To spletno mesto upravlja eno ali več podjetij v lasti Informa PLC in vse avtorske pravice so v njihovi lasti. Registrirani sedež Informa PLC je 5 Howick Place, London SW1P 1WG. Registrirano v Angliji in Walesu. Št.8860726.
Danes se skoraj vse natančno lasersko rezanje kovin in nekovin izvaja z orodji, opremljenimi z laserji z vlakni ali laserji z ultrakratkimi impulzi (USP) ali včasih z obojimi. V tem članku bomo razložili različne prednosti obeh laserjev in videli, kako oba proizvajalca uporabljata te laserje. NPX Medical (Plymouth, MN) je pogodbeno specializirano predelovalno podjetje, ki proizvaja različne naprave in orodja za namestitev, kot so stenti, vsadki in gibljive cevi, z uporabo strojev, ki vključujejo laserje z vlakni. Motion Dynamics izdeluje podsklope, kot so sklopi "vlečne žice", ki se uporabljajo predvsem v nevrologiji, z uporabo stroja, ki vključuje femtosekundni laser USP in enega najnovejših hibridnih sistemov, vključno s femtosekundnimi in vlaknenimi laserji za največjo prilagodljivost in vsestranskost.
Več let je bila večina laserske mikroobdelave izvedena z uporabo polprevodniških nanosekundnih laserjev, imenovanih laserji DPSS. Vendar se je to zdaj popolnoma spremenilo zaradi razvoja dveh popolnoma različnih in zato komplementarnih tipov laserjev. Prvotno razviti za telekomunikacije so laserji z vlakni dozoreli v laserje za obdelavo materialov v mnogih panogah, pogosto na skoraj infrardečih valovnih dolžinah. Razlogi za njegov uspeh so v njegovi preprosti arhitekturi in enostavna razširljivost moči. Posledica tega so laserji, ki so kompaktni, zelo zanesljivi in ​​jih je enostavno vključiti v specializirane stroje ter na splošno ponujajo nižje stroške lastništva kot starejši tipi laserjev. Pomembno za mikroobdelovanje je, da je izhodni žarek mogoče usmeriti v majhno, čisto točko premera le nekaj mikronov, zato so idealni za rezanje, varjenje in vrtanje z visoko ločljivostjo. Njihovi izhodi so tudi zelo prilagodljivi in ​​nadzorovani s frekvenco pulza s v razponu od enega posnetka do 170 kHz. Skupaj s prilagodljivo močjo to podpira hitro rezanje in vrtanje.
Vendar pa je morebitna pomanjkljivost laserjev z vlakni pri mikroobdelavi obdelava majhnih elementov in/ali tankih, občutljivih delov. Dolgi (npr. 50 µs) impulzi povzročijo majhno količino toplotno prizadetega območja (HAZ), kot je prenovljeni material in majhna hrapavost robov, kar lahko zahteva nekaj naknadne obdelave. Na srečo so novejši laserji – laserji z ultrakratkimi impulzi (USP) s femtosekundnim izhodom. stročnice—odpravite problem HAZ.
Pri laserjih USP se večina dodatne toplote, povezane s postopkom rezanja ali vrtanja, odnese v izvržene ostanke, preden imajo čas, da se razpršijo v okoliški material. Laserji USP s pikosekundnim izhodom se že dolgo uporabljajo v aplikacijah mikrostrojne obdelave plastike, polprevodnikov, keramike in nekaterih kovin (pikosekunde = 10-12 sekund). Toda pri kovinskih napravah s stebri velikosti človeškega lasu je kovina' Visoka toplotna prevodnost in majhna velikost pomenita, da pikosekundni laserji ne zagotavljajo vedno boljših rezultatov, ki bi upravičili povečane stroške prejšnjih laserjev USP. To se je zdaj spremenilo s pojavom femtosekundnih laserjev industrijskega razreda (femtosekunda = 10-15 sekund). Primer je serija laserjev Monaco družbe Coherent Inc. kovine, ki se uporabljajo v medicinskih napravah, vključno z nerjavnim jeklom, platino, zlatom, magnezijem, kobalt-kromom, titanom in drugimi, kot tudi nekovinami. Medtem ko kombinacija kratkega trajanja impulza in nizke energije impulza preprečuje toplotne poškodbe (HAZ), visoka stopnja ponavljanja (MHz) zagotavlja stroškovno učinkovite pretočne hitrosti za številne medicinske naprave visoke vrednosti.
Seveda skoraj nihče v naši industriji ne potrebuje samo enega laserja. Namesto tega potrebujejo laserski stroj in zdaj obstaja veliko specializiranih strojev, optimiziranih za rezanje in vrtanje medicinskih pripomočkov. Primer je Coherentova serija StarCut Tube, ki se lahko uporablja z laserji z vlakni, femtosekundnimi laserji ali kot hibridna različica, ki vključuje obe vrsti laserjev.
Kaj pomeni specializacija medicinskih pripomočkov? Večina teh naprav se proizvaja v omejenih serijah na podlagi oblikovanja po meri. Zato sta prilagodljivost in enostavna uporaba ključnega pomena. Medtem ko je veliko pripomočkov izdelanih iz gredic, morajo biti nekatere komponente natančno strojno obdelane iz ploščatih gredic;isti stroj mora upravljati z obema, da poveča svojo vrednost. Te potrebe so običajno izpolnjene z zagotavljanjem večosnega CNC krmiljenega (xyz in rotacijskega) gibanja in uporabniku prijaznega HMI za preprosto programiranje in krmiljenje. V primeru StarCut Tube je nova možnost modula za nalaganje cevi opremljena z zalogovnikom za stransko nalaganje (imenovan StarFeed) za cevi do 3 m dolžine in sortirnikom za rezane izdelke, kar omogoča popolnoma avtomatizirano proizvodnjo.
Prilagodljivost postopka teh strojev je dodatno izboljšana s podporo za mokro in suho rezanje ter enostavno nastavljivimi dovodnimi šobami za postopke, ki zahtevajo pomožni plin. Prostorska ločljivost je še posebej pomembna pri obdelavi zelo majhnih delov, kar pomeni, da termomehanska stabilnost odpravlja učinke tresljajev, ki se pogosto pojavljajo v strojnicah. Serija StarCut Tube izpolnjuje to potrebo z izdelavo celotne rezalne enote z velikim številom granitnih elementov.
NPX Medical je dokaj nov pogodbeni proizvajalec, ki proizvajalcem medicinskih naprav ponuja storitve oblikovanja, inženiringa in natančnega laserskega rezanja. Podjetje, ustanovljeno leta 2019, si je v panogi pridobilo ugled s kakovostnimi izdelki in odzivnostjo ter podpira široko paleto naprav, vključno s stenti, vsadki, oporniki ventilov in fleksibilnimi dostavnimi cevmi za podobno raznolike kirurške posege, vključno z nevrovaskularnimi, srčnimi, ledvičnimi, hrbteničnimi in ortopedskimi posegi. , ginekološke in gastrointestinalne kirurgije. Njegov glavni laserski rezalnik je StarCut Tube 2+2Â s StarFiber 320FC s povprečno močjo 200 vatov. Mike Brenzel, eden od ustanoviteljev NPX, je pojasnil, da »ustanovitelji prinašajo leta izkušenj pri načrtovanju in izdelavi medicinskih pripomočkov – skupaj več kot 90 let«, s prejšnjimi izkušnjami s stroji, podobnimi StarCut, ki uporabljajo laserje z vlakni. Veliko našega dela vključuje Ni. rezanje s tinolom in že vemo, da lahko laserji z vlakni zagotovijo hitrost in kakovost, ki jo potrebujemo. Za naprave, kot so cevi z debelimi stenami in srčne zaklopke, potrebujemo hitrost, laser USP pa je morda prepočasen za naše potrebe. Poleg naročil velikega obsega proizvodnje – specializirani smo za majhne serije delov – le med 5 in 150 kosi – je naš cilj dokončati te majhne serije v samo nekaj dneh, vključno z načrtovanjem, programiranjem, rezanjem, oblikovanjem, naknadno obdelavo in pregledom , v primerjavi s tedni po oddaji naročila za večja podjetja.” Poleg omembe hitrosti je Brenzel omenil zanesljivost stroja kot glavno prednost, saj v zadnjih 18 mesecih skoraj neprekinjenega delovanja ni bil potreben niti en klic serviserja.
Slika 2. NPX ponuja različne možnosti naknadne obdelave. Tukaj prikazani material je nerjaveče jeklo T316 z zunanjim premerom 5 mm in debelino stene 0,254 mm. Levi del je rezan/mikropeskan, desni del pa elektropoliran.
Poleg delov iz nitinola podjetje v veliki meri uporablja tudi zlitine kobalta in kroma, zlitine tantala, titanove zlitine in številne vrste medicinskih nerjavnih jekel. Jeff Hansen, vodja laserske obdelave, pojasnjuje: »Prilagodljivost stroja je še ena pomembna prednost, ki nam omogoča podporo pri rezanju zelo raznolikih materialov, vključno s cevmi in ravnimi materiali.Žarek lahko izostrimo na 20-mikronsko točko, kar je uporabno za več. Tanke cevi so zelo uporabne.Nekatere od teh cevi imajo le 0,012″ ID in visoko razmerje med največjo močjo in povprečno močjo najnovejših laserjev z vlakni maksimira našo hitrost rezanja, hkrati pa zagotavlja želeno kakovost robov.Absolutno potrebujemo hitrost večjih izdelkov z zunanjim premerom do 1 palca.«
Poleg natančnega rezanja in hitrega odziva NPX ponuja tudi celotno paleto tehnologij za naknadno obdelavo, kot tudi celovite storitve oblikovanja, ki izkoriščajo njegove obsežne izkušnje v industriji. Te tehnike vključujejo elektropoliranje, peskanje, dekapiranje, lasersko varjenje, toplotno nastavitev, oblikovanje, pasivacijo, temperaturno testiranje Af in testiranje utrujenosti, kar je vse ključnega pomena za izdelavo naprav Nitinol. Uporaba naknadne obdelave za nadzor končne obdelave robov, je dejal Brenzel , »je običajno odvisno od tega, ali govorimo o aplikaciji z visoko ali nizko obremenitvijo.Na primer, del z veliko obremenitvijo, kot je srčna zaklopka, se lahko med svojo življenjsko dobo upogiba milijardokrat kot naknadna obdelava Kot korak je pomembno, da uporabite peskanje, da povečate polmer vseh robov.Toda komponente z nizko stopnjo utrujenosti, kot so dostavni sistemi ali vodilne žice, pogosto ne zahtevajo obsežne naknadne obdelave.«Kar zadeva strokovno znanje o oblikovanju, pojasnjuje Brenzel, zdaj kar tri četrtine strank uporablja tudi njihove oblikovalske storitve, da izkoristijo pomoč in veščine NPX pri pridobivanju odobritve FDA. Podjetje je zelo dobro pri spreminjanju koncepta »skice prtičkov« v izdelek v njegovi končni obliki v kratkem času.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) je proizvajalec prilagojenih miniaturnih vzmeti, medicinskih tuljav in žičnih sklopov, katerega poslanstvo je rešiti težave strank, ne glede na to, kako zapletene ali na videz nemogoče, v najkrajšem možnem času. Pri medicinskih napravah poudarja predvsem kompleksne sklope za nevrovaskularno kirurgijo, vključno z načrtovanjem, proizvodnjo in sestavljanjem visokokakovostnih žičnih sklopov za aplikacije, kot so vodljive kateterske naprave, vključno s sklopi "vlečene žice".
Kot smo že omenili, je izbira optičnega laserja ali laserja USP stvar inženirskih preferenc ter vrste podprte opreme in procesov. Chris Witham, predsednik Motion Dynamics, je pojasnil: »Na podlagi poslovnega modela, ki je močno osredotočen na nevrovaskularne izdelke, lahko zagotovimo diferencirane rezultate pri načrtovanju, izvedbi in storitvah.Lasersko rezanje uporabljamo samo za izdelavo komponent, ki jih uporabljamo v podjetju., za proizvodnjo »težkih« komponent visoke vrednosti, ki so postale naša posebnost in ugled;ne ponujamo laserskega razreza kot pogodbene storitve.Ugotovili smo, da je večino laserskih rezov, ki jih izvajamo, najbolje narediti z laserji USP, in že vrsto let uporabljam StarCut Tube z enim od teh laserjev.Zaradi velikega povpraševanja po naših izdelkih imamo dve 8-urni izmeni na dan, včasih celo tri izmene, leta 2019 pa moramo pridobiti še eno cev StarCut, da bi podprli to rast.Toda tokrat smo se odločili za enega od novih hibridnih modelov femtosekundnih laserjev USP in laserjev z vlakni.Združili smo ga tudi z nakladalnikom/razkladalnikom StarFeed, da smo lahko popolnoma avtomatizirali rezanje – operater preprosto vstavi surovec. Cev se naloži v podajalnik in zažene se operacijski program programske opreme za izdelek.
Slika 3. Ta upogljiva dovodna cev iz nerjavečega jekla (prikazana poleg radirke za svinčnik) je bila odrezana z monaškim femtosekundnim laserjem.
Witham dodaja, da medtem ko občasno uporabljajo stroj za ravno rezanje, več kot 95 odstotkov svojega časa porabijo za ustvarjanje ali spreminjanje cilindričnih izdelkov za svoje sklope vodljivih katetrov, in sicer hipocevk, tuljav in spiral, vključno z rezanjem profiliranih konic in rezalnih lukenj. Te komponente se na koncu uporabljajo pri postopkih, kot sta popravilo anevrizme in odstranjevanje tromba. To zahteva uporabo laserskih rezalnikov na različnih kovinah, vključno z nerjavnim jeklom, čisto zlato, platina in nitinol.
Slika 4. Motion Dynamics obsežno uporablja tudi lasersko varjenje. Zgoraj je bila tuljava privarjena na lasersko rezano cev.
Kakšne so laserske možnosti? Witham je pojasnil, da sta odlična kakovost robov in minimalni zarezi kritični za večino njihovih komponent, zato so sprva raje izbrali laserje USP. Poleg tega nobenega od materialov, ki jih uporablja podjetje, ni mogoče rezati z enim od teh laserjev, vključno z drobnimi zlatimi komponentami, ki se uporabljajo kot radiokontaktni označevalci v nekaterih njegovih izdelkih. Dodal pa je, da jim nove hibridne možnosti, vključno z laserji z vlakni in USP, dajejo večjo prilagodljivost pri optimizaciji težav s hitrostjo/kakovostjo robov.« Nobenega dvoma ni, da lahko optična vlakna zagotovijo višje hitrosti,« je dejal. »Toda zaradi naše posebne osredotočenosti na uporabo to običajno pomeni neko vrsto naknadne obdelave, kot je kemično in ultrazvočno čiščenje ali elektropoliranje.Hibridni stroj nam torej omogoča, da izberemo, kateri celoten postopek – sam USP ali ravnanje z vlakni in naknadno obdelavo – je optimalen za vsako komponento.Omogoča nam, da raziščemo možnost hibridne obdelave iste komponente, še posebej, če gre za večje premere in debeline sten: celo hitro rezanje z laserji z vlakni, nato pa uporabite femtosekundni laser za fino rezanje.«Pričakuje, da bo laser USP ostal njihova prva izbira, saj večina njihovih laserskih rezov vključuje debeline sten med 4 in 6 tisoč, čeprav se srečujejo z debelinami sten od 1 do 20 tisoč.Cevi iz nerjavečega jekla med tisoč.
Skratka, lasersko rezanje in vrtanje sta ključna procesa pri izdelavi različnih medicinskih pripomočkov. Danes je zahvaljujoč napredku v osnovni laserski tehnologiji in visoko optimiziranih strojih, konfiguriranih za posebne potrebe industrije, ti postopki enostavnejši za uporabo in zagotavljajo boljše rezultate kot kdaj koli prej.