillotusta.Hybridikoneen avulla voimme siis valita, mikä kokonaisprosessi – yksin USP vai kuitu- ja jälkikäsittelykäsittely – optimaalinen kullekin komponentille.Sen avulla voimme tutkia saman komponentin hybridityöstön mahdollisuutta, erityisesti silloin, kun kyseessä on suurempi halkaisija ja seinämänpaksuus: jopa nopea leikkaus kuitulasereilla, käytä sitten femtosekunnin laseria hienoleikkaukseen."Hän uskoo, että USP-laser pysyy heidän ykkösvalintansa, koska suurin osa heidän laserleikkauksistaan ​​on 4-6 tuhannen seinämän paksuus, vaikka niiden seinämänpaksuudet vaihtelevat 1-20 tuhannen välillä.Ruostumattomasta teräksestä valmistetut putket välillä tuhansia.
Yhteenvetona voidaan todeta, että laserleikkaus ja poraus ovat keskeisiä prosesseja erilaisten lääkinnällisten laitteiden valmistuksessa. Nykyään ydinlaserteknologian edistyksen ja alan erityistarpeisiin suunniteltujen erittäin optimoitujen koneiden ansiosta näitä prosesseja on helpompi käyttää ja ne tarjoavat parempia tuloksia kuin koskaan ennen.