אתר זה מופעל על ידי עסק אחד או יותר בבעלות Informa PLC וכל זכויות היוצרים הן בבעלותם. המשרד הרשום של Informa PLC הוא 5 Howick Place, London SW1P 1WG.Registered in England and Wales.No.8860726.
כיום, כמעט כל חיתוך לייזר מדויק של מתכות ולא מתכות מתבצע באמצעות כלים המצוידים בלייזרי סיבים או בלייזרי דופק אולטרה קצר (USP), או לפעמים שניהם. במאמר זה, נסביר את היתרונות השונים של שני הלייזרים ונראה כיצד שתי היצרניות משתמשות בלייזרים אלו. NPX Medical (פלימות', MN) היא חברה לעיבוד חוזה, המייצרת ופריסה של מכונות גמישות, מכשירי שיבוץ, צינורות גמישים ופריסה. s המשלבים לייזרים סיבים. Motion Dynamics מייצרת תת-מכלולים, כגון מכלולי "חוט משיכה" המשמשים בעיקר בנוירולוגיה, תוך שימוש במכונה הכוללת לייזר USP femtosecond ואחת המערכות ההיברידיות העדכניות ביותר, כולל לייזר פמט-שנייה וסיבים, לגמישות וגמישות מרבית.
במשך שנים רבות, רוב עיבודי הלייזר בוצעו באמצעות לייזרים ננו-שניות במצב מוצק הנקראים לייזרים DPSS. עם זאת, זה השתנה כעת לחלוטין הודות לפיתוח של שני סוגי לייזר שונים לחלוטין, ולפיכך משלימים. לייזרים סיבים שפותחו במקור עבור טלקומוניקציה, הבשילו ללייזרים לעיבוד חומרי סוס עבודה בתעשיות רבות, ולעתים קרובות הסיבות הפשוטות שלהן ארוכות הטווח שלהן. מדרגיות הספק. זה מביא ללייזרים שהם קומפקטיים, אמינים מאוד וקלים לשילוב במכונות מיוחדות, ובדרך כלל מציעים עלות בעלות נמוכה יותר מאשר סוגי לייזר ישנים יותר. חשוב שעבור עיבוד מיקרו, ניתן למקד את קרן הפלט לנקודה קטנה ונקייה בקוטר של כמה מיקרונים בלבד, כך שהם אידיאליים לחיתוך ברזולוציה גבוהה, ניתנים גם לקצב ריתוך וקידוח בודד, ניתנים לטווחי ריתוך וקידוח. עד 170 קילו-הרץ. יחד עם כוח ניתן להרחבה, זה תומך בחיתוך וקידוח מהיר.
עם זאת, חסרון פוטנציאלי של לייזרים סיבים במיקרו-עיבוד הוא עיבוד של תכונות קטנות ו/או חלקים דקים ועדינים. משכי פולסים ארוכים (לדוגמה, 50 מיקרון שניות) מביאים לכמות קטנה של אזור מושפע חום (HAZ) כגון חומר יצוק מחדש וחספוס קצוות קטן, מה שעשוי לדרוש עיבוד לאחר עיבוד מסוים. פולסים - לחסל את בעיית HAZ.
עם לייזרים USP, רוב החום הנוסף הקשור לתהליך החיתוך או הקידוח נסחף בפסולת שנפלטה לפני שהוא מספיק להתפזר לתוך החומר שמסביב. לייזרים USP עם פלט פיקושניות שימשו זה מכבר ביישומי עיבוד מיקרו הכוללים פלסטיק, מוליכים למחצה, קרמיקה ומתכות מסוימות (פיקוסונדות עבור מתכת שנייה של מתכת, 10- עמודים של מתכת אנושית). מוליכות תרמית גבוהה וגודל זעיר גורמים לכך שלייזרי פיקו-שניות לא תמיד מספקים את התוצאות המשופרות שיצדיקו את העלות המוגדלת של לייזרים USP קודמים. זה השתנה כעת עם הופעת לייזרים פמט-שניות בדרגה תעשייתית (femtosecond = 10-15 שניות). דוגמה לכך היא Monaco של Coherent Inc. משתמשים במכשירים רפואיים, לרבות נירוסטה, פלטינה, זהב, מגנזיום, קובלט-כרום, טיטניום ועוד, כמו גם לא-מתכות. בעוד שהשילוב של משך דופק קצר ואנרגיית דופק נמוכה מונע נזק תרמי (HAZ), קצב החזרה הגבוה (MHz) מבטיח מהירויות תפוקה חסכוניות עבור מכשירים רפואיים בעלי ערך גבוה.
כמובן, כמעט אף אחד בתעשייה שלנו לא צריך רק לייזר אחד. במקום זאת, הם זקוקים למכונה מבוססת לייזר, וכיום ישנן מכונות מיוחדות רבות המותאמות לחיתוך וקידוח מכשירים רפואיים. דוגמה לכך היא סדרת StarCut Tube של Coherent, שניתן להשתמש בה עם לייזרים סיבים, לייזרים פמט-שניות, או כגרסה היברידית המשלבת את שני סוגי הלייזר.
מה המשמעות של התמחות במכשור רפואי? רוב המכשירים הללו מיוצרים בקבוצות מוגבלות המבוססות על עיצובים מותאמים אישית. לכן, גמישות וקלות שימוש הם שיקולים מרכזיים. בעוד שמכשירים רבים מיוצרים מבלטים, חלק מהרכיבים חייבים להיות מעובדים במדויק מקוביות שטוחות;אותה מכונה חייבת להתמודד עם שניהם כדי למקסם את הערך שלה. צרכים אלה מתמלאים בדרך כלל על ידי אספקת תנועת CNC מבוקרת (xyz וסיבובית) מרובה צירים ו-HMI ידידותי למשתמש לתכנות ובקרה פשוטים. במקרה של StarCut Tube, אפשרות חדשה של מודול טעינת צינורות מגיעה עם מגזין טעינה צדדי (הנקרא StarFeed) עבור צינורות באורך של עד 3 מ' וסדרן לייצור אוטומטי של מוצרים חתוכים לחלוטין.
גמישות התהליך של מכונות אלו משופרת עוד יותר על ידי תמיכה בחיתוך רטוב ויבש וחירי אספקה ​​מתכווננים בקלות עבור תהליכים הדורשים גז עזר. רזולוציה מרחבית חשובה במיוחד גם לעיבוד חלקים קטנים מאוד, מה שאומר שהיציבות התרמו-מכאנית מבטלת את השפעות הרטט שנתקלתם לעתים קרובות במכונות. סדרת ה-StarCut Tube עונה על הצורך הזה על ידי בניית אלמנט חיתוך שלם עם אלמנט חיתוך גדול.
NPX Medical היא יצרנית חוזה חדשה למדי המספקת שירותי עיצוב, הנדסה וחיתוך לייזר מדויק ליצרני מכשור רפואי. החברה נוסדה בשנת 2019, בנתה מוניטין בתעשייה של מוצרים איכותיים ותגובתיות, ותומכת במגוון רחב של מכשירים כולל סטנטים, שתלים, סטנטים לשסתומים וצינורות לידה גמישים עבור ניתוחים כירורגיים מגוונים דומים, כולל פרוצדורות כירורגיות, spine, ניתוחים ולוגיים ומערכת העיכול. חותך הלייזר העיקרי שלו הוא StarCut Tube 2+2Â עם StarFiber 320FC עם הספק ממוצע של 200 וואט. מייק ברנזל, אחד ממייסדי NPX, הסביר כי "המייסדים מביאים שנים של עיצוב וניסיון בייצור של מכשור רפואי - יותר מ-90 שנות ניסיון קודמות בשימוש במכשירי לייזר, עם הרבה ניסיון של סיבים ב-StarCtin שלנו. חיתוך ואנחנו כבר יודעים שלייזרי סיבים יכולים לספק את המהירות והאיכות שאנו צריכים. עבור מכשירים כמו צינורות עבי דופן ושסתומי לב, אנו זקוקים למהירות, והלייזר USP עשוי להיות איטי מדי לצרכינו. בנוסף להזמנות ייצור בנפחים גבוהים - אנו מתמחים באצוות קטנות של חלקים - רק בין 5 ל-150 חלקים - המטרה שלנו היא להשלים את האצווה הקטנה הללו בכמה ימים, בתכנון ובחיתוך, בתכנון ובחיתוך בלבד. יון, בהשוואה לשבועות שלאחר ביצוע הזמנה לחברות גדולות יותר. "בנוסף להזכרת המהירות, ברנזל הזכיר את אמינות המכונה כיתרון מרכזי, שלא מצריך קריאת שירות אחת במהלך 18 החודשים האחרונים של פעולה כמעט רציפה.
איור 2. NPX מציעה מגוון אפשרויות שלאחר עיבוד. החומר המוצג כאן הוא נירוסטה T316 עם OD 5 מ"מ ועובי דופן 0.254 מ"מ. החלק השמאלי נחתך/מפוצץ במיקרו והחלק הימני מלוטש באלקטרופוליש.
בנוסף לחלקי ניטינול, החברה עושה שימוש נרחב גם בסגסוגות קובלט-כרום, סגסוגות טנטלום, סגסוגות טיטניום וסוגים רבים של פלדות אל חלד רפואיות. ג'ף הנסן, מנהל עיבוד לייזר, מסביר: "גמישות המכונה היא עוד נכס חשוב, המאפשר לנו לתמוך בחיתוך של מגוון רחב מאוד של חומרים, כולל צינורות ושטוחים.אנחנו יכולים למקד את האלומה עד לנקודה של 20 מיקרון, וזה שימושי עבור יותר צינורות דקים הם מאוד שימושיים.חלק מהצינורות הללו הם בעלי זיהוי של 0.012 אינץ' בלבד, והיחס הגבוה בין הספק שיא להספק ממוצע של לייזרים הסיבים העדכניים ממקסם את מהירות החיתוך שלנו ועדיין מספקים את איכות הקצה הרצויה.אנחנו בהחלט צריכים את המהירות של מוצרים גדולים יותר עם קוטר חיצוני של עד 1 אינץ'."
בנוסף לחיתוך מדויק ותגובה מהירה, NPX מציעה גם מגוון שלם של טכנולוגיות פוסט-עיבוד, כמו גם שירותי עיצוב מקיפים הממנפים את הניסיון הרב שלה בתעשייה. טכניקות אלו כוללות ליטוש אלקטרו, התזת חול, כבישה, ריתוך לייזר, הגדרת חום, צורה, פסיבציה, בדיקות טמפרטורת Af ובדיקת עייפות, כולן המפתחות לעיבוד קצה של מכשירי BrenUzel. "בדרך כלל תלוי אם אנחנו מדברים על יישום עם עייפות גבוהה או עייפות נמוכה.לדוגמה, חלק עייפות גבוהה כמו מסתם לב עשוי להתכופף פי מיליארד במהלך חייו כשלב שלאחר עיבוד. כשלב, חשוב להשתמש בהתזת חול כדי להגדיל את הרדיוס של כל הקצוות.אבל רכיבים בעלי עייפות נמוכה כמו מערכות אספקה ​​או חוטי מנחה לרוב אינם דורשים עיבוד מקיף לאחר".במונחים של מומחיות עיצובית, מסביר ברנזל, ישנם כיום עד שלושה רבעים מהלקוחות שמשתמשים גם בשירותי העיצוב שלהם כדי לנצל את העזרה והכישורים של NPX בקבלת אישור ה-FDA. החברה טובה מאוד בהפיכת קונספט "סקיצת המפיות" למוצר בצורתו הסופית בפרק זמן קצר.
דינמיקת תנועה (Fruitport, MI) היא יצרנית של מעיינות מיניאטוריים מותאמים אישית, סלילים רפואיים ומכלולי תיל שתפקידם לפתור בעיות לקוחות, לא משנה כמה מורכבים או בלתי אפשריים לכאורה, בזמן הקצר ביותר האפשרי. במכשירים רפואיים, היא מדגישה בעיקר הרכבות תיליות של תיל, כולל תיל כיווני תיל, כולל תיל כיוון של תיל, כולל רכבי תיל כגון תיל כיוון.
כפי שהוזכר קודם לכן, הבחירה בסיבים או בלייזר USP היא עניין של העדפה הנדסית כמו גם סוג הציוד והתהליכים הנתמכים. כריס וויתם, נשיא Motion Dynamics, הסביר: "בהתבסס על מודל עסקי שמתמקד מאוד במוצרים נוירו-וסקולריים, אנו יכולים לספק תוצאות מובחנות בתכנון, ביצוע ושירות.אנו משתמשים רק בחיתוך לייזר כדי לייצר את הרכיבים שאנו משתמשים בהם בבית., לייצר את הרכיבים בעלי הערך הגבוה, ה"קשים" שהפכו למומחיות ולמוניטין שלנו;אנחנו לא מציעים חיתוך לייזר כשירות חוזה.גילינו שרוב חיתוכי הלייזר שאנו מבצעים נעשים בצורה הטובה ביותר עם לייזרים USP, ובמשך שנים רבות אני משתמש ב-StarCut Tube עם אחד מהלייזרים הללו.בשל הביקוש החזק למוצרים שלנו, יש לנו שתי משמרות של 8 שעות ביום, לפעמים אפילו שלוש משמרות, ובשנת 2019 אנחנו צריכים לרכוש עוד StarCut Tube כדי לתמוך בצמיחה הזו.אבל הפעם, החלטנו ללכת על אחד הדגמים ההיברידיים החדשים של לייזרי femtosecond USP ולייזרי סיבים.שילבנו אותו גם עם מטעין/פורק StarFeed כדי שנוכל להפוך את החיתוך לאוטומטי לחלוטין - המפעיל פשוט שם את החסר.
איור 3. צינור משלוח מנירוסטה גמיש זה (מוצג ליד מחק עיפרון) נחתך בלייזר פמט-שניות של מונקו.
Witham מוסיף כי בעוד שהם משתמשים מדי פעם במכונה לחיתוך שטוח, יותר מ-95 אחוז מזמנם מושקע ביצירה או שינוי של מוצרים גליליים עבור מכלולי הצנתרים הניתנים לכיוון שלהם, כלומר hypotubes, סלילים וספירלות, כולל חיתוך קצות צדודיות וחורים חתוכים. רכיבים אלה משמשים בסופו של דבר בפרוצדורות כגון תיקון מפרצת של מתכת, כולל חיתוכים ללא פקקים ממתכת. , זהב טהור, פלטינה וניטין.
איור 4. Motion Dynamics משתמשת גם בריתוך לייזר באופן נרחב. למעלה, הסליל מרותך לצינור החתוך בלייזר.
מהן אפשרויות הלייזר? וויתם הסביר כי איכות קצוות מעולה וחתכים מינימליים הם קריטיים עבור רוב הרכיבים שלהם, ולכן הם העדיפו בתחילה לייזרים USP. בנוסף, אף אחד מהחומרים שבהם החברה משתמשת לא ניתן לחתוך על ידי אחד מהלייזרים הללו, כולל רכיבי הזהב הזעירים המשמשים כסמנים אטומים לרדיו בחלק מהמוצרים שלה. אבל הוא הוסיף שאפשרויות היברידיות חדשות, כולל לייזר סיבים, לא נותנים להם בעיות מהירות/מגמישות יותר. סיבים אופטיים יכולים לספק מהירויות גבוהות יותר", אמר. "אבל בגלל המיקוד הייעודי המיוחד שלנו, זה בדרך כלל אומר סוג אחר של עיבוד אחר, כגון ניקוי כימי ואולטראסוני או ליטוש אלקטרו.כך שיש לנו מכונה היברידית מאפשרת לנו לבחור איזה תהליך כולל - USP לבד או סיבים וטיפול לאחר עיבוד - האופטימלי עבור כל רכיב.זה מאפשר לנו לבחון את האפשרות של עיבוד היבריד של אותו רכיב, במיוחד כאשר מדובר בקטרים ​​גדולים יותר ועובי דופן: אפילו חיתוך מהיר עם לייזרים סיבים, ואז השתמש בלייזר פמט-שניות לחיתוך עדין."הוא מצפה שהלייזר USP יישאר הבחירה הראשונה שלהם מכיוון שרוב חיתוך הלייזר שלהם כרוך בעובי דופן בין 4 ל-6 תאונות, למרות שהם נתקלים בעובי דופן שנעים בין 1-20.צינורות נירוסטה ביניכם.
לסיכום, חיתוך וקידוח בלייזר הם תהליכי מפתח בייצור מכשירים רפואיים שונים. כיום, הודות להתקדמות בטכנולוגיית הליבה של לייזר ומכונות אופטימליות ביותר המוגדרות לצרכים הספציפיים של התעשייה, תהליכים אלו קלים יותר לשימוש ומספקים תוצאות טובות יותר מאי פעם.