Ову веб страницу води једно или више предузећа у власништву компаније Informa PLC и сва ауторска права су у њиховом власништву. Регистровано седиште компаније Informa PLC је на адреси 5 Howick Place, Лондон SW1P 1WG. Регистровано у Енглеској и Велсу. Број 8860726.
Данас се скоро сва прецизна ласерска сечења метала и неметала врше помоћу алата опремљених влакнастим ласерима или ултракратким импулсним (USP) ласерима, или понекад оба. У овом чланку ћемо објаснити различите предности ова два ласера ​​и видети како оба произвођача користе ове ласере. NPX Medical (Плимут, Минесота) је компанија за специјализовану обраду по уговору која производи разне уређаје и алате за распоређивање, као што су стентови, имплантати и флексибилне цеви, користећи машине које укључују влакнасте ласере. Motion Dynamics производи подсклопове, као што су склопови „вучне жице“ који се првенствено користе у неурологији, користећи машину која укључује USP фемтосекундни ласер и један од најновијих хибридних система, укључујући фемтосекундне и влакнасте ласере за максималну флексибилност и свестраност.
Дуги низ година, већина ласерске микрообраде изводила се коришћењем чврстих наносекундних ласера ​​названих DPSS ласери. Међутим, ово се сада потпуно променило захваљујући развоју два потпуно различита, а самим тим и комплементарна, типа ласера. Првобитно развијени за телекомуникације, влакнасти ласери су сазрели у ласере за обраду материјала у многим индустријама, често на блиским инфрацрвеним таласним дужинама. Разлози за њихов успех леже у једноставној архитектури и једноставној скалабилности снаге. То резултира ласерима који су компактни, веома поуздани и лако се интегришу у специјализоване машине, а генерално нуде ниже трошкове власништва од старијих типова ласера. Важно за микрообраду је то што се излазни сноп може фокусирати у малу, чисту тачку пречника од само неколико микрона, тако да су идеални за сечење, заваривање и бушење високе резолуције. Њихови излази су такође веома флексибилни и контролисани, са брзинама импулса у распону од једног импулса до 170 kHz. Уз скалабилну снагу, ово подржава брзо сечење и бушење.
Међутим, потенцијални недостатак влакнастих ласера ​​у микрообради је обрада малих карактеристика и/или танких, осетљивих делова. Дуга трајања импулса (нпр. 50 µs) резултирају малом количином зоне утицаја топлоте (ЗУТ), као што је преливени материјал, и малом храпавошћу ивица, што може захтевати накнадну обраду. Срећом, новији ласери - ултракратки импулсни (УСП) ласери са фемтосекундним излазним импулсима - елиминишу проблем ЗУТ.
Код USP ласера, већина додатне топлоте повезане са процесом сечења или бушења односи се у избаченим остацима пре него што имају времена да дифундују у околни материјал. USP ласери са пикосекундним излазом се дуго користе у микрообради пластике, полупроводника, керамике и одређених метала (пикосекунде = 10-12 секунди). Али за металне уређаје са стубовима величине људске длаке, висока топлотна проводљивост метала и мала величина значе да пикосекундни ласери не пружају увек побољшане резултате који би оправдали повећану цену ранијих USP ласера. Ово се сада променило појавом индустријских фемтосекундних ласера ​​(фемтосекунде = 10-15 секунди). Пример је серија ласера ​​Monaco компаније Coherent Inc. Као и код влакнастих ласера, њихов излаз је светлост блиског инфрацрвеног зрачења, што значи да могу да секу или буше све метале који се користе у медицинским уређајима, укључујући нерђајући челик, платину, злато, магнезијум, кобалт-хром, титанијум и друге, као и неметале. Иако комбинација кратког трајања импулса и ниског импулса... енергија спречава термичка оштећења (HAZ), висока брзина понављања (MHz) обезбеђује исплативе брзине протока за многе медицинске уређаје високе вредности.
Наравно, скоро никоме у нашој индустрији није потребан само један ласер. Уместо тога, потребна им је машина заснована на ласеру, а сада постоји много специјализованих машина оптимизованих за сечење и бушење медицинских уређаја. Пример је серија StarCut Tube компаније Coherent, која се може користити са влакнастим ласерима, фемтосекундним ласерима или као хибридна верзија која укључује оба типа ласера.
Шта значи специјализација медицинских уређаја? Већина ових уређаја се производи у ограниченим серијама на основу прилагођених дизајна. Стога су флексибилност и једноставност употребе кључна разматрања. Иако се многи уређаји производе од гредица, неке компоненте морају бити прецизно обрађене од равних гредица; иста машина мора да обрађује и једно и друго да би максимизирала своју вредност. Ове потребе се обично задовољавају обезбеђивањем вишеосног CNC контролисаног (xyz и ротационог) кретања и кориснички прилагођеног HMI-ја за једноставно програмирање и контролу. У случају StarCut Tube, нова опција модула за учитавање цеви долази са бочним магазином за учитавање (названим StarFeed) за цеви дужине до 3 м и сортиром за исечене производе, што омогућава потпуно аутоматизовану производњу.
Флексибилност процеса ових машина додатно је побољшана подршком за мокро и суво сечење и лако подесивим млазницама за испоруку за процесе који захтевају помоћни гас. Просторна резолуција је такође посебно важна за обраду веома малих делова, што значи да термомеханичка стабилност елиминише ефекте вибрација које се често срећу у машинским радионицама. Асортиман StarCut Tube задовољава ову потребу изградњом целе плоче за сечење са великим бројем гранитних елемената.
НПX Медикал је релативно нови произвођач по уговору који пружа услуге дизајнирања, инжењеринга и прецизног ласерског сечења произвођачима медицинских уређаја. Основана 2019. године, компанија је изградила репутацију у индустрији за квалитетне производе и брзину реаговања, подржавајући широк спектар уређаја, укључујући стентове, имплантате, стентове за залиске и флексибилне цеви за испоруку за слично различите хируршке интервенције, укључујући неуроваскуларне, срчане, бубрежне, кичмене, ортопедске, гинеколошке и гастроинтестиналне интервенције. Њихов главни ласерски резач је StarCut Tube 2+2 са StarFiber 320FC са просечном снагом од 200 вати. Мајк Брензел, један од оснивача НПX-а, објаснио је да „оснивачи доносе године искуства у дизајнирању и производњи медицинских уређаја - више од 90 година укупно“, са претходним искуством са машинама сличним StarCut-у које користе влакнасте ласере. Велики део нашег посла укључује сечење Нитинолом и већ знамо да влакнасти ласери могу да обезбеде брзину и квалитет који су нам потребни. За уређаје попут цеви са дебелим зидовима и срчаних залистака, потребна нам је брзина, а УСП ласер може бити преспор за наше потребе. Поред великих производних поруџбина – Специјализовани смо за мале серије делова – само између 5 и 150 комада – наш циљ је да завршимо ове мале серије за само неколико дана, укључујући дизајн, програмирање, сечење, обликовање, накнадну обраду и инспекцију, у поређењу са недељама након што је поруџбина наручена за веће компаније.“ Поред помињања брзине, Брензел је као главну предност поменуо поузданост машине, јер није потребан ниједан сервисни позив током протеклих 18 месеци готово континуираног рада.
Слика 2. NPX нуди разне опције пост-обраде. Материјал приказан овде је нерђајући челик T316 са спољним пречником од 5 мм и дебљином зида од 0,254 мм. Леви део је сечен/микробластиран, а десни део је електрополиран.
Поред нитинолних делова, компанија такође широко користи легуре кобалт-хрома, легуре тантала, легуре титанијума и многе врсте медицинских нерђајућих челика. Џеф Хансен, менаџер за ласерску обраду, објашњава: „Флексибилност машине је још једна важна предност, која нам омогућава да подржимо сечење веома разноврсног спектра материјала, укључујући цеви и равне површине. Можемо фокусирати сноп до тачке од 20 микрона, што је корисно за више... Танке цеви су веома корисне. Неке од ових цеви имају унутрашњи пречник од само 0,012 инча, а висок однос вршне снаге и просечне снаге најновијих влакнастих ласера ​​максимизира нашу брзину сечења, а истовремено пружа жељени квалитет ивице. Апсолутно нам је потребна брзина већих производа са спољним пречником до 1 инча.“
Поред прецизног сечења и брзог одзива, NPX такође нуди комплетан асортиман технологија пост-обраде, као и свеобухватне услуге дизајнирања које користе његово богато искуство у индустрији. Ове технике укључују електрополирање, пескарење, кисељење, ласерско заваривање, термичко фиксирање, обликовање, пасивацију, испитивање температуре Af и испитивање замора, што је све кључно за израду Nitinol уређаја. Коришћење пост-обраде за контролу завршне обраде ивица, рекао је Брензел, „обично зависи од тога да ли говоримо о примени са високим или ниским замором. На пример, део са високим замором, попут срчаног залиска, може се савити милијарду пута током свог животног века као корак пост-обраде. Као корак, важно је користити пескарење да би се повећао радијус свих ивица. Али компоненте са ниским замором, попут система за испоруку или водилица, често не захтевају опсежну пост-обраду.“ Што се тиче стручности у дизајну, Брензел објашњава да сада чак три четвртине клијената такође користи њихове дизајнерске услуге како би искористили помоћ и вештине компаније NPX у добијању одобрења ФДА. Компанија је веома добра у претварању концепта „скице салвете“ у производ у његовом коначном облику за кратко време.
Motion Dynamics (Фруитпорт, Мичиген) је произвођач прилагођених минијатурних опруга, медицинских калемова и жичних склопова чија је мисија да реши проблеме купаца, без обзира колико су сложени или наизглед немогући, у најкраћем могућем року. У медицинским уређајима, првенствено се наглашавају сложени склопови за неуроваскуларну хирургију, укључујући пројектовање, производњу и монтажу висококвалитетних жичних склопова за примене као што су управљачки катетерски уређаји, укључујући склопове „вучне жице“.
Као што је раније поменуто, избор фибер или УСП ласера ​​је ствар инжењерских преференција, као и врсте опреме и процеса који се подрже. Крис Витам, председник компаније Motion Dynamics, објаснио је: „На основу пословног модела који је у великој мери фокусиран на неуроваскуларне производе, можемо да пружимо различите резултате у дизајну, извршењу и услузи. Користимо ласерско сечење само за производњу компоненти које користимо интерно, за производњу високовредних, „тешких“ компоненти које су постале наша специјалност и репутација; не нудимо ласерско сечење као уговорну услугу. Открили смо да се већина ласерских сечења које вршимо најбоље обавља помоћу УСП ласера, и већ годинама користим СтарКат цев са једним од ових ласера. Због велике потражње за нашим производима, имамо две смене од 8 сати дневно, понекад чак и три смене, а 2019. године морамо да набавимо још једну СтарКат цев да бисмо подржали овај раст. Али овог пута смо одлучили да се одлучимо за један од нових хибридних модела фемтосекундних УСП ласера ​​и фибер ласера. Такође смо га упарили са СтарФид утоваривачем/истоваживачем тако да...“ да бисмо могли потпуно аутоматизовати сечење – оператер једноставно ставља бланк. Цев се убацује у додавач и покреће се софтверски програм за производ.
Слика 3. Ова флексибилна цев за испоруку од нерђајућег челика (приказана поред гумице за оловку) је исечена Монако фемтосекундним ласером.
Витам додаје да, иако повремено користе машину за равно сечење, више од 95 процената свог времена проводе стварајући или модификујући цилиндричне производе за своје управљиве склопове катетера, наиме хипотубе, калемове и спирале, укључујући сечење профилисаних врхова и рупа. Ове компоненте се на крају користе у процедурама као што су поправка анеуризме и уклањање тромба. Ово захтева употребу ласерских секача на разним металима, укључујући нерђајући челик, чисто злато, платину и нитинол.
Слика 4. Динамика кретања такође интензивно користи ласерско заваривање. Изнад, завојница је заварена на ласерски исечену цев.
Које су ласерске опције? Витам је објаснио да су одличан квалитет ивица и минимални прорези критични за већину њихових компоненти, па су у почетку преферирали USP ласере. Поред тога, ниједан од материјала које компанија користи не може сећи једним од ових ласера, укључујући ситне златне компоненте које се користе као радио-непрозирни маркери у неким од њених производа. Али је додао да нове хибридне опције, укључујући влакнасте ласере и USP-ове, дају им већу флексибилност у оптимизацији питања брзине/квалитета ивица. „Нема сумње да оптичка влакна могу да обезбеде веће брзине“, рекао је. „Али због нашег посебног фокуса на примену, то обично значи неку врсту накнадне обраде, као што је хемијско и ултразвучно чишћење или електрополирање. Дакле, поседовање хибридне машине нам омогућава да изаберемо који је целокупни процес – само USP или влакна и накнадна обрада – оптималан за сваку компоненту. Омогућава нам да истражимо могућност хибридне обраде исте компоненте, посебно тамо где су у питању већи пречници и дебљине зидова: чак и брзо сечење влакнастим ласерима, а затим користите фемтосекундни ласер за фино сечење.“ Он очекује да ће USP ласер остати њихов први избор јер већина њихових ласерских сечења укључује дебљине зидова између 4 и 6 хиљада, иако се сусрећу са дебљинама зидова у распону од 1 до 20 хиљада. Цеви од нерђајућег челика између хиљаду.
Закључно, ласерско сечење и бушење су кључни процеси у производњи разних медицинских уређаја. Данас, захваљујући напретку у технологији основних ласерских уређаја и високо оптимизованим машинама конфигурисаним за специфичне потребе индустрије, ови процеси су лакши за коришћење и дају боље резултате него икада раније.