Mae'r wefan hon yn cael ei gweithredu gan un neu fwy o fusnesau sy'n eiddo i Informa PLC ac mae'r holl hawlfraint yn eiddo iddynt hwy. Swyddfa gofrestredig Informa PLC yw 5 Howick Place, Llundain SW1P 1WG. Wedi'i chofrestru yng Nghymru a Lloegr. Rhif 8860726.
Heddiw, mae bron pob torri laser manwl gywirdeb ar fetelau ac anfetelau yn cael ei berfformio gan ddefnyddio offer sydd â laserau ffibr neu laserau pwls ultrashort (USP), neu weithiau'r ddau. Yn yr erthygl hon, byddwn yn egluro manteision gwahanol y ddau laser ac yn gweld sut mae'r ddau wneuthurwr yn defnyddio'r laserau hyn. Mae NPX Medical (Plymouth, MN) yn gwmni prosesu arbenigol contract sy'n cynhyrchu amrywiaeth o ddyfeisiau ac offer defnyddio, fel stentiau, mewnblaniadau, a thiwbiau hyblyg, gan ddefnyddio peiriannau sy'n ymgorffori laserau ffibr. Mae Motion Dynamics yn cynhyrchu is-gynulliadau, fel cynulliadau "gwifren dynnu" a ddefnyddir yn bennaf mewn niwroleg, gan ddefnyddio peiriant sy'n cynnwys laser femtosecond USP ac un o'r systemau hybrid diweddaraf gan gynnwys laserau femtosecond a ffibr ar gyfer hyblygrwydd a Hyblygrwydd mwyaf.
Ers blynyddoedd lawer, mae'r rhan fwyaf o ficrobeiriannu laser wedi'i berfformio gan ddefnyddio laserau nanoeiliad cyflwr solet o'r enw laserau DPSS. Fodd bynnag, mae hyn bellach wedi newid yn llwyr diolch i ddatblygiad dau fath o laser hollol wahanol, ac felly'n gyflenwol. Wedi'u datblygu'n wreiddiol ar gyfer telathrebu, mae laserau ffibr wedi aeddfedu i fod yn laserau prosesu deunyddiau caled mewn llawer o ddiwydiannau, yn aml ar donfeddi is-goch agos. Mae'r rhesymau dros ei lwyddiant yn gorwedd yn ei bensaernïaeth syml a'i raddadwyedd pŵer syml. Mae hyn yn arwain at laserau sy'n gryno, yn ddibynadwy iawn, ac yn hawdd eu hintegreiddio i beiriannau arbenigol, ac yn gyffredinol yn cynnig cost perchnogaeth is na mathau hŷn o laserau. Yn bwysig ar gyfer microbeiriannu, gellir canolbwyntio'r trawst allbwn i fan bach, glân o ddim ond ychydig ficronau mewn diamedr, felly maent yn ddelfrydol ar gyfer torri, weldio a drilio cydraniad uchel. Mae eu hallbynnau hefyd yn hyblyg iawn ac yn rheoladwy, gyda chyfraddau pwls yn amrywio o un ergyd i 170 kHz. Ynghyd â phŵer graddadwy, mae hyn yn cefnogi torri a drilio cyflym.
Fodd bynnag, anfantais bosibl laserau ffibr mewn microbeiriannu yw peiriannu nodweddion bach a/neu rannau tenau, cain. Mae hyd pwls hir (e.e., 50 µs) yn arwain at ychydig bach o barth yr effeithir arno gan wres (HAZ) fel deunydd ail-gastio a garwedd ymyl bach, a allai fod angen rhywfaint o ôl-brosesu. Yn ffodus, mae laserau mwy newydd - laserau pwls ultrashort (USP) gyda phwlsau allbwn femtosecond - yn dileu'r broblem HAZ.
Gyda laserau USP, mae'r rhan fwyaf o'r gwres ychwanegol sy'n gysylltiedig â'r broses dorri neu ddrilio yn cael ei gario i ffwrdd yn y malurion a daflwyd allan cyn iddo gael amser i wasgaru i'r deunydd cyfagos. Mae laserau USP gydag allbwn picosecond wedi cael eu defnyddio ers amser maith mewn cymwysiadau micro-beiriannu sy'n cynnwys plastigau, lled-ddargludyddion, cerameg, a rhai metelau (picoseconds = 10-12 eiliad). Ond ar gyfer dyfeisiau metel gyda phileri maint gwallt dynol, mae dargludedd thermol uchel a maint bach y metel yn golygu nad yw laserau picosecond bob amser yn darparu'r canlyniadau gwell a fyddai'n cyfiawnhau cost uwch laserau USP cynharach. Mae hyn bellach wedi newid gyda dyfodiad laserau femtosecond gradd ddiwydiannol (femtosecond = 10-15 eiliad). Enghraifft yw cyfres laserau Monaco Coherent Inc.. Fel laserau ffibr, eu hallbwn yw golau agos-is-goch, sy'n golygu y gallant dorri neu ddrilio pob metel a ddefnyddir mewn dyfeisiau meddygol, gan gynnwys dur di-staen, platinwm, aur, magnesiwm, cobalt-cromiwm, titaniwm, a mwy, yn ogystal ag anfetelau. Er bod y cyfuniad o hyd pwls byr a phwls isel Mae ynni'n atal difrod thermol (HAZ), mae'r gyfradd ailadrodd uchel (MHz) yn sicrhau cyflymderau trwybwn cost-effeithiol ar gyfer llawer o ddyfeisiau meddygol gwerth uchel.
Wrth gwrs, nid oes angen un laser yn unig ar bron neb yn ein diwydiant. Yn lle hynny, mae angen peiriant sy'n seiliedig ar laser arnynt, ac mae yna lawer o beiriannau arbenigol bellach wedi'u optimeiddio ar gyfer torri a drilio dyfeisiau meddygol. Enghraifft yw cyfres StarCut Tube Coherent, y gellir ei defnyddio gyda laserau ffibr, laserau femtosecond, neu fel fersiwn hybrid sy'n ymgorffori'r ddau fath o laser.
Beth mae arbenigo mewn dyfeisiau meddygol yn ei olygu? Mae'r rhan fwyaf o'r dyfeisiau hyn yn cael eu cynhyrchu mewn sypiau cyfyngedig yn seiliedig ar ddyluniadau personol. Felly, mae hyblygrwydd a rhwyddineb defnydd yn ystyriaethau allweddol. Er bod llawer o ddyfeisiau'n cael eu cynhyrchu o filedau, rhaid peiriannu rhai cydrannau'n fanwl gywir o filedau gwastad; rhaid i'r un peiriant drin y ddau i wneud y mwyaf o'i werth. Fel arfer, diwellir yr anghenion hyn trwy ddarparu symudiad aml-echel a reolir gan CNC (xyz a chylchdro) a HMI hawdd ei ddefnyddio ar gyfer rhaglennu a rheoli syml. Yn achos StarCut Tube, daw opsiwn modiwl llwytho tiwbiau newydd gyda chylchgrawn llwytho ochr (o'r enw StarFeed) ar gyfer tiwbiau hyd at 3 m o hyd a didolwr ar gyfer cynhyrchion wedi'u torri, gan ganiatáu cynhyrchu cwbl awtomataidd.
Mae hyblygrwydd proses y peiriannau hyn yn cael ei wella ymhellach gan gefnogaeth ar gyfer torri gwlyb a sych a ffroenellau dosbarthu y gellir eu haddasu'n hawdd ar gyfer prosesau sydd angen nwy cynorthwyol. Mae datrysiad gofodol hefyd yn arbennig o bwysig ar gyfer peiriannu rhannau bach iawn, sy'n golygu bod sefydlogrwydd thermomecanyddol yn dileu effeithiau dirgryniad a geir yn aml mewn gweithdai peiriannau. Mae'r ystod StarCut Tube yn diwallu'r angen hwn trwy adeiladu'r dec torri cyfan gyda nifer fawr o elfennau gwenithfaen.
Mae NPX Medical yn wneuthurwr contract cymharol newydd sy'n darparu gwasanaethau dylunio, peirianneg a thorri laser manwl gywir i weithgynhyrchwyr dyfeisiau meddygol. Wedi'i sefydlu yn 2019, mae'r cwmni wedi meithrin enw da yn y diwydiant am gynhyrchion o safon ac ymatebolrwydd, gan gefnogi ystod eang o ddyfeisiau gan gynnwys stentiau, mewnblaniadau, stentiau falf a thiwbiau dosbarthu hyblyg ar gyfer gweithdrefnau llawfeddygol tebyg amrywiol Ymyriadau, gan gynnwys llawdriniaeth niwrofasgwlaidd, cardiaidd, arennol, asgwrn cefn, orthopedig, gynaecolegol, a gastroberfeddol. Ei brif dorrwr laser yw'r StarCut Tube 2+2Â gyda StarFiber 320FC gyda phŵer cyfartalog o 200 wat. Esboniodd Mike Brenzel, un o sylfaenwyr NPX, fod "y sylfaenwyr yn dod â blynyddoedd o brofiad dylunio a gweithgynhyrchu dyfeisiau meddygol - mwy na 90 mlynedd yn gyfan gwbl", gyda phrofiad blaenorol gyda pheiriannau tebyg i StarCut gan ddefnyddio laserau ffibr. Mae llawer o'n gwaith yn cynnwys torri Nitinol ac rydym eisoes yn gwybod y gall laserau ffibr ddarparu'r cyflymder a'r ansawdd sydd eu hangen arnom. Ar gyfer dyfeisiau fel tiwbiau waliau trwchus a falfiau calon, mae angen cyflymder arnom, ac efallai y bydd y laser USP yn rhy araf ar gyfer ein hanghenion. Yn ogystal â archebion cynhyrchu cyfaint uchel – rydym yn arbenigo mewn sypiau bach o rannau – dim ond rhwng 5 a 150 darn – ein nod yw cwblhau'r troadau sypiau bach hyn mewn ychydig ddyddiau yn unig, gan gynnwys dylunio, rhaglennu, torri, ffurfio, ôl-brosesu ac archwilio, o'i gymharu â'r wythnosau ar ôl i archeb gael ei gosod ar gyfer cwmnïau mwy.” Yn ogystal â sôn am gyflymder, soniodd Brenzel am ddibynadwyedd y peiriant fel mantais fawr, gan nad oedd angen un alwad gwasanaeth dros y 18 mis diwethaf o weithrediad bron yn barhaus.
Ffigur 2. Mae NPX yn cynnig amrywiaeth o opsiynau ôl-brosesu. Y deunydd a ddangosir yma yw dur di-staen T316 gydag OD o 5mm a thrwch wal o 0.254mm. Mae'r rhan chwith wedi'i thorri/micro-chwythu ac mae'r rhan dde wedi'i electro-sgleinio.
Yn ogystal â rhannau nitinol, mae'r cwmni hefyd yn gwneud defnydd helaeth o aloion cobalt-cromiwm, aloion tantalwm, aloion titaniwm a llawer o fathau o ddur di-staen meddygol. Mae Jeff Hansen, Rheolwr Prosesu Laser, yn egluro: “Mae hyblygrwydd peiriant yn ased pwysig arall, sy'n ein galluogi i gefnogi torri ystod amrywiol iawn o ddefnyddiau, gan gynnwys tiwbiau a fflat. Gallwn ganolbwyntio'r trawst i lawr i fan 20-micron, sy'n ddefnyddiol ar gyfer mwy o Mae tiwbiau tenau yn ddefnyddiol iawn. Dim ond 0.012″ ID yw rhai o'r tiwbiau hyn, ac mae'r gymhareb uchel o bŵer brig i bŵer cyfartalog y laserau ffibr diweddaraf yn gwneud y mwyaf o'n cyflymder torri tra'n dal i ddarparu'r ansawdd ymyl a ddymunir. Mae angen cyflymder cynhyrchion mwy gyda diamedr allanol o hyd at 1 modfedd arnom yn llwyr.”
Yn ogystal â thorri manwl gywir ac ymateb cyflym, mae NPX hefyd yn cynnig ystod lawn o dechnolegau ôl-brosesu, yn ogystal â gwasanaethau dylunio cynhwysfawr sy'n manteisio ar ei brofiad helaeth yn y diwydiant. Mae'r technegau hyn yn cynnwys electro-sgleinio, chwythu tywod, piclo, weldio laser, gosod gwres, ffurfio, goddefoli, profi tymheredd Af, a phrofi blinder, sydd i gyd yn allweddol i weithgynhyrchu dyfeisiau Nitinol. Dywedodd Brenzel fod defnyddio ôl-brosesu i reoli gorffeniad ymyl "fel arfer yn dibynnu a ydym yn sôn am gymhwysiad blinder uchel neu flinder isel. Er enghraifft, gallai rhan blinder uchel fel falf y galon blygu biliwn o weithiau dros ei hoes fel cam ôl-brosesu, mae'n bwysig defnyddio chwythu tywod i gynyddu radiws yr holl ymylon. Ond yn aml nid oes angen ôl-brosesu helaeth ar gydrannau blinder isel fel systemau dosbarthu neu wifrau canllaw." O ran arbenigedd dylunio, eglura Brenzel, mae cymaint â thri chwarter o gleientiaid bellach hefyd yn defnyddio eu gwasanaethau dylunio i fanteisio ar gymorth a sgiliau NPX i gael cymeradwyaeth FDA. Mae'r cwmni'n dda iawn am droi'r cysyniad "braslun napcyn" yn gynnyrch yn ei ffurf derfynol mewn cyfnod byr.
Mae Motion Dynamics (Fruitport, MI) yn wneuthurwr sbringiau bach, coiliau meddygol a chynulliadau gwifren wedi'u teilwra, sydd â'r nod o ddatrys problemau cwsmeriaid, ni waeth pa mor gymhleth neu ymddangosiadol amhosibl ydyn nhw, yn yr amser byrraf posibl. Mewn dyfeisiau meddygol, mae'n pwysleisio'n bennaf gynulliadau cymhleth ar gyfer llawdriniaeth niwrofasgwlaidd, gan gynnwys dylunio, cynhyrchu a chydosod cynulliadau gwifren o ansawdd uchel ar gyfer cymwysiadau fel dyfeisiau cathetr llywadwy, gan gynnwys cynulliadau "gwifren dynnu".
Fel y soniwyd yn gynharach, mae'r dewis o laser ffibr neu USP yn fater o ddewis peirianneg yn ogystal â'r math o offer a phrosesau a gefnogir. Esboniodd Chris Witham, Llywydd Motion Dynamics: “Yn seiliedig ar fodel busnes sy'n canolbwyntio'n fawr ar gynhyrchion niwrofasgwlaidd, gallwn gyflawni canlyniadau gwahaniaethol mewn dylunio, gweithredu a gwasanaeth. Dim ond torri laser yr ydym yn ei ddefnyddio i gynhyrchu'r cydrannau a ddefnyddiwn yn fewnol, i gynhyrchu'r cydrannau gwerth uchel, “anodd” sydd wedi dod yn arbenigedd a'n henw da; nid ydym yn cynnig torri laser fel gwasanaeth contract. Rydym wedi canfod bod y rhan fwyaf o'r toriadau laser a berfformiwn yn cael eu gwneud orau gyda laserau USP, ac ers blynyddoedd lawer rwyf wedi bod yn defnyddio Tiwb StarCut gydag un o'r laserau hyn. Oherwydd y galw cryf am ein cynnyrch, mae gennym ddwy shifft 8 awr y dydd, weithiau hyd yn oed tair shifft, ac yn 2019 mae angen i ni gaffael Tiwb StarCut arall i gefnogi'r Twf hwn. Ond y tro hwn, penderfynon ni fynd gydag un o'r modelau hybrid newydd o laserau USP femtosecond a laserau ffibr. Fe wnaethon ni hefyd ei baru â llwythwr/dadlwytho StarFeed fel ein bod ni gallai awtomeiddio'r torri'n llwyr – mae'r gweithredwr yn syml yn rhoi'r gwag. Llwythir y tiwb i'r porthwr a chychwynnir y rhaglen weithredu feddalwedd ar gyfer y cynnyrch.
Ffigur 3. Mae'r tiwb cyflenwi dur di-staen hyblyg hwn (a ddangosir wrth ymyl rhwbiwr pensil) wedi'i dorri â laser femtosecond Monaco.
Mae Witham yn ychwanegu, er eu bod nhw'n defnyddio'r peiriant o bryd i'w gilydd ar gyfer torri gwastad, eu bod nhw'n treulio mwy na 95 y cant o'u hamser yn creu neu'n addasu cynhyrchion silindrog ar gyfer eu cynulliadau cathetr llywadwy, sef hypotiwbiau, coiliau a throellau, gan gynnwys torri pennau proffil a thorri tyllau. Defnyddir y cydrannau hyn yn y pen draw mewn gweithdrefnau fel atgyweirio aneurismau a chael gwared ar thrombws. Mae hyn yn gofyn am ddefnyddio torwyr laser ar amrywiaeth o fetelau gan gynnwys dur di-staen, aur pur, platinwm a nitinol.
Ffigur 4. Mae Motion Dynamics hefyd yn defnyddio weldio laser yn helaeth. Uchod, mae'r coil wedi'i weldio i'r tiwb wedi'i dorri â laser.
Beth yw'r opsiynau laser? Esboniodd Witham fod ansawdd ymyl rhagorol a cherfiau lleiaf yn hanfodol ar gyfer y rhan fwyaf o'u cydrannau, felly roeddent yn ffafrio laserau USP i ddechrau. Yn ogystal, ni ellir torri unrhyw un o'r deunyddiau y mae'r cwmni'n eu defnyddio gan un o'r laserau hyn, gan gynnwys y cydrannau aur bach a ddefnyddir fel marcwyr radiopaque mewn rhai o'i gynhyrchion. Ond ychwanegodd fod opsiynau hybrid newydd, gan gynnwys laserau ffibr ac USPs, yn rhoi mwy o hyblygrwydd iddynt wrth optimeiddio problemau cyflymder/ansawdd ymyl. "Nid oes amheuaeth y gall opteg ffibr ddarparu cyflymderau uwch," meddai. "Ond oherwydd ein ffocws cymhwysiad penodol, mae hyn fel arfer yn golygu rhyw fath o ôl-brosesu, fel glanhau cemegol ac uwchsonig neu electrosgleinio. Felly mae cael peiriant hybrid yn caniatáu inni ddewis pa broses gyffredinol - USP yn unig neu driniaeth ffibr ac ôl-brosesu - sy'n Orau ar gyfer pob cydran. Mae'n caniatáu inni archwilio'r posibilrwydd o beiriannu hybrid o'r un gydran, yn enwedig lle mae diamedrau a thrwch wal mwy yn gysylltiedig: hyd yn oed torri'n gyflym gyda laserau ffibr, Yna defnyddiwch laser femtosecond ar gyfer torri mân." Mae'n disgwyl y bydd laser USP yn parhau i fod yn ddewis cyntaf iddynt oherwydd bod y rhan fwyaf o'u toriadau laser yn cynnwys trwch wal rhwng 4 a 6 thou, er eu bod yn dod ar draws trwch wal yn amrywio o 1-20 thou. Pibellau dur di-staen rhwng thou.
I gloi, mae torri a drilio â laser yn brosesau allweddol wrth gynhyrchu amrywiol ddyfeisiau meddygol. Heddiw, diolch i ddatblygiadau mewn technoleg laser craidd a pheiriannau wedi'u optimeiddio'n fawr sydd wedi'u ffurfweddu ar gyfer anghenion penodol y diwydiant, mae'r prosesau hyn yn haws i'w defnyddio ac yn darparu canlyniadau gwell nag erioed o'r blaen.