Túto webovú stránku prevádzkuje jedna alebo viacero firiem vlastnených spoločnosťou Informa PLC a všetky autorské práva vlastnia oni. Sídlo spoločnosti Informa PLC je 5 Howick Place, Londýn SW1P 1WG. Registrované v Anglicku a Walese. č.8860726.
Dnes sa takmer všetko presné laserové rezanie kovov a nekovov vykonáva pomocou nástrojov vybavených vláknovými lasermi alebo lasermi s ultrakrátkym pulzom (USP) alebo niekedy oboje. V tomto článku vysvetlíme rôzne výhody týchto dvoch laserov a uvidíme, ako obaja výrobcovia tieto lasery používajú. NPX Medical (Plymouth, MN) je zmluvná špecializovaná spracovateľská spoločnosť, ktorá vyrába rôzne nástroje na výrobu laserových vláknitých zariadení, implantátov a implantátov s použitím stentov. Motion Dynamics vyrába podzostavy, ako sú napríklad zostavy „pull wire“ používané predovšetkým v neurológii, pričom využíva stroj, ktorý obsahuje femtosekundový laser USP a jeden z najnovších hybridných systémov vrátane femtosekundových a vláknových laserov pre maximálnu flexibilitu a všestrannosť.
Po mnoho rokov sa väčšina laserového mikroobrábania vykonávala pomocou pevnolátkových nanosekundových laserov nazývaných DPSS lasery. To sa však teraz úplne zmenilo vďaka vývoju dvoch úplne odlišných, a teda komplementárnych typov laserov. Vláknové lasery pôvodne vyvinuté pre telekomunikácie dozreli na priame lasery na spracovanie materiálov v mnohých priemyselných odvetviach, často pri jednoduchej infračervenej architektúre, ktorá spočíva v jeho jednoduchej úspešnosti v oblasti výkonu a vlnových dĺžkach. , vysoko spoľahlivé a ľahko sa integrujú do špecializovaných strojov a vo všeobecnosti ponúkajú nižšie náklady na vlastníctvo ako staršie typy laserov. Dôležité pre mikroobrábanie je, že výstupný lúč môže byť zaostrený na malé, čisté miesto s priemerom len niekoľkých mikrónov, takže sú ideálne pre rezanie s vysokým rozlíšením, zváranie a vŕtanie. Ich výstupy sú tiež veľmi flexibilné a kontrolovateľné, s rýchlosťou vŕtania v rozsahu od 170 kHz s rýchlym rezaním a 170 kHz.
Potenciálnou nevýhodou vláknových laserov pri mikroobrábaní je však opracovanie malých prvkov a/alebo tenkých, jemných častí. Dlhé (napr. 50 µs) trvanie impulzov má za následok malé množstvo tepelne ovplyvnených zón (HAZ), ako je pretavený materiál a malá drsnosť hrán, čo si môže vyžadovať určité dodatočné spracovanie. Našťastie novšie lasery eliminujú problém s ultrakrátkym výstupným impulzom HAZ – USP.
U laserov USP je väčšina tepla navyše spojeného s procesom rezania alebo vŕtania odvádzaná vo vyvrhnutých úlomkoch skôr, ako stihne difundovať do okolitého materiálu. Lasery USP s pikosekundovým výstupom sa už dlho používajú v mikroobrábacích aplikáciách zahŕňajúcich plasty, polovodiče, keramiku a určité kovy (pikosekundy = 10-12 sekúnd s malou veľkosťou kovu, kovy a kovy majú vysokú tepelnú vodivosť, čo znamená, že kov má veľkú tepelnú vodivosť a kov má vysokú tepelnú vodivosť). cosekundové lasery nie vždy poskytujú lepšie výsledky, ktoré by odôvodňovali zvýšené náklady na staršie USP lasery. To sa teraz zmenilo s príchodom priemyselných femtosekundových laserov (femtosekundové = 10-15 sekúnd). Príkladom je séria laserov Monaco od Coherent Inc. Rovnako ako lasery s infračerveným svetlom, ich výstupom je blízke infračervené svetlo, všetky kovy, platina, zlato, magnéziové vrtáky ium, titán a ďalšie, ako aj nekovy. Zatiaľ čo kombinácia krátkeho trvania impulzu a nízkej energie impulzu bráni tepelnému poškodeniu (HAZ), vysoká (MHz) opakovacia frekvencia zaisťuje nákladovo efektívnu rýchlosť prenosu mnohých vysokohodnotných zdravotníckych zariadení.
Samozrejme, takmer nikto v našom odvetví nepotrebuje len jeden laser. Namiesto toho potrebuje laserový stroj a teraz existuje mnoho špecializovaných strojov optimalizovaných na rezanie a vŕtanie medicínskych zariadení. Príkladom je séria StarCut Tube od Coherent, ktorú možno použiť s vláknovými lasermi, femtosekundovými lasermi alebo ako hybridnú verziu zahŕňajúcu oba typy laserov.
Čo znamená špecializácia zdravotníckych pomôcok?Väčšina týchto pomôcok sa vyrába v obmedzených sériách na základe vlastných návrhov. Preto sú kľúčovými faktormi flexibilita a jednoduchosť použitia. Zatiaľ čo mnohé pomôcky sa vyrábajú z polotovarov, niektoré komponenty musia byť presne opracované z plochých polotovarov;ten istý stroj musí zvládnuť oboje, aby sa maximalizovala jeho hodnota.Tieto potreby sú zvyčajne splnené poskytnutím viacosového CNC riadeného (xyz a rotačného) pohybu a užívateľsky prívetivého HMI pre jednoduché programovanie a ovládanie. V prípade StarCut Tube sa nový modul na nakladanie rúrok dodáva so zásobníkom na bočné vkladanie (nazývaným StarFeed) pre rúry až do dĺžky 3 m a plne automatizovaným triedičom na rezané produkty.
Procesná flexibilita týchto strojov je ďalej vylepšená podporou pre mokré a suché rezanie a jednoducho nastaviteľnými podávacími dýzami pre procesy vyžadujúce pomocný plyn. Priestorové rozlíšenie je tiež obzvlášť dôležité pri obrábaní veľmi malých dielov, čo znamená, že termomechanická stabilita eliminuje účinky vibrácií, s ktorými sa často stretávame v strojárňach. Rad StarCut Tube spĺňa túto potrebu tým, že celé kosiace zariadenie je postavené s veľkým počtom žulových prvkov.
NPX Medical je pomerne nový zmluvný výrobca, ktorý výrobcom zdravotníckych pomôcok poskytuje služby v oblasti dizajnu, inžinierstva a presného laserového rezania. Spoločnosť založená v roku 2019 si v tomto odvetví vybudovala reputáciu vďaka kvalitným produktom a schopnosti reagovať, pričom podporuje širokú škálu zariadení vrátane stentov, implantátov, chlopňových stentov a flexibilných zavádzacích hadíc pre podobne rozmanité chirurgické zákroky. StarCut Tube 2+2Â so StarFiber 320FC s priemerným výkonom 200 wattov. Mike Brenzel, jeden zo zakladateľov NPX, vysvetlil, že „zakladatelia prinášajú roky skúseností s dizajnom a výrobou zdravotníckych pomôcok – celkovo viac ako 90 rokov“, s predchádzajúcimi skúsenosťami so strojmi podobnými StarCut, ktoré využívajú kvalitu vláknových laserov a vieme poskytnúť veľa našich vláknových laserov. hrubostenné rúrky a srdcové chlopne, potrebujeme rýchlosť a USP laser môže byť pre naše potreby príliš pomalý. Okrem veľkoobjemových výrobných objednávok – špecializujeme sa na malé série dielov – len medzi 5 a 150 kusmi – je naším cieľom dokončiť tieto malé sériové obrátky v priebehu niekoľkých dní, vrátane dizajnu, programovania, rezania, tvarovania, post-spracovania a zadávania spomenutej spoľahlivosti po zadaní väčšej rýchlosti v porovnaní s Bremenom.“ stroj ako hlavnú výhodu, ktorá si za posledných 18 mesiacov takmer nepretržitej prevádzky nevyžaduje jediný servisný zásah.
Obrázok 2. NPX ponúka rôzne možnosti následného spracovania. Tu zobrazený materiál je nehrdzavejúca oceľ T316 s vonkajším priemerom 5 mm a hrúbkou steny 0,254 mm. Ľavá časť je rezaná/mikrotryskaná a pravá časť je elektrolyticky leštená.
Okrem nitinolových dielov spoločnosť vo veľkej miere využíva aj zliatiny kobaltu a chrómu, zliatiny tantalu, zliatiny titánu a mnoho typov lekárskych nehrdzavejúcich ocelí. Jeff Hansen, manažér laserového spracovania, vysvetľuje: „Flexibilita stroja je ďalšou dôležitou výhodou, ktorá nám umožňuje podporovať rezanie veľmi rozmanitých materiálov vrátane rúr a plochých.Lúč môžeme zamerať až na 20-mikrónový bod, čo je užitočné pre viac Tenké trubice sú veľmi užitočné.Niektoré z týchto trubíc majú vnútorný priemer iba 0,012″ a vysoký pomer špičkového výkonu k priemernému výkonu najnovších vláknových laserov maximalizuje našu rýchlosť rezania a zároveň poskytuje požadovanú kvalitu hrany.Absolútne potrebujeme rýchlosť väčších produktov s vonkajším priemerom do 1 palca.”
Okrem presného rezania a rýchlej odozvy ponúka NPX tiež celý rad technológií následného spracovania, ako aj komplexné dizajnérske služby, ktoré zúročujú svoje rozsiahle skúsenosti v tomto odvetví. Tieto techniky zahŕňajú elektrolytické leštenie, pieskovanie, morenie, laserové zváranie, tepelné nastavenie, tvarovanie, pasiváciu, testovanie teploty Af a testovanie únavy, z ktorých všetky sú kľúčové pre výrobu zariadenia Nitinol, či už závisí od vysokej kvality spracovania okrajov. únavou alebo nízkoúnavovou aplikáciou.Napríklad súčiastka s vysokou únavou, akou je srdcová chlopňa, sa môže počas svojej životnosti v dôsledku dodatočného spracovania ohnúť miliardkrát. Ako krok je dôležité použiť pieskovanie na zväčšenie polomeru všetkých hrán.Ale nízkoúnavové komponenty, ako sú zavádzacie systémy alebo vodiace drôty, často nevyžadujú rozsiahle následné spracovanie.“Pokiaľ ide o odborné znalosti v oblasti dizajnu, vysvetľuje Brenzel, v súčasnosti ich až Tri štvrtiny klientov využívajú aj ich dizajnérske služby, aby využili pomoc a zručnosti NPX pri získavaní súhlasu FDA. Spoločnosť je veľmi dobrá v premene konceptu „náčrtu obrúskov“ na produkt v jeho konečnej podobe v krátkom čase.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) je výrobcom zákazkových miniatúrnych pružín, lekárskych cievok a drôtových zostáv, ktorých poslaním je riešiť problémy zákazníkov, bez ohľadu na to, aké zložité alebo zdanlivo nemožné, v čo najkratšom čase. V medicínskych zariadeniach kladie predovšetkým dôraz na komplexné zostavy pre neurovaskulárnu chirurgiu, vrátane návrhu, výroby a montáže vysokokvalitných "drôtových" zostáv, vrátane katétrových zariadení, ako napr.
Ako už bolo spomenuté vyššie, výber vláknového alebo USP lasera je vecou preferencií inžinierstva, ako aj typu podporovaného zariadenia a procesov. Chris Witham, prezident Motion Dynamics, vysvetlil: „Na základe obchodného modelu, ktorý je vysoko zameraný na neurovaskulárne produkty, môžeme poskytnúť odlišné výsledky v dizajne, realizácii a servise.Na výrobu komponentov, ktoré používame vo vlastnej réžii, používame iba rezanie laserom., na výrobu vysokohodnotných, „náročných“ komponentov, ktoré sa stali našou špecialitou a reputáciou;neponúkame rezanie laserom ako zmluvnú službu.Zistili sme, že väčšinu laserových rezov, ktoré vykonávame, je najlepšie vykonať pomocou USP laserov a mnoho rokov používam StarCut Tube s jedným z týchto laserov.Kvôli silnému dopytu po našich produktoch máme dve 8-hodinové zmeny denne, niekedy aj tri zmeny a v roku 2019 potrebujeme získať ďalšiu StarCut Tube na podporu tohto rastu.Tentokrát sme sa však rozhodli ísť s jedným z nových hybridných modelov femtosekundových USP laserov a vláknových laserov.Spárovali sme ho aj s nakladačom/vykladačom StarFeed, aby sme mohli plne automatizovať rezanie – operátor jednoducho vloží polotovar Rúra sa vloží do podávača a spustí sa softvérový operačný program pre produkt.
Obrázok 3. Táto flexibilná prívodná trubica z nehrdzavejúcej ocele (zobrazená vedľa gumy na ceruzku) bola vyrezaná femtosekundovým laserom Monaco.
Witham dodáva, že aj keď príležitostne používajú stroj na ploché rezanie, viac ako 95 percent svojho času venujú vytváraniu alebo úpravám valcových produktov pre zostavy riadených katétrov, menovite hypotrubičky, cievky a špirály, vrátane rezania profilovaných hrotov a rezných otvorov. Tieto komponenty sa v konečnom dôsledku používajú pri procedúrach, ako je oprava aneuryziem a odstraňovanie trombu z nerezovej ocele a rezačiek z čistého zlata. .
Obrázok 4. Motion Dynamics tiež vo veľkej miere využíva laserové zváranie. Vyššie je cievka privarená k laserom rezanej trubici.
Aké sú možnosti lasera?Witham vysvetlil, že vynikajúca kvalita hrán a minimálne štrbiny sú rozhodujúce pre väčšinu ich komponentov, a preto spočiatku uprednostňovali lasery USP. Navyše žiadny z materiálov, ktoré spoločnosť používa, nemožno rezať jedným z týchto laserov, vrátane malých zlatých komponentov používaných ako rádiokontrastné značky v niektorých jej produktoch. Dodal však, že nové hybridné možnosti, vrátane rýchlostných vláknových laserov a optických problémov s vyššou rýchlosťou, im nemôžu poskytnúť vyššiu flexibilitu/optické vlákna. s,“ povedal. „Ale kvôli nášmu špecifickému aplikačnému zameraniu to zvyčajne znamená nejaký druh následného spracovania, ako je chemické a ultrazvukové čistenie alebo elektrolytické leštenie.Hybridný stroj nám teda umožňuje vybrať si, ktorý celkový proces – samotný USP alebo spracovanie vlákien a následného spracovania – optimálny pre každý komponent.Umožňuje nám to preskúmať možnosť hybridného obrábania toho istého komponentu, najmä tam, kde ide o väčšie priemery a hrúbky stien: aj rýchle rezanie vláknovými lasermi, potom použite femtosekundový laser na jemné rezanie.“Očakáva, že USP laser zostane ich prvou voľbou, pretože väčšina ich laserových rezov zahŕňa hrúbku steny medzi 4 a 6 tis., hoci sa stretávajú s hrúbkami steny v rozmedzí 1-20 tis.Nerezové rúry medzi tis.
Na záver možno povedať, že laserové rezanie a vŕtanie sú kľúčové procesy pri výrobe rôznych medicínskych zariadení. Dnes, vďaka pokroku v technológii jadra lasera a vysoko optimalizovaným strojom nakonfigurovaným pre špecifické potreby priemyslu, sa tieto procesy ľahšie používajú a prinášajú lepšie výsledky ako kedykoľvek predtým.