Ezt a webhelyet egy vagy több, az Informa PLC tulajdonában lévő vállalkozás üzemelteti, és az összes szerzői jogot ők birtokolják. Az Informa PLC bejegyzett székhelye: 5 Howick Place, London SW1P 1WG. Angliában és Walesben van bejegyezve.No.8860726.
Napjainkban szinte minden fémek és nemfémek precíziós lézeres vágását szállézerrel vagy ultrarövid impulzusú (USP) lézerrel, esetleg mindkettővel felszerelt eszközökkel végzik. Ebben a cikkben bemutatjuk a két lézer különböző előnyeit, és megnézzük, hogy mindkét gyártó hogyan használja ezeket a lézereket. amelyek szálas lézereket tartalmaznak.A Motion Dynamics részegységeket gyárt, például elsősorban a neurológiában használt „húzóhuzalos” szerelvényeket, olyan gépet használva, amely USP femtoszekundumos lézert és az egyik legújabb hibrid rendszert, beleértve a femtoszekundumos és szálas lézereket is, a maximális rugalmasság és sokoldalúság érdekében.
Évek óta a legtöbb lézeres mikromegmunkálást szilárdtest nanoszekundumos lézerekkel, úgynevezett DPSS lézerekkel végezték. Ez azonban mára teljesen megváltozott, köszönhetően a két teljesen eltérő, és ezért egymást kiegészítő lézertípusnak. Az eredetileg távközlési célokra kifejlesztett szálas lézerek számos iparágban igáslóanyag-feldolgozó lézerekké váltak, gyakran az infravörös irányú teljesítménye és az infravörös irányú sikere miatt. olyan lézerekben, amelyek kompaktok, nagyon megbízhatóak és könnyen integrálhatók speciális gépekbe, és általában alacsonyabb fenntartási költséget kínálnak, mint a régebbi lézertípusok. A mikromegmunkálásnál fontos, hogy a kimenő sugár egy kis, tiszta, mindössze néhány mikron átmérőjű pontra fókuszálható, így ideálisak nagy felbontású vágáshoz, hegesztéshez és fúráshoz. Kimeneteik is nagyon rugalmasak, az egyszeres lövési sebességtől a kHz-ig állíthatók. A méretezhető teljesítmény mellett ez támogatja a gyors vágást és fúrást.
A mikromegmunkálásban a szálas lézerek potenciális hátránya azonban a kis elemek és/vagy vékony, kényes részek megmunkálása. A hosszú (pl. 50 µs) impulzus időtartamok kis mennyiségű hőhatást okozó zónát (HAZ) eredményeznek, mint például újraöntött anyag és kis élérdesség, ami némi utófeldolgozást igényelhet. Szerencsére az újabb lézerek impulzusteljesítményeimpulzusteljesítményekkel (ultra-ultrahordó) AZ probléma.
Az USP lézerekkel a vágási vagy fúrási folyamathoz kapcsolódó többlethő nagy része a kilökődő törmelékben elszáll, mielőtt az ideje lenne a környező anyagba diffundálni. A pikoszekundumos kimenetű USP lézereket régóta használják műanyagok, félvezetők, kerámiák és bizonyos fémek mikromegmunkálási alkalmazásaiban (pikoszekundum fém mérete, 10-12 másodperc az emberi hajszálaknál). nagy hővezető képessége és apró mérete miatt a pikoszekundumos lézerek nem mindig biztosítják a jobb eredményeket, amelyek indokolnák a korábbi USP lézerek megnövekedett költségeit. Ez mára megváltozott az ipari minőségű femtoszekundumos lézerek megjelenésével (femtoszekundum = 10-15 másodperc). Példa erre a Coherent Inc. által gyártott lézer, a Monaco lézeres fénykibocsátását jelenti, vagy a Monaco szálak sorozata. az orvosi eszközökben használt összes fém, beleértve a rozsdamentes acélt, platinát, aranyat, magnéziumot, kobalt-krómot, titánt és még sok mást, valamint nemfémeket. Míg a rövid impulzusidő és az alacsony impulzusenergia kombinációja megakadályozza a hőkárosodást (HAZ), a magas (MHz) ismétlési sebesség költséghatékony átviteli sebességet biztosít számos nagy értékű orvosi eszköz számára.
Természetesen a mi iparágunkban szinte senkinek nincs szüksége egyetlen lézerre. Ehelyett lézer alapú gépre van szükség, és ma már számos speciális gép létezik, amelyeket orvosi eszközök vágására és fúrására optimalizáltak. Példa erre a Coherent StarCut Tube sorozata, amely szálas lézerekkel, femtoszekundumos lézerekkel, vagy mindkét lézertípust magában foglaló hibrid változatban használható.
Mit jelent az orvostechnikai eszközökre specializálódás?A legtöbb ilyen eszközt korlátozott tételekben gyártanak egyedi tervezések alapján. Ezért a rugalmasság és a könnyű használat kulcsfontosságú szempont. Noha sok eszközt tuskóból gyártanak, egyes alkatrészeket precíziósan megmunkálnak lapos tuskóból;ugyanannak a gépnek mindkettőt kezelnie kell az értékének maximalizálása érdekében. Ezeket az igényeket általában többtengelyes CNC-vezérelt (xyz és forgó) mozgás és felhasználóbarát HMI biztosításával elégítik ki az egyszerű programozás és vezérlés érdekében. A StarCut Tube esetében az új csőbetöltő modul opcióhoz tartozik egy oldaltöltő tár (StarFeed néven) a legfeljebb 3 m hosszúságú automata csövekhez, valamint egy válogató a teljesen vágott termékek gyártásához.
Ezeknek a gépeknek a folyamatrugalmasságát tovább növeli a nedves és száraz vágás támogatása, valamint a segédgázt igénylő folyamatokhoz könnyen állítható szállítófúvókák. A térbeli felbontás különösen fontos a nagyon kis alkatrészek megmunkálásakor is, ami azt jelenti, hogy a termomechanikai stabilitás kiküszöböli a gépüzletekben gyakran előforduló vibráció hatását. A StarCut Tube termékcsalád ezt az igényt a teljes vágóasztal megépítésével elégíti ki.
Az NPX Medical egy meglehetősen új szerződéses gyártó, amely tervezési, mérnöki és precíziós lézervágási szolgáltatásokat nyújt orvosi eszközök gyártóinak. A 2019-ben alapított vállalat jó hírnevet szerzett az iparágban a minőségi termékek és a érzékenység terén, és eszközök széles skáláját támogatja, beleértve a stenteket, implantátumokat, szelepstenteket és flexibilis bejuttató csöveket hasonló változatos sebészeti beavatkozásokhoz, ideértve a neurológiai, kardiális, érrendszeri beavatkozásokat, kardiális, érrendszeri beavatkozásokat gyomor-bélrendszeri sebészet.Fő lézervágója a StarCut Tube 2+2Â StarFiber 320FC-vel, átlagosan 200 watt teljesítménnyel.Mike Brenzel, az NPX egyik alapítója kifejtette, hogy „az alapítók több éves orvostechnikai eszközök tervezési és gyártási tapasztalattal rendelkeznek – összesen több mint 90 év”, amelyhez a StarC lézeres vágási tapasztalatait már tudjuk, és a lézeres vágást is ismerjük. a szálas lézerek biztosítják a szükséges sebességet és minőséget. Az olyan eszközökhöz, mint a vastag falú csövek és a szívbillentyűk, szükségünk van a sebességre, az USP lézer pedig túl lassú lehet az igényeinknek. A nagy volumenű gyártási megrendeléseken túl – kis tételben gyártott alkatrészre specializálódtunk – mindössze 5 és 150 darab között – célunk, hogy ezeket a kis tételes átfutásokat néhány nap alatt elvégezzük. nagyobb cégek.” A gyorsaság megemlítése mellett Brenzel fő előnyként említette a gép megbízhatóságát, amely egyetlen szervizhívást sem igényel az elmúlt 18 hónapos szinte folyamatos működés során.
2. ábra. Az NPX számos utófeldolgozási lehetőséget kínál. Az itt látható anyag 5 mm külső átmérőjű és 0,254 mm falvastagságú T316 rozsdamentes acél. A bal oldali rész vágott/mikrofúvott, a jobb oldali rész elektropolírozott.
A nitinol alkatrészek mellett a vállalat széles körben alkalmazza a kobalt-króm ötvözeteket, a tantálötvözeteket, a titánötvözeteket és sokféle orvosi rozsdamentes acélt is. Jeff Hansen, a lézeres feldolgozási menedzser kifejti: „A gépek rugalmassága egy másik fontos eszköz, amely lehetővé teszi számunkra, hogy támogassuk a vágáshoz, beleértve a csövek és lapos anyagok széles választékát.Lefókuszálhatjuk a sugarat egy 20 mikronos pontra, ami többre hasznos A vékony csövek nagyon hasznosak.Néhány ilyen csövek csak 0,012 hüvelykes átmérőjűek, és a legújabb szálas lézerek csúcsteljesítményének és átlagos teljesítményének magas aránya maximalizálja vágási sebességünket, miközben továbbra is biztosítja a kívánt élminőséget.Feltétlenül szükségünk van a nagyobb, akár 1 hüvelykes külső átmérőjű termékek sebességére.”
A precíziós vágáson és a gyors reagáláson kívül az NPX az utófeldolgozási technológiák teljes skáláját, valamint átfogó tervezési szolgáltatásokat is kínál, amelyek kihasználják az iparágban szerzett széleskörű tapasztalatait. Ezek a technikák közé tartozik az elektropolírozás, homokfúvás, pácolás, lézeres hegesztés, hőbeállítás, alakítás, passziválás, Af hőmérséklet-teszt és kifáradásteszt, amelyek mindegyike kulcsfontosságú a szövetfeldolgozás, a bresztinoling élek utófeldolgozásához, vezérléséhez. általában attól függ, hogy nagy kifáradást vagy alacsony fáradtságot okozó alkalmazásról beszélünk.Például egy nagy fáradású alkatrész, mint például a szívbillentyű, élettartama során milliárdszor meghajolhat utófeldolgozásként. Egy lépésként fontos, hogy homokfúvást alkalmazzunk az összes él sugarának növelése érdekében.De az alacsony kifáradást igénylő alkatrészek, például a szállítórendszerek vagy a vezetődrótok gyakran nem igényelnek kiterjedt utófeldolgozást.”Ami a tervezési szakértelmet illeti, magyarázza Brenzel, ma már az ügyfelek háromnegyede is igénybe veszi tervezési szolgáltatásait, hogy kihasználja az NPX segítségét és készségeit az FDA jóváhagyásában. A vállalat nagyon jól tudja, hogy a „szalvétavázlat” koncepciót rövid időn belül termékké alakítja a végső formájában.
A Motion Dynamics (Fruitport, MI) egyedi mini rugókat, orvosi tekercseket és huzalszerelvényeket gyártó cég, amelynek küldetése, hogy a lehető legrövidebb időn belül megoldja az ügyfelek problémáit, legyen az bármilyen összetett vagy lehetetlennek tűnő. Az orvosi eszközökben elsősorban az ideg- és érsebészet komplex összeállításait helyezi előtérbe, beleértve a kiváló minőségű huzalszerelvények tervezését, gyártását és összeszerelését olyan alkalmazásokhoz, mint például a vezetékes pulóverek.
Ahogy korábban említettük, a szálas vagy USP lézer kiválasztása a mérnöki preferenciákon, valamint a támogatott berendezések és folyamatok típusán múlik. Chris Witham, a Motion Dynamics elnöke kifejtette: „Egy olyan üzleti modellre alapozva, amely erősen a neurovaszkuláris termékekre összpontosít, differenciált eredményeket tudunk elérni a tervezés, a kivitelezés és a szolgáltatás terén.Csak a házon belül használt alkatrészek gyártásához használunk lézervágást., a szakterületünkké és hírnevünkké vált nagy értékű, „nehéz” alkatrészek gyártásához;nem kínálunk lézervágást szerződéses szolgáltatásként.Azt találtuk, hogy a legtöbb lézervágást USP lézerrel lehet a legjobban elvégezni, és évek óta StarCut Tube-t használok az egyik ilyen lézerrel.A termékeink iránti erős kereslet miatt napi két 8 órás, esetenként három műszakunk van, és 2019-ben újabb StarCut Tube-t kell beszereznünk, hogy támogassuk ezt a növekedést.De ezúttal úgy döntöttünk, hogy a femtoszekundumos USP lézerek és szálas lézerek egyik új hibrid modelljét választjuk.Párosítottuk egy StarFeed rakodó/kirakodó berendezéssel is, hogy teljesen automatizálhassuk a vágást – a kezelő egyszerűen behelyezi a nyersdarabot. A cső betöltődik az adagolóba, és elindul a termék szoftveres kezelőprogramja.
3. ábra Ezt a flexibilis rozsdamentes acél adagolócsövet (ceruza radír mellett) egy monacói femtoszekundumos lézerrel vágták ki.
Witham hozzáteszi, hogy bár időnként lapos vágásra használják a gépet, idejük több mint 95 százalékát fordítható katéterszerelvényeikhez hengeres termékek, nevezetesen hypocsövek, tekercsek és spirálok létrehozásával vagy módosításával töltik, beleértve a profilozott hegyek és a vágott lyukak vágását. Ezeket az alkatrészeket végső soron olyan eljárásokban használják, mint például az aneurizma-eltávolítás és a lézeres vágás nélküli thrombus használata. arany, platina és nitinol.
4. ábra. A Motion Dynamics a lézeres hegesztést is széles körben alkalmazza. A fentiekben a tekercset a lézerrel vágott csőhöz hegesztették.
Melyek a lézerlehetőségek? Witham elmagyarázta, hogy a legtöbb alkatrészüknél a kiváló élminőség és a minimális bevágás kritikus fontosságú, ezért kezdetben az USP lézereket részesítették előnyben. Ezenkívül a vállalat által használt anyagok egyike sem vágható le egyik lézerrel sem, beleértve az apró arany alkatrészeket sem, amelyeket egyes termékeiben radiopaque markerként használnak. Hozzátette azonban, hogy az új hibrid opciók, köztük a szálas lézerek nem kétségesek a minőség optimalizálása terén. A száloptika nagyobb sebességet tud biztosítani” – mondta. „De a különleges alkalmazási fókuszunk miatt ez általában valamilyen utófeldolgozást jelent, például vegyi vagy ultrahangos tisztítást vagy elektropolírozást.Így egy hibrid gép lehetővé teszi számunkra, hogy kiválasszuk, hogy melyik teljes folyamat – egyedül az USP vagy a szálas és utófeldolgozási kezelés – optimális az egyes komponensekhez.Lehetővé teszi, hogy megvizsgáljuk ugyanazon alkatrész hibrid megmunkálásának lehetőségét, különösen nagyobb átmérők és falvastagságok esetén: akár gyors vágás szálas lézerekkel, majd femtoszekundumos lézert használjon a finomvágáshoz.”Arra számít, hogy továbbra is az USP lézer marad az első számú választásuk, mert lézervágásaik többsége 4 és 6 ezer közötti falvastagságot érint, bár 1-20 ezer közötti falvastagsággal találkoznak.között rozsdamentes csövek.
Összefoglalva, a lézeres vágás és fúrás kulcsfontosságú folyamatok a különféle orvosi eszközök gyártásában. Napjainkban az alapvető lézertechnológia fejlődésének és az ipar speciális igényeire konfigurált, magasan optimalizált gépeknek köszönhetően ezek a folyamatok minden eddiginél könnyebben használhatók és jobb eredményeket biztosítanak.