Dan is-sit elettroniku huwa mħaddem minn negozju wieħed jew aktar li huma proprjetà ta' Informa PLC u d-drittijiet tal-awtur kollha huma proprjetà tagħhom. L-uffiċċju reġistrat ta' Informa PLC huwa 5 Howick Place, Londra SW1P 1WG. Reġistrata fl-Ingilterra u Wales. Numru 8860726.
Illum, kważi t-tqattigħ bil-lejżer ta' preċiżjoni kollu tal-metalli u mhux metalli jsir bl-użu ta' għodod mgħammra b'lejżers tal-fibra jew lejżers b'polz ultrashort (USP), jew xi kultant it-tnejn. F'dan l-artikolu, se nispjegaw il-vantaġġi differenti taż-żewġ lejżers u naraw kif iż-żewġ manifatturi jużaw dawn il-lejżers. NPX Medical (Plymouth, MN) hija kumpanija tal-ipproċessar speċjalizzata kuntrattwali li timmanifattura varjetà ta' apparati u għodod ta' skjerament, bħal stents, impjanti, u tubi flessibbli, bl-użu ta' magni li jinkorporaw lejżers tal-fibra. Motion Dynamics timmanifattura sottoassemblaġġi, bħal assemblaġġi ta' "wajer tal-ġbid" użati primarjament fin-newroloġija, billi tuża magna li tinkludi lejżer femtosekond USP u waħda mill-aħħar sistemi ibridi inklużi lejżers femtosekond u tal-fibra għal flessibilità u Versatilità massima.
Għal ħafna snin, il-biċċa l-kbira tal-mikromakkinar bil-lejżer sar bl-użu ta' lejżers tan-nanosekondi ta' stat solidu msejħa lejżers DPSS. Madankollu, dan issa nbidel kompletament grazzi għall-iżvilupp ta' żewġ tipi ta' lejżers kompletament differenti, u għalhekk komplementari. Oriġinarjament żviluppati għat-telekomunikazzjoni, il-lejżers tal-fibra mmaturaw f'lejżers tal-ipproċessar ta' materjali workhorse f'ħafna industriji, ħafna drabi f'tul ta' mewġ qrib l-infra-aħmar. Ir-raġunijiet għas-suċċess tiegħu jinsabu fl-arkitettura sempliċi tiegħu u l-iskalabbiltà diretta tal-enerġija. Dan jirriżulta f'lejżers li huma kompatti, affidabbli ħafna, u faċli biex jiġu integrati f'magni speċjalizzati, u ġeneralment joffru spiża ta' sjieda aktar baxxa mit-tipi ta' lejżers eqdem. Importanti għall-mikromakkinar, ir-raġġ tal-ħruġ jista' jiġi ffukat f'post żgħir u nadif ta' ftit mikroni biss fid-dijametru, għalhekk huma ideali għal qtugħ, iwweldjar u tħaffir b'riżoluzzjoni għolja. L-outputs tagħhom huma wkoll flessibbli ħafna u kontrollabbli, b'rati ta' impulsi li jvarjaw minn sparatura waħda sa 170 kHz. Flimkien ma' qawwa skalabbli, dan jappoġġja qtugħ u tħaffir veloċi.
Madankollu, żvantaġġ potenzjali tal-lejżers tal-fibra fil-mikromakkinar huwa l-makkinar ta' karatteristiċi żgħar u/jew partijiet irqaq u delikati. Tul twil ta' impulsi (eż., 50 µs) jirriżulta f'ammont żgħir ta' żona affettwata mis-sħana (HAZ) bħal materjal imfassal mill-ġdid u ħruxija żgħira tat-tarf, li tista' teħtieġ xi pproċessar wara l-ipproċessar. Fortunatament, lejżers aktar ġodda—lejżers b'impulsi ultrashort (USP) b'impulsi ta' output femtosekondi—jeliminaw il-problema tal-HAZ.
Bil-lejżers USP, il-biċċa l-kbira tas-sħana żejda assoċjata mal-proċess tat-tqattigħ jew tat-tħaffir tinġarr 'il bogħod fil-fdalijiet imkeċċija qabel ma jkollha ħin biex tinfirex fil-materjal tal-madwar. Il-lejżers USP b'output ta' pikosekondi ilhom jintużaw f'applikazzjonijiet ta' mikromakkinar li jinvolvu plastiks, semikondutturi, ċeramika, u ċerti metalli (pikosekondi = 10-12-il sekonda). Iżda għal apparati tal-metall b'pilastri daqs xagħar uman, il-konduttività termali għolja u d-daqs żgħir tal-metall ifissru li l-lejżers pikosekondi mhux dejjem jipprovdu r-riżultati mtejba li jiġġustifikaw iż-żieda fl-ispiża tal-lejżers USP preċedenti. Dan issa nbidel bil-miġja ta' lejżers femtosekondi ta' grad industrijali (femtosekondi = 10-15-il sekonda). Eżempju huwa s-serje ta' lejżers Monaco ta' Coherent Inc. Bħal-lejżers tal-fibra, l-output tagħhom huwa dawl qrib l-infra-aħmar, li jfisser li jistgħu jaqtgħu jew iħaffru l-metalli kollha użati f'apparati mediċi, inkluż l-istainless steel, il-platinu, id-deheb, il-manjeżju, il-kobalt-kromju, it-titanju, u aktar, kif ukoll mhux metalli. Filwaqt li l-kombinazzjoni ta' tul qasir ta' impuls u enerġija baxxa ta' impuls jipprevjeni l-ħsara termali (HAZ), ir-rata għolja ta' ripetizzjoni (MHz) tiżgura veloċitajiet ta' throughput kosteffettivi għal ħafna apparati mediċi ta' valur għoli.
Naturalment, kważi ħadd fl-industrija tagħna ma jeħtieġ laser wieħed biss. Minflok, jeħtieġu magna bbażata fuq il-lejżer, u issa hemm ħafna magni speċjalizzati ottimizzati għat-tqattigħ u t-tħaffir ta' apparati mediċi. Eżempju huwa s-serje StarCut Tube ta' Coherent, li tista' tintuża ma' lejżers tal-fibra, lejżers femtosekondi, jew bħala verżjoni ibrida li tinkorpora ż-żewġ tipi ta' lejżers.
Xi tfisser speċjalizzazzjoni ta' apparat mediku? Ħafna minn dawn l-apparati huma prodotti fi kwantitajiet limitati bbażati fuq disinji apposta. Għalhekk, il-flessibbiltà u l-faċilità tal-użu huma kunsiderazzjonijiet ewlenin. Filwaqt li ħafna apparati huma manifatturati minn billetti, xi komponenti jridu jkunu maħduma bi preċiżjoni minn billetti ċatti; l-istess magna trid timmaniġġja t-tnejn biex timmassimizza l-valur tagħha. Dawn il-ħtiġijiet ġeneralment jiġu ssodisfati billi jiġi pprovdut moviment ikkontrollat ​​minn CNC b'ħafna assi (xyz u rotatorju) u HMI faċli għall-utent għal programmazzjoni u kontroll sempliċi. Fil-każ ta' StarCut Tube, għażla ġdida ta' modulu tat-tagħbija tat-tubi tiġi b'magażin tat-tagħbija tal-ġenb (imsejjaħ StarFeed) għal tubi sa 3 m fit-tul u sorter għal prodotti maqtugħin, li jippermetti produzzjoni kompletament awtomatizzata.
Il-flessibbiltà tal-proċess ta’ dawn il-magni hija msaħħa aktar bl-appoġġ għal qtugħ imxarrab u niexef u żennuni tal-kunsinna faċilment aġġustabbli għal proċessi li jeħtieġu gass ta’ assistenza. Ir-riżoluzzjoni spazjali hija wkoll partikolarment importanti għall-magni ta’ partijiet żgħar ħafna, li jfisser li l-istabbiltà termomekkanika telimina l-effetti tal-vibrazzjoni li spiss jiltaqgħu magħhom fil-ħwienet tal-magni. Il-firxa StarCut Tube tissodisfa din il-ħtieġa billi tibni l-gverta tat-tqattigħ kollha b’numru kbir ta’ elementi tal-granit.
NPX Medical huwa manifattur kuntrattwali pjuttost ġdid li jipprovdi servizzi ta' disinn, inġinerija u qtugħ bil-lejżer ta' preċiżjoni lill-manifatturi ta' apparati mediċi. Imwaqqfa fl-2019, il-kumpanija bniet reputazzjoni fl-industrija għal prodotti ta' kwalità u rispons, billi tappoġġja firxa wiesgħa ta' apparati inklużi stents, impjanti, stents tal-valvi u tubi flessibbli tal-kunsinna għal interventi kirurġiċi simili diversi, inklużi kirurġija newrovaskulari, kardijaka, renali, tas-sinsla, ortopedika, ġinekoloġika u gastrointestinali. Il-cutter bil-lejżer ewlieni tagħha huwa l-StarCut Tube 2+2 bi StarFiber 320FC b'qawwa medja ta' 200 watt. Mike Brenzel, wieħed mill-fundaturi ta' NPX, spjega li "l-fundaturi jġibu snin ta' esperjenza fid-disinn u l-manifattura ta' apparati mediċi - aktar minn 90 sena b'kollox", b'esperjenza preċedenti ma' magni simili għal StarCut li jużaw lejżers tal-fibra. Ħafna mix-xogħol tagħna jinvolvi qtugħ tan-Nitinol u diġà nafu li l-lejżers tal-fibra jistgħu jipprovdu l-veloċità u l-kwalità li neħtieġu. Għal apparati bħal tubi b'ħitan ħoxnin u valvi tal-qalb, neħtieġu veloċità, u l-lejżer USP jista' jkun bil-mod wisq għall-bżonnijiet tagħna. Fi Minbarra l-ordnijiet ta' produzzjoni ta' volum għoli – aħna speċjalizzati fi kwantitajiet żgħar ta' partijiet – bejn 5 u 150 biċċa biss – l-għan tagħna huwa li nlestu dawn il-bidliet f'kwantitajiet żgħar fi ftit jiem biss, inkluż id-disinn, l-ipprogrammar, it-tqattigħ, l-iffurmar, l-ipproċessar wara l-produzzjoni u l-ispezzjoni, meta mqabbla mal-ġimgħat wara li titqiegħed ordni għal kumpaniji akbar.” Minbarra li semma l-veloċità, Brenzel semma l-affidabbiltà tal-magna bħala vantaġġ ewlieni, li ma teħtieġx sejħa waħda ta' servizz matul l-aħħar 18-il xahar ta' tħaddim kważi kontinwu.
Figura 2. NPX joffri varjetà ta' għażliet ta' wara l-ipproċessar. Il-materjal muri hawn huwa azzar inossidabbli T316 b'dijametru estern ta' 5mm u ħxuna tal-ħajt ta' 0.254mm. Il-parti tax-xellug hija maqtugħa/mikroblastjata u l-parti tal-lemin hija elettrolustrata.
Minbarra l-partijiet tan-nitinol, il-kumpanija tagħmel ukoll użu estensiv minn ligi tal-kobalt-kromju, ligi tat-tantalju, ligi tat-titanju u ħafna tipi ta’ azzar inossidabbli mediku. Jeff Hansen, Maniġer tal-Ipproċessar tal-Laser, jispjega: “Il-flessibbiltà tal-magni hija assi importanti ieħor, li jippermettilna nappoġġjaw it-tqattigħ ta’ firxa diversa ħafna ta’ materjali, inklużi tubi u materjali ċatti. Nistgħu niffokaw ir-raġġ sa post ta’ 20 mikron, li huwa utli għal aktar Tubi rqaq huma utli ħafna. Uħud minn dawn it-tubi huma biss 0.012″ ID, u l-proporzjon għoli ta’ qawwa massima għal qawwa medja tal-aħħar lejżers tal-fibra jimmassimizza l-veloċità tat-tqattigħ tagħna filwaqt li xorta jipprovdi l-kwalità tat-tarf mixtieqa. Assolutament neħtieġu l-veloċità ta’ prodotti akbar b’dijametru ta’ barra sa pulzier.”
Minbarra t-tqattigħ preċiż u r-rispons rapidu, NPX toffri wkoll firxa sħiħa ta’ teknoloġiji ta’ wara l-ipproċessar, kif ukoll servizzi ta’ disinn komprensivi li jisfruttaw l-esperjenza estensiva tagħha fl-industrija. Dawn it-tekniki jinkludu l-illustrar bl-elettrodu, l-ibblastjar bir-ramel, il-pickling, l-iwweldjar bil-lejżer, l-issettjar bis-sħana, l-iffurmar, il-passivazzjoni, l-ittestjar tat-temperatura Af, u l-ittestjar tal-għeja, li kollha huma essenzjali għall-fabbrikazzjoni tal-apparati Nitinol. L-użu tal-post-ipproċessar biex jikkontrolla l-finitura tat-tarf, qal Brenzel, “ġeneralment jiddependi fuq jekk hux qed nitkellmu dwar applikazzjoni ta’ għeja għolja jew baxxa. Pereżempju, parti ta’ għeja għolja bħal valv tal-qalb tista’ titgħawweġ biljun darba matul ħajjitha bħala parti minn wara l-ipproċessar. Bħala pass, huwa importanti li jintuża l-ibblastjar bir-raġġ tat-truf kollha. Iżda komponenti ta’ għeja baxxa bħal sistemi ta’ kunsinna jew wajers ta’ gwida ħafna drabi ma jeħtiġux post-ipproċessar estensiv.” F'termini ta' kompetenza fid-disinn, jispjega Brenzel, issa hemm sa tliet kwarti tal-klijenti li jużaw ukoll is-servizzi tad-disinn tagħhom biex jieħdu vantaġġ mill-għajnuna u l-ħiliet ta' NPX biex jiksbu l-approvazzjoni tal-FDA. Il-kumpanija hija tajba ħafna biex iddawwar il-kunċett ta' "skeċċ ta' srievet" fi prodott fil-forma finali tiegħu f'perjodu qasir ta' żmien.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) huwa manifattur ta' molol żgħar apposta, kojls mediċi u assemblaġġi ta' wajers li l-missjoni tagħhom hija li jsolvu l-problemi tal-klijenti, irrispettivament minn kemm huma kumplessi jew apparentement impossibbli, fl-iqsar żmien possibbli. Fl-apparati mediċi, primarjament jenfasizza assemblaġġi kumplessi għal kirurġija newrovaskulari, inkluż id-disinn, il-produzzjoni u l-assemblaġġ ta' assemblaġġi ta' wajers ta' kwalità għolja għal applikazzjonijiet bħal apparati ta' kateter li jistgħu jiġu mmexxija, inklużi assemblaġġi ta' "wajer tal-ġbid".
Kif imsemmi qabel, l-għażla ta' laser tal-fibra jew USP hija kwistjoni ta' preferenza tal-inġinerija kif ukoll it-tip ta' tagħmir u proċessi appoġġjati. Chris Witham, President ta' Motion Dynamics, spjega: "Ibbażat fuq mudell ta' negozju li huwa ffukat ħafna fuq prodotti newrovaskulari, nistgħu nwasslu riżultati differenzjati fid-disinn, l-eżekuzzjoni u s-servizz. Aħna nużaw biss qtugħ bil-lejżer biex nipproduċu l-komponenti li nużaw internament, biex nimmanifatturaw il-komponenti ta' valur għoli u "diffiċli" li saru l-ispeċjalità u r-reputazzjoni tagħna; ma noffrux qtugħ bil-lejżer bħala servizz kuntrattwali. Sibna li l-biċċa l-kbira tal-qtugħ bil-lejżer li nwettqu jsir l-aħjar bil-lejżers USP, u għal ħafna snin kont qed nuża StarCut Tube ma' wieħed minn dawn il-lejżers. Minħabba d-domanda qawwija għall-prodotti tagħna, għandna żewġ xiftijiet ta' 8 sigħat kuljum, xi kultant anke tliet xiftijiet, u fl-2019 irridu nakkwistaw StarCut Tube ieħor biex nappoġġjaw dan it-Tkabbir. Iżda din id-darba, iddeċidejna li mmorru b'wieħed mill-mudelli ibridi ġodda ta' lasers femtosecond USP u lasers tal-fibra. Għaqqadnieh ukoll ma' loader/unloader StarFeed sabiex..." Nistgħu awtomatizzaw kompletament it-tqattigħ – l-operatur sempliċement ipoġġi l-vojt. It-tubu jitgħabba fl-alimentatriċi u l-programm operattiv tas-softwer għall-prodott jinbeda.
Figura 3. Dan it-tubu flessibbli tal-kunsinna tal-azzar inossidabbli (muri ħdejn gomma tal-lapes) inqata’ b’lejżer femtosekond ta’ Monaco.
Witham iżid li filwaqt li kultant jużaw il-magna għal qtugħ ċatt, aktar minn 95 fil-mija tal-ħin tagħhom jintefqu joħolqu jew jimmodifikaw prodotti ċilindriċi għall-assemblaġġi tal-kateter li jistgħu jiġu diretti tagħhom, jiġifieri ipotubi, kojls u spirali, inkluż qtugħ ta’ ponot profilati u toqob maqtugħin. Dawn il-komponenti fl-aħħar mill-aħħar jintużaw fi proċeduri bħat-tiswija tal-anewriżma u t-tneħħija tat-trombu. Dan jirrikjedi l-użu ta’ cutters bil-lejżer fuq varjetà ta’ metalli inkluż l-istainless steel, id-deheb pur, il-platinu u n-nitinol.
Figura 4. Motion Dynamics tuża wkoll l-iwweldjar bil-lejżer b'mod estensiv. Hawn fuq, il-kolja ġiet iwweldjata mat-tubu maqtugħ bil-lejżer.
X'inhuma l-għażliet tal-lejżer? Witham spjega li kwalità eċċellenti tat-tarf u kerfs minimi huma kritiċi għall-biċċa l-kbira tal-komponenti tagħhom, għalhekk inizjalment ippreferew lejżers USP. Barra minn hekk, l-ebda wieħed mill-materjali li tuża l-kumpanija ma jista' jinqata' minn wieħed minn dawn il-lejżers, inklużi l-komponenti żgħar tad-deheb użati bħala markaturi radjopaki f'xi wħud mill-prodotti tagħha. Iżda żied jgħid li għażliet ibridi ġodda, inklużi lejżers tal-fibra u USPs, jagħtuhom aktar flessibbiltà fl-ottimizzazzjoni tal-kwistjonijiet tal-veloċità/kwalità tat-tarf. "M'hemm l-ebda dubju li l-fibra ottika tista' tipprovdi veloċitajiet ogħla," qal. "Iżda minħabba l-fokus partikolari tagħna fuq l-applikazzjoni, dan ġeneralment ifisser xi tip ta' post-ipproċessar, bħal tindif kimiku u ultrasoniku jew elettropolishing. Għalhekk, li jkollok magna ibrida jippermettilna nagħżlu liema proċess ġenerali - USP waħdu jew fibra u post-ipproċessar Immaniġġjar - huwa Ottimali għal kull komponent. Jippermettilna nesploraw il-possibbiltà ta' makkinar ibridu tal-istess komponent, speċjalment fejn huma involuti dijametri u ħxuna tal-ħitan akbar: anke qtugħ veloċi b'lejżers tal-fibra, Imbagħad uża lejżer femtosekond għal qtugħ fin." Huwa jistenna li l-lejżer USP jibqa' l-ewwel għażla tagħhom għaliex il-biċċa l-kbira tal-qtugħ bil-lejżer tagħhom jinvolvu ħxuna tal-ħitan bejn 4 u 6 elf, għalkemm jiltaqgħu ma' ħxuna tal-ħitan li tvarja minn 1-20 elf. Pajpijiet tal-azzar li ma jissaddadx bejn elf.
Bħala konklużjoni, it-tqattigħ u t-tħaffir bil-lejżer huma proċessi ewlenin fil-manifattura ta' diversi apparati mediċi. Illum, grazzi għall-avvanzi fit-teknoloġija ewlenija tal-lejżer u magni ottimizzati ħafna kkonfigurati għall-bżonnijiet speċifiċi tal-industrija, dawn il-proċessi huma aktar faċli biex jintużaw u jagħtu riżultati aħjar minn qatt qabel.