Trang web này được điều hành bởi một hoặc nhiều doanh nghiệp thuộc sở hữu của Informa PLC và tất cả bản quyền đều thuộc sở hữu của họ. Văn phòng đăng ký của Informa PLC là 5 Howick Place, London SW1P 1WG. Đã đăng ký tại Anh và xứ Wales. Không.8860726.
Ngày nay, gần như tất cả các công cụ cắt kim loại và phi kim loại bằng laser có độ chính xác cao đều được thực hiện bằng cách sử dụng các công cụ được trang bị laser sợi quang hoặc laser xung siêu ngắn (USP), hoặc đôi khi là cả hai. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích những ưu điểm khác nhau của hai loại laser và xem cách cả hai nhà sản xuất sử dụng các loại laser này. tức là, chẳng hạn như cụm “dây kéo” chủ yếu được sử dụng trong thần kinh học, sử dụng máy bao gồm laser femto giây USP và một trong những hệ thống lai mới nhất bao gồm laser femto giây và laser sợi quang để có tính linh hoạt và Đa dạng tối đa.
Trong nhiều năm, hầu hết quá trình vi cơ laser đã được thực hiện bằng cách sử dụng laser nano giây trạng thái rắn gọi là laser DPSS. Tuy nhiên, hiện nay điều này đã hoàn toàn thay đổi nhờ sự phát triển của hai loại laser hoàn toàn khác nhau và do đó bổ sung cho nhau. Ban đầu được phát triển cho viễn thông, laser sợi quang đã phát triển thành laser xử lý vật liệu chủ lực trong nhiều ngành công nghiệp, thường ở bước sóng cận hồng ngoại. Lý do cho sự thành công của nó nằm ở kiến ​​trúc đơn giản và khả năng mở rộng công suất đơn giản. Điều này dẫn đến các loại laser nhỏ gọn, có độ tin cậy cao và dễ dàng tích hợp vào máy chuyên dụng và thường có chi phí sở hữu thấp hơn so với các loại laze cũ. Điều quan trọng đối với vi gia công, chùm tia đầu ra có thể được tập trung vào một điểm nhỏ, sạch có đường kính chỉ vài micron, vì vậy chúng rất lý tưởng để cắt, hàn và khoan có độ phân giải cao. Đầu ra của chúng cũng rất linh hoạt và có thể kiểm soát được, với tốc độ xung từ một lần bắn đến 170 kHz. Cùng với sức mạnh có thể mở rộng, điều này hỗ trợ cắt và khoan nhanh.
Tuy nhiên, một nhược điểm tiềm ẩn của laser sợi quang trong vi gia công là gia công các chi tiết nhỏ và/hoặc các bộ phận mỏng, tinh tế. Thời lượng xung dài (ví dụ: 50 µs) dẫn đến một lượng nhỏ vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) chẳng hạn như vật liệu đúc lại và độ nhám cạnh nhỏ, có thể yêu cầu một số xử lý hậu kỳ. May mắn thay, các loại laser mới hơn—laser xung cực ngắn (USP) với xung đầu ra femto giây—loại bỏ được vấn đề HAZ.
Với laze USP, phần lớn nhiệt bổ sung liên quan đến quá trình cắt hoặc khoan được mang đi trong các mảnh vụn bị đẩy ra trước khi nó có thời gian khuếch tán vào vật liệu xung quanh. Laze USP với đầu ra pico giây từ lâu đã được sử dụng trong các ứng dụng vi cơ liên quan đến nhựa, chất bán dẫn, gốm sứ và một số kim loại (pico giây = 10-12 giây). điều đó chứng tỏ chi phí gia tăng của các laze USP trước đó. Điều này hiện đã thay đổi với sự ra đời của laze femto giây cấp độ công nghiệp (femto giây = 10-15 giây). Một ví dụ là loạt laze Monaco của Coherent Inc. thời lượng xung ngắn và năng lượng xung thấp ngăn ngừa hư hỏng do nhiệt (HAZ), tốc độ lặp lại (MHz) cao đảm bảo tốc độ thông lượng hiệu quả về chi phí cho nhiều thiết bị y tế có giá trị cao.
Tất nhiên, hầu như không ai trong ngành của chúng ta chỉ cần một tia laser. Thay vào đó, họ cần một máy dựa trên tia laser và hiện có nhiều máy chuyên dụng được tối ưu hóa để cắt và khoan các thiết bị y tế. Một ví dụ là dòng StarCut Tube của Coherent, có thể được sử dụng với laser sợi quang, laser femto giây hoặc dưới dạng phiên bản lai kết hợp cả hai loại laser.
Chuyên môn hóa thiết bị y tế có nghĩa là gì? Hầu hết các thiết bị này được sản xuất theo lô hạn chế dựa trên thiết kế tùy chỉnh. Do đó, tính linh hoạt và dễ sử dụng là những yếu tố cần cân nhắc chính. Trong khi nhiều thiết bị được sản xuất từ ​​phôi, một số thành phần phải được gia công chính xác từ phôi phẳng;cùng một máy phải xử lý cả hai để tối đa hóa giá trị của nó. Những nhu cầu này thường được đáp ứng bằng cách cung cấp chuyển động (xyz và quay) được điều khiển CNC đa trục và HMI thân thiện với người dùng để lập trình và điều khiển đơn giản. Trong trường hợp của StarCut Tube, một tùy chọn mô-đun nạp ống mới đi kèm với một khay nạp bên (gọi là StarFeed) cho các ống có chiều dài lên đến 3 m và một bộ phân loại cho các sản phẩm đã cắt, cho phép sản xuất hoàn toàn tự động.
Tính linh hoạt trong quy trình của những máy này được tăng cường hơn nữa nhờ hỗ trợ cắt khô và ướt cũng như các vòi phân phối có thể điều chỉnh dễ dàng cho các quy trình yêu cầu khí hỗ trợ. Độ phân giải không gian cũng đặc biệt quan trọng đối với gia công các bộ phận rất nhỏ, có nghĩa là độ ổn định cơ nhiệt giúp loại bỏ tác động của rung động thường gặp phải trong các cửa hàng máy móc. Dòng sản phẩm StarCut Tube đáp ứng nhu cầu này bằng cách chế tạo toàn bộ sàn cắt bằng một số lượng lớn các phần tử đá granit.
NPX Medical là một nhà sản xuất hợp đồng khá mới cung cấp các dịch vụ cắt giảm laser thiết kế, kỹ thuật và chính xác cho các nhà sản xuất thiết bị y tế. Được xây dựng vào năm 2019, công ty đã xây dựng danh tiếng trong ngành về chất lượng và khả năng đáp ứng, hỗ trợ cho các thiết bị, bao gồm cả các thiết bị Phẫu thuật đường tiêu hóa. Các máy cắt laser chính là ống starcut 2+2Â với Starfiber 320FC với công suất trung bình 200 watt. ASERS có thể cung cấp tốc độ và chất lượng chúng ta cần. Đối với các thiết bị như ống có thành dày và van tim, chúng ta cần tốc độ và laser USP có thể quá chậm đối với nhu cầu của chúng ta. Ngoài ra các đơn đặt hàng sản xuất khối lượng lớn-chúng ta đã thay đổi một vài phần Đối với các công ty lớn hơn. Ngoài việc đề cập đến tốc độ, Brenzel đã đề cập đến độ tin cậy của máy như một lợi thế lớn, không yêu cầu một cuộc gọi dịch vụ nào trong 18 tháng qua hoạt động gần như không liên tục.
Hình 2. NPX cung cấp nhiều tùy chọn hậu xử lý. Vật liệu hiển thị ở đây là thép không gỉ T316 với đường kính ngoài 5mm và độ dày thành 0,254mm. Phần bên trái được cắt/phun vi nhựa và phần bên phải được đánh bóng bằng điện.
Ngoài các bộ phận nitinol, công ty cũng sử dụng rộng rãi các hợp kim coban-crom, hợp kim tantalum, hợp kim titan và nhiều loại thép không gỉ y tế. Jeff Hansen, Giám đốc Xử lý Laser, giải thích: “Tính linh hoạt của máy là một tài sản quan trọng khác, cho phép chúng tôi hỗ trợ cắt nhiều loại vật liệu rất đa dạng, bao gồm cả ống và phẳng.Chúng tôi có thể tập trung chùm tia xuống một điểm 20 micron, điều này rất hữu ích cho các ống mỏng hơn rất hữu ích.Một số ống này chỉ có đường kính 0,012″ ID và tỷ lệ cao giữa công suất cực đại trên công suất trung bình của laser sợi quang mới nhất sẽ tối đa hóa tốc độ cắt của chúng tôi trong khi vẫn mang lại chất lượng cạnh mong muốn.Chúng tôi hoàn toàn cần tốc độ của các sản phẩm lớn hơn với đường kính ngoài lên tới 1 inch.”
Ngoài khả năng cắt chính xác và phản ứng nhanh, NPX còn cung cấp đầy đủ các công nghệ hậu xử lý, cũng như các dịch vụ thiết kế toàn diện tận dụng kinh nghiệm sâu rộng của mình trong ngành. Những kỹ thuật này bao gồm đánh bóng bằng điện, phun cát, tẩy, hàn laze, thiết lập nhiệt, tạo hình, thụ động hóa, kiểm tra nhiệt độ Af và kiểm tra độ mỏi, tất cả đều là chìa khóa để chế tạo thiết bị Nitinol. ứng dụng.Ví dụ: một bộ phận có độ bền cao như van tim có thể uốn cong một tỷ lần trong suốt vòng đời của nó khi xử lý hậu kỳ. Ở một bước, điều quan trọng là sử dụng phương pháp phun cát để tăng bán kính của tất cả các cạnh.Nhưng các thành phần ít mỏi như hệ thống phân phối hoặc dây dẫn hướng thường không yêu cầu xử lý hậu kỳ rộng rãi.”Về chuyên môn thiết kế, Brenzel giải thích, hiện có tới 3/4 khách hàng cũng sử dụng dịch vụ thiết kế của họ để tận dụng sự trợ giúp và kỹ năng của NPX trong việc xin phê duyệt của FDA. Công ty rất giỏi trong việc biến khái niệm “bản phác thảo khăn ăn” thành sản phẩm ở dạng cuối cùng trong một khoảng thời gian ngắn.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) là nhà sản xuất lò xo thu nhỏ tùy chỉnh, cuộn dây y tế và cụm dây có nhiệm vụ giải quyết các vấn đề của khách hàng, bất kể phức tạp đến mức nào hoặc dường như không thể, trong thời gian ngắn nhất có thể. Trong các thiết bị y tế, nó chủ yếu tập trung vào các cụm phức hợp dành cho phẫu thuật mạch máu thần kinh, bao gồm thiết kế, sản xuất và lắp ráp các cụm dây chất lượng cao cho các ứng dụng như thiết bị ống thông có thể điều khiển được, bao gồm cả cụm “dây kéo”.
Như đã đề cập trước đó, việc lựa chọn laser sợi quang hay USP tùy thuộc vào sở thích kỹ thuật cũng như loại thiết bị và quy trình được hỗ trợ. Chris Witham, Chủ tịch Motion Dynamics, giải thích: “Dựa trên mô hình kinh doanh tập trung cao độ vào các sản phẩm mạch máu thần kinh, chúng tôi có thể mang lại kết quả khác biệt trong thiết kế, thực hiện và dịch vụ.Chúng tôi chỉ sử dụng công nghệ cắt laser để sản xuất các bộ phận mà chúng tôi sử dụng trong nhà., để sản xuất các linh kiện “khó” có giá trị cao đã trở thành chuyên môn và danh tiếng của chúng tôi;chúng tôi không cung cấp dịch vụ cắt laser như một dịch vụ theo hợp đồng.Chúng tôi nhận thấy rằng hầu hết các vết cắt laze mà chúng tôi thực hiện đều được thực hiện tốt nhất với laze USP và trong nhiều năm, tôi đã sử dụng StarCut Tube với một trong những laze này.Do nhu cầu cao đối với các sản phẩm của chúng tôi, chúng tôi có hai ca làm việc 8 giờ một ngày, đôi khi thậm chí là ba ca và vào năm 2019, chúng tôi cần mua thêm StarCut Tube để hỗ trợ Sự tăng trưởng này.Nhưng lần này, chúng tôi quyết định sử dụng một trong những mô hình kết hợp mới giữa laser femto giây USP và laser sợi quang.Chúng tôi cũng ghép nối nó với bộ nạp/dỡ StarFeed để chúng tôi có thể tự động hóa hoàn toàn quá trình cắt – người vận hành chỉ cần đặt ống trống được nạp vào bộ nạp và chương trình vận hành phần mềm cho sản phẩm được bắt đầu.
Hình 3. Ống phân phối linh hoạt bằng thép không gỉ này (hiển thị bên cạnh một cục tẩy bút chì) đã được cắt bằng tia laser femto giây của Monaco.
Witham cho biết thêm rằng mặc dù họ thỉnh thoảng sử dụng máy để cắt phẳng, nhưng hơn 95 phần trăm thời gian của họ dành cho việc tạo hoặc sửa đổi các sản phẩm hình trụ cho cụm ống thông có thể điều khiển được, cụ thể là ống dẫn hướng, ống cuộn và xoắn ốc, bao gồm cắt các đầu định hình và Lỗ cắt. Những bộ phận này cuối cùng được sử dụng trong các quy trình như sửa chữa chứng phình động mạch và loại bỏ huyết khối. Điều này đòi hỏi phải sử dụng máy cắt laser trên nhiều loại kim loại bao gồm thép không gỉ, vàng nguyên chất, bạch kim và nitinol.
Hình 4. Motion Dynamics cũng sử dụng hàn laser rộng rãi. Ở trên, cuộn dây đã được hàn vào ống cắt laser.
Các tùy chọn laser là gì? Witham giải thích rằng chất lượng cạnh tuyệt vời và đường cắt tối thiểu là rất quan trọng đối với hầu hết các thành phần của họ, vì vậy ban đầu họ ưa thích laser USP. Ngoài ra, không có vật liệu nào công ty sử dụng có thể bị cắt bởi một trong những loại laser này, bao gồm cả các thành phần vàng nhỏ được sử dụng làm điểm đánh dấu phóng xạ trong một số sản phẩm của họ. trong trọng tâm ứng dụng cụ thể của chúng tôi, điều này thường có nghĩa là một số loại xử lý hậu kỳ, chẳng hạn như làm sạch bằng hóa chất và siêu âm hoặc đánh bóng bằng điện.Vì vậy, việc có một máy lai cho phép chúng tôi chọn quy trình tổng thể – riêng USP hoặc Xử lý sợi quang và xử lý hậu kỳ – Tối ưu cho từng thành phần.Nó cho phép chúng tôi khám phá khả năng gia công hỗn hợp của cùng một bộ phận, đặc biệt là khi có liên quan đến đường kính và độ dày thành lớn hơn: thậm chí cắt nhanh bằng laser sợi quang, sau đó sử dụng laser femto giây để cắt tinh.”Ông hy vọng rằng laser USP sẽ vẫn là lựa chọn đầu tiên của họ vì hầu hết các vết cắt bằng laser của họ liên quan đến độ dày thành từ 4 đến 6 nghìn tỷ, mặc dù chúng gặp phải độ dày thành dao động từ 1-20 nghìn tỷ.ống thép không gỉ giữa bạn.
Tóm lại, khoan và cắt laser là các quy trình chính trong quá trình sản xuất các thiết bị y tế khác nhau. Ngày nay, nhờ những tiến bộ trong công nghệ laser lõi và các máy móc được tối ưu hóa cao được cấu hình cho các nhu cầu cụ thể của ngành, các quy trình này dễ sử dụng hơn và mang lại kết quả tốt hơn bao giờ hết.