Þessi vefsíða er rekin af einu eða fleiri fyrirtækjum í eigu Informa PLC og öll höfundarréttindi eru í eigu þeirra. Skráð skrifstofa Informa PLC er að 5 Howick Place, London SW1P 1WG. Skráð í Englandi og Wales. Númer 8860726.
Í dag er næstum öll nákvæm leysiskurður á málmum og málmleysiefnum framkvæmd með verkfærum sem eru búin trefjaleysirum eða ultrashort pulse (USP) leysirum, eða stundum báðum. Í þessari grein munum við útskýra mismunandi kosti þessara tveggja leysigeisla og sjá hvernig báðir framleiðendur nota þessa leysigeisla. NPX Medical (Plymouth, MN) er sérhæft verktakafyrirtæki sem framleiðir fjölbreytt tæki og dreifingarverkfæri, svo sem stenta, ígræðslur og sveigjanleg slöngur, með því að nota vélar sem innihalda trefjaleysigeisla. Motion Dynamics framleiðir undireiningar, svo sem „dragvírs“-einingar sem aðallega eru notaðar í taugalækningum, með því að nota vél sem inniheldur USP femtósekúnduleysi og eitt af nýjustu blendingakerfunum, þar á meðal femtósekúndu- og trefjaleysigeisla, fyrir hámarks sveigjanleika og fjölhæfni.
Í mörg ár hefur megnið af örvinnslu leysigeisla verið framkvæmt með nanósekúndulaserum í föstu formi sem kallast DPSS-laserar. Hins vegar hefur þetta nú gjörbreyst þökk sé þróun tveggja gjörólíkra og þar af leiðandi samhæfðra leysitegunda. Trefjalaserar voru upphaflega þróaðir fyrir fjarskipti en hafa þroskast í vinnuhesta leysigeisla fyrir efnisvinnslu í mörgum atvinnugreinum, oft á nær-innrauðum bylgjulengdum. Ástæður velgengni þeirra liggja í einfaldri uppbyggingu og einföldum sveigjanleika í orkunotkun. Þetta leiðir til leysigeisla sem eru samþjappaðir, mjög áreiðanlegir og auðveldir í samþættingu við sérhæfðar vélar og bjóða almennt upp á lægri rekstrarkostnað en eldri leysigeislar. Mikilvægt er fyrir örvinnslu að hægt er að beina útgangsgeislanum að litlum, hreinum blett sem er aðeins nokkurra míkrona í þvermál, þannig að þeir eru tilvaldir fyrir skurð, suðu og borun með mikilli upplausn. Úttak þeirra er einnig mjög sveigjanlegt og stjórnanlegt, með púlstíðni frá einni skoti upp í 170 kHz. Samhliða sveigjanlegu afli styður þetta við hraða skurð og borun.
Hins vegar er hugsanlegur ókostur trefjalasera í örvinnslu vinnslu á smáum eiginleikum og/eða þunnum, viðkvæmum hlutum. Langur púlstími (t.d. 50 µs) leiðir til lítils magns af hitaáhrifasvæði (HAZ) eins og endursteyptu efni og lítillar brúnagrófleika, sem getur þurft einhverja eftirvinnslu. Sem betur fer útrýma nýrri leysir - ultrashort pulse (USP) leysir með femtosekúnduúttakspúlsum - HAZ vandamálinu.
Með USP leysigeislum er mestur aukahitinn sem fylgir skurðar- eða borunarferlinu borinn burt í ruslinu sem losnar áður en það hefur tíma til að dreifast út í nærliggjandi efni. USP leysigeislar með píkósekúnduúttaki hafa lengi verið notaðir í örvinnsluforritum sem fela í sér plast, hálfleiðara, keramik og ákveðna málma (píkósekúndur = 10-12 sekúndur). En fyrir málmtæki með súlur á stærð við mannshár, þýðir mikil varmaleiðni málmsins og lítil stærð að píkósekúndu leysigeislar veita ekki alltaf þær betri niðurstöður sem réttlættu aukinn kostnað fyrri USP leysigeisla. Þetta hefur nú breyst með tilkomu iðnaðargráðu femtósekúndu leysigeisla (femtósekúnda = 10-15 sekúndur). Dæmi er Monaco sería leysigeisla frá Coherent Inc.. Eins og trefjaleysir er úttak þeirra nær-innrautt ljós, sem þýðir að þeir geta skorið eða borað alla málma sem notaðir eru í lækningatækjum, þar á meðal ryðfríu stáli, platínu, gulli, magnesíum, kóbalt-króm, títan og fleiru, sem og málmaleysingja. Þó að samsetningin af stuttum púlslengd og lágum púls... Orka kemur í veg fyrir hitaskemmdir (HAZ), en há (MHz) endurtekningartíðni tryggir hagkvæman afkösthraða fyrir mörg verðmæt lækningatæki.
Auðvitað þarf nánast enginn í okkar grein aðeins einn leysigeisla. Í staðinn þarf þeir leysigeislavél og nú eru til margar sérhæfðar vélar sem eru fínstilltar til að skera og bora lækningatæki. Dæmi um þetta er StarCut Tube serían frá Coherent, sem hægt er að nota með trefjaleysirum, femtósekúnduleysirum eða sem blendingsútgáfu sem sameinar báðar leysigerðirnar.
Hvað þýðir sérhæfing í lækningatækjum? Flest þessara tækja eru framleidd í takmörkuðum upplagi byggt á sérsniðnum hönnunum. Þess vegna eru sveigjanleiki og auðveld notkun lykilatriði. Þó að mörg tæki séu framleidd úr stöngum, verða sumir íhlutir að vera nákvæmt fræstir úr flötum stöngum; sama vélin verður að meðhöndla hvort tveggja til að hámarka verðmæti hennar. Þessum þörfum er venjulega mætt með því að bjóða upp á fjölása CNC-stýrða (xyz og snúnings) hreyfingu og notendavænt HMI fyrir einfalda forritun og stjórnun. Í tilviki StarCut Tube er nýr valkostur fyrir rörhleðslueiningu með hliðarhleðslutímarit (kallað StarFeed) fyrir rör allt að 3 m að lengd og flokkara fyrir skornar vörur, sem gerir kleift að framleiða fullkomlega sjálfvirkt.
Sveigjanleiki þessara véla er enn frekar aukinn með stuðningi við blauta og þurra skurð og auðstillanlegum stútum fyrir ferli sem krefjast hjálpargass. Rýmisupplausn er einnig sérstaklega mikilvæg fyrir vinnslu á mjög litlum hlutum, sem þýðir að varmafræðilegur stöðugleiki útrýmir áhrifum titrings sem oft kemur fyrir í vélaverkstæðum. StarCut Tube línan uppfyllir þessa þörf með því að smíða allt skurðarþilfarið með miklum fjölda granítþátta.
NPX Medical er tiltölulega nýr verktakaframleiðandi sem veitir hönnun, verkfræði og nákvæma leysiskurðarþjónustu fyrir framleiðendur lækningatækja. Fyrirtækið var stofnað árið 2019 og hefur byggt upp orðspor í greininni fyrir gæðavörur og viðbragðshraða og styður fjölbreytt úrval tækja, þar á meðal stenta, ígræðslur, lokustenta og sveigjanlegar afhendingarrör fyrir svipað fjölbreyttar skurðaðgerðir, þar á meðal tauga- og æðaskurðaðgerðir, hjarta-, nýrna-, hrygg-, bæklunar-, kvensjúkdóma- og meltingarfæraskurðaðgerðir. Helsta leysiskurðarvélin er StarCut Tube 2+2 með StarFiber 320FC með meðalafli upp á 200 vött. Mike Brenzel, einn af stofnendum NPX, útskýrði að „stofnendurnir hafa áralanga reynslu af hönnun og framleiðslu lækningatækja - meira en 90 ár samtals“, með fyrri reynslu af StarCut-líkum vélum sem nota trefjalasera. Mikið af starfi okkar felur í sér Nitinol-skurð og við vitum nú þegar að trefjalaserar geta veitt þann hraða og gæði sem við þurfum. Fyrir tæki eins og þykkveggja rör og hjartalokur þurfum við hraða og USP-leysirinn gæti verið of hægur fyrir þarfir okkar. Auk þess að Pantanir í miklu magni – við sérhæfum okkur í litlum framleiðslulotum – aðeins á bilinu 5 til 150 stykki – markmið okkar er að ljúka þessum litlu framleiðslulotum á aðeins nokkrum dögum, þar á meðal hönnun, forritun, skurði, mótun, eftirvinnslu og skoðun, samanborið við vikurnar eftir að pöntun er lögð inn hjá stærri fyrirtækjum.“ Auk þess að nefna hraða nefndi Brenzel áreiðanleika vélarinnar sem stóran kost, þar sem hún þurfti ekki eitt einasta þjónustukall síðustu 18 mánuði af nánast samfelldri notkun.
Mynd 2. NPX býður upp á fjölbreytt úrval af eftirvinnslumöguleikum. Efnið sem sýnt er hér er T316 ryðfrítt stál með 5 mm ytri þvermál og 0,254 mm veggþykkt. Vinstri hlutinn er skorinn/örblásinn og hægri hlutinn er rafpóleraður.
Auk nítínólhluta notar fyrirtækið einnig mikið kóbalt-króm málmblöndum, tantal málmblöndum, títan málmblöndum og mörgum gerðum af ryðfríu stáli fyrir læknisfræðilegt notkun. Jeff Hansen, yfirmaður leysigeislavinnslu, útskýrir: „Sveigjanleiki vélarinnar er annar mikilvægur kostur sem gerir okkur kleift að styðja við skurð á mjög fjölbreyttum efnum, þar á meðal rörum og flötum efnum. Við getum einbeitt geislanum niður í 20 míkron blett, sem er gagnlegt fyrir fleiri... Þunn rör eru mjög gagnleg. Sum þessara röra eru aðeins 0,012" innra þvermál og hátt hlutfall hámarksafls og meðalafls nýjustu trefjalaseranna hámarkar skurðarhraða okkar en veitir samt sem áður æskilega brúngæði. Við þurfum algerlega hraða stærri vara með ytra þvermál allt að 1 tommu.“
Auk nákvæmrar skurðar og skjótra viðbragða býður NPX einnig upp á fjölbreytt úrval af eftirvinnslutækni, sem og alhliða hönnunarþjónustu sem nýtir sér mikla reynslu fyrirtækisins í greininni. Þessar aðferðir fela í sér rafslípun, sandblástur, súrsun, leysissuðu, hitastillingu, mótun, óvirkjun, Af hitaprófanir og þreytuprófanir, sem allar eru lykilatriði í framleiðslu á Nitinol tækjum. Notkun eftirvinnslu til að stjórna brúnaáferð, sagði Brenzel, „fer venjulega eftir því hvort við erum að tala um notkun sem krefst mikillar eða lítillar þreytu. Til dæmis gæti hluti sem krefst mikillar þreytu eins og hjartaloki beygst milljarð sinnum á líftíma sínum við eftirvinnslu. Sem skref er mikilvægt að nota sandblástur til að auka radíus allra brúna. En íhlutir sem krefjast lítillar þreytu eins og afhendingarkerfi eða leiðarvírar þurfa oft ekki mikla eftirvinnslu.“ Hvað varðar hönnunarþekkingu, útskýrir Brenzel, að nú séu allt að þrír fjórðu hlutar viðskiptavina einnig að nota hönnunarþjónustu þeirra til að nýta sér aðstoð og færni NPX við að fá samþykki FDA. Fyrirtækið er mjög gott í að breyta hugmyndinni um „servíettuskissa“ í vöru í sinni endanlegu mynd á stuttum tíma.
Motion Dynamics (Fruitport, Michigan) er framleiðandi sérsmíðaðra smáfjaðri, lækningaþráða og vírsamsetninga sem hefur það að markmiði að leysa vandamál viðskiptavina, sama hversu flókin eða ómöguleg þau eru, á sem stystum tíma. Í lækningatækjum leggur fyrirtækið aðallega áherslu á flóknar samsetningar fyrir tauga- og æðaskurðaðgerðir, þar á meðal hönnun, framleiðslu og samsetningu hágæða vírsamsetninga fyrir notkun eins og stýranlegar katetertæki, þar á meðal „dráttarvíra“-samsetningar.
Eins og áður hefur komið fram er val á trefja- eða USP-leysir spurning um verkfræðilega óskir sem og gerð búnaðar og ferla sem studdir eru. Chris Witham, forseti Motion Dynamics, útskýrði: „Byggt á viðskiptamódeli sem einbeitir sér mjög að tauga- og æðavörum getum við skilað mismunandi árangri í hönnun, framkvæmd og þjónustu. Við notum eingöngu leysiskurð til að framleiða þá íhluti sem við notum innanhúss, til að framleiða þá verðmætu, „erfiðu“ íhluti sem hafa orðið sérgrein okkar og orðspor; við bjóðum ekki upp á leysiskurð sem samningsþjónustu. Við höfum komist að því að flestir leysiskurðir sem við framkvæmum eru best gerðir með USP-leysi og í mörg ár hef ég notað StarCut Tube með einum af þessum leysi. Vegna mikillar eftirspurnar eftir vörum okkar höfum við tvær 8 tíma vaktir á dag, stundum jafnvel þrjár vaktir, og árið 2019 þurfum við að eignast annan StarCut Tube til að styðja við þennan vöxt. En að þessu sinni ákváðum við að fara með eina af nýju blendingalíkönunum af femtósekúndu USP-leysi og trefjaleysi. Við pöruðum það einnig við StarFeed hleðslu-/afhleðslutæki svo að við...“ gæti sjálfvirknivætt skurðinn að fullu – rekstraraðilinn setur einfaldlega eyðublaðið. Rörið er sett í fóðrara og hugbúnaðarstýriforritið fyrir vöruna er ræst.
Mynd 3. Þetta sveigjanlega afhendingarrör úr ryðfríu stáli (sýnt við hliðina á strokleðri) hefur verið skorið með Mónakó femtósekúndu leysi.
Witham bætir við að þótt þeir noti vélina stundum til að skera flatt, þá fari meira en 95 prósent af tíma þeirra í að búa til eða breyta sívalningslaga vörum fyrir stýrianlegar katetersamstæður sínar, þ.e. lágrör, spíralrör og spiralrör, þar á meðal að skera sniðna oddi og skera göt. Þessir íhlutir eru að lokum notaðir í aðgerðum eins og viðgerðum á slagæðagúlpi og fjarlægingu blóðtappa. Þetta krefst notkunar leysigeislaskera á ýmsum málmum, þar á meðal ryðfríu stáli, hreinu gulli, platínu og nítínóli.
Mynd 4. Motion Dynamics notar einnig leysissuðu mikið. Hér að ofan hefur spólan verið soðin við leysisskorna rörið.
Hvaða leysigeislar eru í boði? Witham útskýrði að framúrskarandi brúnagæði og lágmarks skurður væru mikilvægir fyrir flesta íhluti þeirra, þannig að þeir kusu upphaflega USP-leysigeisla. Þar að auki er ekkert af efnunum sem fyrirtækið notar hægt að skera með einum af þessum leysigeislum, þar á meðal litlu gullhlutirnir sem notaðir eru sem geislaþéttir merkingar í sumum vörum þess. En hann bætti við að nýir blendingsvalkostir, þar á meðal trefjaleysir og USP-leysir, gefi þeim meiri sveigjanleika í að hámarka hraða/gæði brúna. „Það er enginn vafi á því að ljósleiðarar geta veitt meiri hraða,“ sagði hann. „En vegna sérstakrar áherslu okkar á notkun þýðir þetta venjulega einhvers konar eftirvinnslu, svo sem efna- og ómskoðunarhreinsun eða rafpólun. Þannig að með því að hafa blendingsvél getum við valið hvaða heildarferli - USP eitt og sér eða trefjar og eftirvinnslumeðhöndlun - er best fyrir hvern íhlut. Það gerir okkur kleift að kanna möguleikann á blendingsvinnslu á sama íhlut, sérstaklega þar sem stærri þvermál og veggþykkt er í boði: jafnvel hraðskurður með trefjaleysi. Notið síðan femtósekúnduleysi fyrir fínskurð.“ Hann býst við að USP leysirinn verði áfram fyrsta val þeirra þar sem flestar leysirskurðir þeirra fela í sér veggþykkt á bilinu 4 til 6 þúsund, þó að þeir rekist á veggþykkt á bilinu 1-20 þúsund. Ryðfrítt stálrör á milli þúsunda.
Að lokum má segja að leysiskurður og borun séu lykilferli í framleiðslu ýmissa lækningatækja. Í dag, þökk sé framþróun í kjarna leysitækni og mjög fínstilltum vélum sem eru hannaðar fyrir sérþarfir iðnaðarins, eru þessi ferli auðveldari í notkun og skila betri árangri en nokkru sinni fyrr.