Situs web ini dioperasikan oleh satu atau lebih bisnis yang dimiliki oleh Informa PLC dan semua hak cipta dimiliki oleh mereka. Kantor terdaftar Informa PLC adalah 5 Howick Place, London SW1P 1WG. Terdaftar di Inggris dan Wales.No.8860726.
Saat ini, hampir semua pemotongan laser presisi pada logam dan nonlogam dilakukan dengan menggunakan alat yang dilengkapi dengan laser serat atau laser ultrashort pulse (USP), atau terkadang keduanya. Pada artikel ini, kami akan menjelaskan keunggulan yang berbeda dari kedua laser tersebut dan melihat bagaimana kedua pabrikan menggunakan laser ini. NPX Medical (Plymouth, MN) adalah perusahaan pemrosesan khusus kontrak yang memproduksi berbagai perangkat dan alat penerapan, seperti stent, implan, dan pipa fleksibel, menggunakan mesin yang menggabungkan laser serat. Motion Dynamics memproduksi subassembly ies, seperti rakitan "kawat tarik" yang terutama digunakan dalam neurologi, menggunakan mesin yang menyertakan laser femtosecond USP dan salah satu sistem hibrida terbaru termasuk laser femtosecond dan serat untuk fleksibilitas dan keserbagunaan maksimum.
Selama bertahun-tahun, sebagian besar mesin mikro laser telah dilakukan menggunakan laser nanodetik keadaan padat yang disebut laser DPSS. Namun, hal ini sekarang telah berubah total berkat pengembangan dua jenis laser yang sama sekali berbeda, dan oleh karena itu saling melengkapi. Awalnya dikembangkan untuk telekomunikasi, laser serat telah matang menjadi laser pemrosesan bahan pekerja keras di banyak industri, seringkali pada panjang gelombang inframerah-dekat. Alasan keberhasilannya terletak pada arsitekturnya yang sederhana dan skalabilitas daya yang mudah. ​​Hal ini menghasilkan laser yang kompak, sangat andal, dan mudah untuk mengintegrasikan ke dalam mesin khusus, dan umumnya menawarkan biaya kepemilikan yang lebih rendah daripada jenis laser yang lebih tua. Penting untuk mesin mikro, pancaran keluaran dapat difokuskan ke tempat kecil dan bersih dengan diameter hanya beberapa mikron, sehingga ideal untuk pemotongan, pengelasan, dan pengeboran beresolusi tinggi. Keluaran mereka juga sangat fleksibel dan dapat dikontrol, dengan laju pulsa mulai dari tembakan tunggal hingga 170 kHz. Bersama dengan daya yang dapat diskalakan, ini mendukung pemotongan dan pengeboran yang cepat.
Namun, kerugian potensial dari laser fiber dalam pemesinan mikro adalah pemesinan fitur kecil dan/atau bagian yang tipis dan halus. Durasi pulsa yang panjang (misalnya, 50 µs) menghasilkan sejumlah kecil zona yang terpengaruh panas (HAZ) seperti bahan cetak ulang dan kekasaran tepi yang kecil, yang mungkin memerlukan beberapa pemrosesan pasca. Untungnya, laser yang lebih baru—laser pulsa ultrapendek (USP) dengan pulsa output femtosecond—menghilangkan masalah HAZ.
Dengan laser USP, sebagian besar panas ekstra yang terkait dengan proses pemotongan atau pengeboran terbawa dalam puing-puing yang dikeluarkan sebelum sempat berdifusi ke material di sekitarnya. Laser USP dengan keluaran pikodetik telah lama digunakan dalam aplikasi pemesinan mikro yang melibatkan plastik, semikonduktor, keramik, dan logam tertentu (pikodetik = 10-12 detik). Namun untuk perangkat logam dengan pilar seukuran rambut manusia, konduktivitas termal logam yang tinggi dan ukuran kecil berarti laser pikodetik tidak selalu memberikan hasil yang lebih baik yang akan membenarkan peningkatan biaya laser USP sebelumnya. Ini sekarang telah berubah dengan munculnya laser femtosecond kelas industri (femtosecond = 10-15 detik). Contohnya adalah rangkaian laser Coherent Inc. Monaco. Seperti laser serat, keluarannya adalah cahaya inframerah-dekat, yang berarti mereka dapat memotong atau mengebor semua logam yang digunakan dalam perangkat medis, termasuk baja tahan karat, platinum, emas, magnesium, kobalt-kromium, titanium, dan banyak lagi, serta non-logam s.Sementara kombinasi durasi pulsa pendek dan energi pulsa rendah mencegah kerusakan termal (HAZ), tingkat pengulangan yang tinggi (MHz) memastikan kecepatan throughput yang hemat biaya untuk banyak perangkat medis bernilai tinggi.
Tentu saja, hampir tidak ada orang di industri kami yang hanya membutuhkan satu laser. Sebaliknya, mereka memerlukan mesin berbasis laser, dan sekarang ada banyak mesin khusus yang dioptimalkan untuk memotong dan mengebor perangkat medis. Contohnya adalah seri Tabung StarCut dari Coherent, yang dapat digunakan dengan laser serat, laser femtosecond, atau sebagai versi hibrida yang menggabungkan kedua jenis laser.
Apa yang dimaksud dengan spesialisasi perangkat medis?Sebagian besar perangkat ini diproduksi dalam batch terbatas berdasarkan desain khusus.Oleh karena itu, fleksibilitas dan kemudahan penggunaan adalah pertimbangan utama.Meskipun banyak perangkat dibuat dari billet, beberapa komponen harus dikerjakan secara presisi dari billet datar;mesin yang sama harus menangani keduanya untuk memaksimalkan nilainya. Kebutuhan ini biasanya dipenuhi dengan menyediakan gerakan multi-sumbu yang dikendalikan CNC (xyz dan putar) dan HMI yang mudah digunakan untuk pemrograman dan kontrol sederhana. Dalam kasus StarCut Tube, opsi modul pemuatan tabung baru dilengkapi dengan majalah pemuatan samping (disebut StarFeed) untuk tabung dengan panjang hingga 3 m dan penyortir untuk produk potong, yang memungkinkan produksi otomatis sepenuhnya.
Fleksibilitas proses mesin ini semakin ditingkatkan dengan dukungan untuk pemotongan basah dan kering dan nozel pengiriman yang mudah disesuaikan untuk proses yang membutuhkan gas pembantu. Resolusi spasial juga sangat penting untuk pengerjaan bagian yang sangat kecil, yang berarti bahwa stabilitas termomekanis meniadakan efek getaran yang sering dijumpai di bengkel mesin. Jajaran Tabung StarCut memenuhi kebutuhan ini dengan membangun seluruh dek pemotongan dengan sejumlah besar elemen granit.
NPX Medical adalah produsen kontrak yang cukup baru yang menyediakan layanan desain, teknik, dan pemotongan laser presisi untuk produsen perangkat medis. Didirikan pada tahun 2019, perusahaan ini telah membangun reputasi di industri untuk produk berkualitas dan daya tanggap, mendukung berbagai perangkat termasuk stent, implan, stent katup, dan tabung persalinan fleksibel untuk berbagai prosedur bedah Intervensi serupa, termasuk neurovaskular, jantung, ginjal, tulang belakang, ortopedi, ginekologi, dan bedah gastrointestinal. Pemotong laser utamanya adalah StarCut Tube 2+2 dengan sebuah StarFiber 320FC dengan daya rata-rata 200 watt.Mike Brenzel, salah satu pendiri NPX, menjelaskan bahwa "para pendiri membawa pengalaman desain dan manufaktur perangkat medis selama bertahun-tahun - total lebih dari 90 tahun", dengan pengalaman sebelumnya dengan mesin mirip StarCut yang menggunakan laser serat. Banyak pekerjaan kami melibatkan pemotongan Nitinol dan kami sudah tahu bahwa laser serat dapat memberikan kecepatan dan kualitas yang kami butuhkan. Untuk perangkat seperti tabung berdinding tebal dan katup jantung, kami membutuhkan kecepatan, dan Laser USP mungkin terlalu lambat untuk kebutuhan kami. Selain pesanan produksi volume tinggi – kami berspesialisasi dalam batch kecil suku cadang – hanya antara 5 dan 150 buah – tujuan kami adalah menyelesaikan perputaran batch kecil ini hanya dalam beberapa hari, termasuk desain, pemrograman, pemotongan, pembentukan, pasca-pemrosesan, dan inspeksi, dibandingkan dengan minggu-minggu setelah pesanan dilakukan untuk perusahaan besar.” - operasi terus menerus.
Gambar 2. NPX menawarkan berbagai opsi pasca-pemrosesan. Bahan yang ditampilkan di sini adalah baja tahan karat T316 dengan OD 5 mm dan ketebalan dinding 0,254 mm. Bagian kiri dipotong/dihancurkan mikro dan bagian kanan dipoles dengan listrik.
Selain suku cadang nitinol, perusahaan juga menggunakan paduan kobalt-kromium, paduan tantalum, paduan titanium, dan berbagai jenis baja tahan karat medis secara ekstensif.Jeff Hansen, Manajer Pemrosesan Laser, menjelaskan: “Fleksibilitas mesin adalah aset penting lainnya, yang memungkinkan kami untuk mendukung pemotongan berbagai bahan yang sangat beragam, termasuk pipa dan datar.Kita dapat memfokuskan sinar ke titik 20 mikron, yang berguna untuk lebih banyak Tabung tipis sangat berguna.Beberapa tabung ini hanya berukuran 0,012″ ID, dan rasio daya puncak yang tinggi terhadap daya rata-rata dari laser serat terbaru memaksimalkan kecepatan potong kami sambil tetap memberikan kualitas tepi yang diinginkan.Kami sangat membutuhkan kecepatan produk yang lebih besar dengan diameter luar hingga 1 inci.”
Selain pemotongan presisi dan respons cepat, NPX juga menawarkan berbagai teknologi pasca-pemrosesan, serta layanan desain komprehensif yang memanfaatkan pengalamannya yang luas di industri ini. Teknik-teknik ini meliputi pemolesan listrik, sandblasting, pengawetan, pengelasan laser, pengaturan panas, pembentukan, pasivasi, pengujian suhu Af, dan pengujian keletihan, yang semuanya merupakan kunci pembuatan perangkat Nitinol. aplikasi kelelahanMisalnya, bagian yang sangat lelah seperti katup jantung mungkin menekuk satu miliar kali selama masa pakainya sebagai pasca-pemrosesan. Sebagai langkah, penting untuk menggunakan peledakan pasir untuk meningkatkan radius semua tepi.Namun komponen yang tidak mudah lelah seperti sistem pengiriman atau kabel pemandu seringkali tidak memerlukan pemrosesan pasca ekstensif.”Dalam hal keahlian desain, Brenzel menjelaskan, sekarang sebanyak Tiga perempat klien juga menggunakan layanan desain mereka untuk memanfaatkan bantuan dan keterampilan NPX dalam mendapatkan persetujuan FDA. Perusahaan ini sangat pandai mengubah konsep "sketsa serbet" menjadi produk dalam bentuk akhirnya dalam waktu singkat.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) adalah produsen pegas miniatur khusus, gulungan medis, dan rakitan kawat yang misinya adalah untuk memecahkan masalah pelanggan, tidak peduli seberapa rumit atau tampaknya tidak mungkin, dalam waktu sesingkat mungkin. Dalam perangkat medis, ini terutama menekankan rakitan kompleks untuk bedah neurovaskular, termasuk desain, produksi, dan rakitan rakitan kawat berkualitas tinggi untuk aplikasi seperti perangkat kateter yang dapat dikemudikan, termasuk rakitan "kawat tarik".
Seperti disebutkan sebelumnya, pilihan serat atau laser USP adalah masalah preferensi teknik serta jenis peralatan dan proses yang didukung. Chris Witham, Presiden Motion Dynamics, menjelaskan: “Berdasarkan model bisnis yang sangat berfokus pada produk neurovaskular, kami dapat memberikan hasil yang berbeda dalam desain, pelaksanaan, dan layanan.Kami hanya menggunakan pemotongan laser untuk memproduksi komponen yang kami gunakan sendiri., untuk memproduksi komponen “sulit” bernilai tinggi yang telah menjadi spesialisasi dan reputasi kami;kami tidak menawarkan pemotongan laser sebagai layanan kontrak.Kami telah menemukan bahwa sebagian besar pemotongan laser yang kami lakukan paling baik dilakukan dengan laser USP, dan selama bertahun-tahun saya telah menggunakan Tabung StarCut dengan salah satu laser ini.Karena permintaan yang kuat untuk produk kami, kami memiliki dua shift 8 jam sehari, terkadang bahkan tiga shift, dan pada tahun 2019 kami perlu mendapatkan StarCut Tube lagi untuk mendukung Pertumbuhan ini.Namun kali ini, kami memutuskan untuk menggunakan salah satu model hibrida baru dari laser femtosecond USP dan laser fiber.Kami juga memasangkannya dengan loader/unloader StarFeed sehingga kami dapat sepenuhnya mengotomatiskan pemotongan – operator cukup mengosongkan tabung. Tabung dimuat ke feeder dan program pengoperasian perangkat lunak untuk produk dimulai.
Gambar 3. Tabung pengiriman baja tahan karat fleksibel ini (ditampilkan di sebelah penghapus pensil) telah dipotong dengan laser femtosecond Monaco.
Witham menambahkan bahwa sementara mereka kadang-kadang menggunakan mesin untuk pemotongan datar, lebih dari 95 persen waktu mereka dihabiskan untuk membuat atau memodifikasi produk silinder untuk rakitan kateter yang dapat dikemudikan, yaitu hipotube, koil, dan spiral, termasuk ujung pemotongan berprofil dan lubang Potong. Komponen ini pada akhirnya digunakan dalam prosedur seperti perbaikan aneurisma dan penghilangan trombus. Hal ini memerlukan penggunaan pemotong laser pada berbagai logam termasuk baja tahan karat, emas murni, platinum, dan nitinol.
Gambar 4. Motion Dynamics juga menggunakan las laser secara ekstensif. Di atas, koil telah dilas ke tabung potong laser.
Apa saja pilihan lasernya?Witham menjelaskan bahwa kualitas tepi yang sangat baik dan goresan minimal sangat penting untuk sebagian besar komponen mereka, jadi mereka awalnya lebih memilih laser USP. Selain itu, tidak ada bahan yang digunakan perusahaan yang dapat dipotong oleh salah satu laser ini, termasuk komponen emas kecil yang digunakan sebagai penanda radiopaque di beberapa produknya. Namun dia menambahkan bahwa opsi hibrida baru, termasuk laser serat dan USP, memberi mereka lebih banyak fleksibilitas dalam mengoptimalkan masalah kecepatan/kualitas tepi. “Tidak ada keraguan bahwa serat optik dapat memberikan kecepatan yang lebih tinggi,” katanya. “Tetapi karena fokus aplikasi khusus kami, ini biasanya berarti beberapa jenis pasca-pemrosesan, seperti pembersihan bahan kimia dan ultrasonik atau pemolesan listrik.Jadi, memiliki mesin hybrid memungkinkan kami untuk memilih proses keseluruhan mana – USP saja atau serat dan Penanganan pasca-pemrosesan – Optimal untuk setiap komponen.Hal ini memungkinkan kami untuk mengeksplorasi kemungkinan pemesinan hybrid dari komponen yang sama, terutama yang melibatkan diameter dan ketebalan dinding yang lebih besar: bahkan pemotongan cepat dengan laser fiber, Kemudian gunakan laser femtosecond untuk pemotongan halus.”Dia berharap laser USP akan tetap menjadi pilihan pertama mereka karena sebagian besar pemotongan laser mereka melibatkan ketebalan dinding antara 4 dan 6 ribu, meskipun mereka menghadapi ketebalan dinding mulai dari 1-20 ribu.Pipa stainless steel di antara kamu.
Kesimpulannya, pemotongan dan pengeboran laser adalah proses utama dalam pembuatan berbagai perangkat medis. Saat ini, berkat kemajuan teknologi laser inti dan mesin yang sangat dioptimalkan yang dikonfigurasi untuk kebutuhan khusus industri, proses ini lebih mudah digunakan dan memberikan hasil yang lebih baik daripada sebelumnya.