Ta witryna internetowa jest obsługiwana przez jedną lub więcej firm należących do Informa PLC i wszystkie prawa autorskie należą do nich. Siedziba Informa PLC to 5 Howick Place, London SW1P 1WG. Zarejestrowana w Anglii i Walii.8860726.
Obecnie prawie całe precyzyjne cięcie laserowe metali i niemetali jest wykonywane przy użyciu narzędzi wyposażonych w lasery światłowodowe lub ultrakrótkie impulsy laserowe (USP), a czasem w oba te rodzaje laserów. W tym artykule wyjaśnimy różne zalety tych dwóch laserów i zobaczymy, jak obaj producenci wykorzystują te lasery. podzespoły, takie jak zespoły typu „pull wire”, stosowane głównie w neurologii, wykorzystujące maszynę zawierającą laser femtosekundowy USP i jeden z najnowszych systemów hybrydowych, w tym lasery femtosekundowe i światłowodowe, zapewniające maksymalną elastyczność i wszechstronność.
Przez wiele lat większość mikroobróbki laserowej była wykonywana przy użyciu nanosekundowych laserów na ciele stałym, zwanych laserami DPSS. Jednak teraz całkowicie się to zmieniło dzięki opracowaniu dwóch zupełnie różnych, a zatem uzupełniających się typów laserów. Pierwotnie opracowane dla telekomunikacji, lasery światłowodowe dojrzały w laserach do obróbki materiałów w wielu gałęziach przemysłu, często w bliskiej podczerwieni. Przyczyną sukcesu tego rozwiązania jest jego prosta architektura i prosta skalowalność mocy. Dzięki temu lasery są kompaktowe i wysoce niezawodne , łatwe do zintegrowania z wyspecjalizowanymi maszynami i generalnie oferują niższy koszt posiadania niż starsze typy laserów. Co ważne w przypadku mikroobróbki, wiązka wyjściowa może być skupiona w małym, czystym punkcie o średnicy zaledwie kilku mikronów, dzięki czemu idealnie nadają się do cięcia, spawania i wiercenia w wysokiej rozdzielczości. Ich wyjścia są również bardzo elastyczne i można je kontrolować, a częstotliwość impulsów waha się od pojedynczego strzału do 170 kHz. Wraz ze skalowalną mocą umożliwia to szybkie cięcie i wiercenie.
Jednak potencjalną wadą laserów światłowodowych w mikroobróbce jest obróbka małych elementów i/lub cienkich, delikatnych części. Długie czasy trwania impulsu (np. 50 µs) skutkują niewielką ilością strefy wpływu ciepła (HAZ), takiej jak przerobiony materiał i mała chropowatość krawędzi, co może wymagać obróbki końcowej. Na szczęście nowsze lasery — ultrakrótkie lasery impulsowe (USP) z femtosekundowymi impulsami wyjściowymi — eliminują problem HAZ.
W przypadku laserów USP większość dodatkowego ciepła związanego z procesem cięcia lub wiercenia jest przenoszona przez wyrzucane szczątki, zanim zdążą one rozproszyć się w otaczającym materiale. Lasery USP z wyjściem pikosekundowym są od dawna stosowane w aplikacjach mikroobróbki tworzyw sztucznych, półprzewodników, ceramiki i niektórych metali (pikosekundy = 10-12 sekund). nie zawsze zapewniają lepsze wyniki, które uzasadniałyby wzrost kosztów wcześniejszych laserów USP. Zmieniło się to wraz z pojawieniem się laserów femtosekundowych klasy przemysłowej (femtosekunda = 10-15 sekund). Przykładem jest seria laserów Monaco firmy Coherent Inc. więcej, jak również niemetali. Podczas gdy połączenie krótkiego czasu trwania impulsu i niskiej energii impulsu zapobiega uszkodzeniom termicznym (HAZ), wysoka częstotliwość powtarzania (MHz) zapewnia opłacalną przepustowość wielu wartościowych urządzeń medycznych.
Oczywiście prawie nikt w naszej branży nie potrzebuje tylko jednego lasera. Zamiast tego potrzebują maszyny opartej na laserze, a obecnie istnieje wiele wyspecjalizowanych maszyn zoptymalizowanych do cięcia i wiercenia urządzeń medycznych. Przykładem jest seria StarCut Tube firmy Coherent, która może być używana z laserami światłowodowymi, laserami femtosekundowymi lub jako wersja hybrydowa zawierająca oba typy laserów.
Co oznacza specjalizacja urządzeń medycznych? Większość tych urządzeń jest produkowana w ograniczonych seriach na podstawie niestandardowych projektów. Dlatego kluczowymi kwestiami są elastyczność i łatwość użytkowania. Podczas gdy wiele urządzeń jest wytwarzanych z kęsów, niektóre komponenty muszą być precyzyjnie obrabiane z płaskich kęsów;ta sama maszyna musi obsługiwać oba te elementy, aby zmaksymalizować jej wartość. Potrzeby te są zwykle zaspokajane przez zapewnienie ruchu sterowanego CNC w wielu osiach (xyz i obrotowy) oraz przyjaznego dla użytkownika interfejsu HMI do prostego programowania i sterowania. W przypadku StarCut Tube nowy moduł ładowania tub jest wyposażony w magazynek do ładowania bocznego (o nazwie StarFeed) do rur o długości do 3 m oraz sorter do produktów ciętych, co umożliwia w pełni zautomatyzowaną produkcję.
Elastyczność procesu tych maszyn jest dodatkowo zwiększona przez obsługę cięcia na mokro i na sucho oraz łatwo regulowane dysze doprowadzające do procesów wymagających gazu wspomagającego. Rozdzielczość przestrzenna jest również szczególnie ważna w przypadku obróbki bardzo małych części, co oznacza, że ​​stabilność termomechaniczna eliminuje skutki wibracji często spotykane w warsztatach mechanicznych. Gama StarCut Tube spełnia tę potrzebę, budując cały zespół tnący z dużej liczby elementów granitowych.
NPX Medical to całkiem nowy producent kontraktowy świadczący usługi projektowania, inżynierii i precyzyjnego cięcia laserowego dla producentów urządzeń medycznych. Założona w 2019 roku firma zyskała reputację w branży dzięki wysokiej jakości produktom i szybkiemu reagowaniu, obsługując szeroką gamę urządzeń, w tym stenty, implanty, stenty zastawkowe i elastyczne rurki wprowadzające do podobnie różnorodnych zabiegów chirurgicznych Interwencje, w tym chirurgia nerwowo-naczyniowa, sercowa, nerkowa, kręgosłupa, ortopedyczna, ginekologiczna i żołądkowo-jelitowa. 2+2 z StarFiber 320FC o średniej mocy 200 watów.Mike Brenzel, jeden z założycieli NPX, wyjaśnił, że „założyciele wnoszą lata doświadczenia w projektowaniu i produkcji urządzeń medycznych — w sumie ponad 90 lat”, z wcześniejszym doświadczeniem z maszynami podobnymi do StarCut, wykorzystującymi lasery światłowodowe.Wiele naszych prac obejmuje cięcie nitinolem i już wiemy, że lasery światłowodowe mogą zapewnić potrzebną nam szybkość i jakość.W przypadku urządzeń takich jak grubościenne rurki i zastawki serca , potrzebujemy szybkości, a laser USP może być zbyt wolny dla naszych potrzeb. Oprócz dużych zleceń produkcyjnych – specjalizujemy się w małych partiach części – tylko od 5 do 150 sztuk – naszym celem jest ukończenie tych małych partii w zaledwie kilka dni, w tym projektowanie, programowanie, cięcie, formowanie, obróbka końcowa i kontrola, w porównaniu z tygodniami po złożeniu zamówienia w przypadku większych firm”. w ciągu ostatnich 18 miesięcy niemal nieprzerwanej pracy.
Rysunek 2. NPX oferuje różne opcje obróbki końcowej. Pokazany tutaj materiał to stal nierdzewna T316 o średnicy zewnętrznej 5 mm i grubości ścianki 0,254 mm. Lewa część jest cięta/mikropiaskowana, a prawa część jest elektropolerowana.
Oprócz części nitinolowych firma szeroko wykorzystuje również stopy kobaltu i chromu, stopy tantalu, stopy tytanu i wiele rodzajów stali nierdzewnej do zastosowań medycznych. Jeff Hansen, kierownik ds.Możemy skupić wiązkę do plamki o średnicy 20 mikronów, co jest przydatne w przypadku większej liczby cienkich rurek.Niektóre z tych tub mają średnicę wewnętrzną zaledwie 0,012″, a wysoki stosunek mocy szczytowej do mocy średniej najnowszych laserów światłowodowych maksymalizuje prędkość cięcia, zapewniając jednocześnie pożądaną jakość krawędzi.Absolutnie potrzebujemy prędkości większych produktów o średnicy zewnętrznej do 1 cala”.
Oprócz precyzyjnego cięcia i szybkiej reakcji, NPX oferuje również pełen zakres technologii obróbki końcowej, a także kompleksowe usługi projektowe, które wykorzystują jej rozległe doświadczenie w branży. Techniki te obejmują elektropolerowanie, piaskowanie, wytrawianie, spawanie laserowe, stabilizację termiczną, formowanie, pasywację, testy temperatury Af i testy zmęczeniowe, z których wszystkie są kluczowe w produkcji urządzeń Nitinol. Używanie obróbki końcowej do kontrolowania wykończenia krawędzi, powiedział Brenzel, „zwykle zależy od tego, czy mówimy o aplikacja o wysokim lub niskim zmęczeniu.Na przykład część o dużym zmęczeniu, taka jak zastawka serca, może wygiąć się miliard razy w trakcie obróbki końcowej. Jako krok ważne jest zastosowanie piaskowania w celu zwiększenia promienia wszystkich krawędzi.Ale komponenty o niskim zmęczeniu, takie jak systemy wprowadzające lub prowadniki, często nie wymagają intensywnej obróbki końcowej”.Jeśli chodzi o wiedzę projektową, wyjaśnia Brenzel, obecnie aż trzy czwarte klientów korzysta z usług projektowych, aby skorzystać z pomocy i umiejętności NPX w uzyskaniu zatwierdzenia FDA. Firma jest bardzo dobra w przekształcaniu koncepcji „szkicu na serwetce” w produkt w ostatecznej formie w krótkim czasie.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) jest producentem niestandardowych miniaturowych sprężyn, cewek medycznych i zespołów przewodów, którego misją jest rozwiązywanie problemów klientów, bez względu na to, jak złożone lub pozornie niemożliwe, w możliwie najkrótszym czasie.
Jak wspomniano wcześniej, wybór lasera światłowodowego lub USP jest kwestią preferencji inżynierskich, a także rodzaju obsługiwanego sprzętu i procesów. Chris Witham, prezes Motion Dynamics, wyjaśnił: „Opierając się na modelu biznesowym, który jest bardzo skoncentrowany na produktach nerwowo-naczyniowych, możemy zapewnić zróżnicowane wyniki w zakresie projektowania, wykonania i serwisu.Używamy cięcia laserowego wyłącznie do produkcji komponentów, których używamy we własnym zakresie., aby produkować wartościowe, „trudne” komponenty, które stały się naszą specjalnością i reputacją;nie oferujemy cięcia laserowego jako usługi kontraktowej.Odkryliśmy, że większość cięć laserowych, które wykonujemy, najlepiej wykonywać laserami USP i od wielu lat używam tuby StarCut z jednym z tych laserów.Ze względu na duże zapotrzebowanie na nasze produkty mamy dwie 8-godzinne zmiany dziennie, czasem nawet trzy zmiany, aw 2019 roku musimy pozyskać kolejną tubę StarCut, aby wesprzeć ten Rozwój.Ale tym razem zdecydowaliśmy się na jeden z nowych hybrydowych modeli laserów femtosekundowych USP i laserów światłowodowych.Połączyliśmy go również z urządzeniem ładującym/rozładowującym StarFeed, dzięki czemu mogliśmy w pełni zautomatyzować cięcie – operator po prostu umieszcza wykrojkę. Rura jest ładowana do podajnika i uruchamiany jest program obsługi produktu.
Rysunek 3. Ta elastyczna rurka dostarczająca ze stali nierdzewnej (pokazana obok gumki do ołówka) została przecięta laserem femtosekundowym Monaco.
Witham dodaje, że chociaż czasami używają maszyny do stałego cięcia, ponad 95 procent ich czasu spędza na tworzeniu lub modyfikowaniu cylindrycznych produktów na ich sterowalne zespoły cewnika, mianowicie hipotube, cewki i spirale, w tym cięcie profilowanych końcówek i otworów cięcia. Te elementy są używane w zabiegach, takich jak zabieg, taki jak rejestrujący się w sposób remontu. Stal, czyste złoto, platyna i nitinol.
Rysunek 4. Dynamika ruchu również szeroko wykorzystuje spawanie laserowe. Powyżej cewka została przyspawana do rury wyciętej laserowo.
Jakie są opcje laserowe?Witham wyjaśnił, że doskonała jakość krawędzi i minimalne szczeliny mają kluczowe znaczenie dla większości ich komponentów, dlatego początkowo preferowali lasery USP. Ponadto żaden z materiałów używanych przez firmę nie może być cięty przez jeden z tych laserów, w tym maleńkie złote komponenty używane jako znaczniki nieprzepuszczające promieni rentgenowskich w niektórych jej produktach. Dodał jednak, że nowe opcje hybrydowe, w tym lasery światłowodowe i USP, dają im większą elastyczność w optymalizowaniu problemów z szybkością / jakością krawędzi. powiedział. „Jednak ze względu na nasze szczególne ukierunkowanie na zastosowania, zwykle oznacza to pewien rodzaj obróbki końcowej, taki jak czyszczenie chemiczne i ultradźwiękowe lub elektropolerowanie.Tak więc posiadanie maszyny hybrydowej pozwala nam wybrać cały proces — sam USP lub włókno i obróbka końcowa — optymalna dla każdego komponentu.Pozwala nam zbadać możliwość obróbki hybrydowej tego samego elementu, zwłaszcza w przypadku większych średnic i grubości ścianek: nawet szybkie cięcie za pomocą laserów światłowodowych, a następnie użycie lasera femtosekundowego do precyzyjnego cięcia”.Spodziewa się, że laser USP pozostanie ich pierwszym wyborem, ponieważ większość ich cięć laserowych obejmuje ściany o grubości od 4 do 6 tys.Rury ze stali nierdzewnej między tys.
Podsumowując, cięcie laserowe i wiercenie to kluczowe procesy w produkcji różnych urządzeń medycznych. Obecnie, dzięki postępowi w technologii laserowej rdzenia i wysoce zoptymalizowanym maszynom skonfigurowanym do specyficznych potrzeb przemysłu, procesy te są łatwiejsze w użyciu i zapewniają lepsze wyniki niż kiedykolwiek wcześniej.