Website ieu dioperasikeun ku hiji atanapi langkung usaha anu dipiboga ku Informa PLC sareng sadaya hak cipta dipiboga ku aranjeunna. Kantor kadaptar Informa PLC nyaéta 5 Howick Place, London SW1P 1WG. Kadaptar di Inggris sareng Wales. No. 8860726.
Ayeuna, ampir sadaya motong laser presisi logam sareng non-logam dilakukeun nganggo alat anu dilengkepan laser serat atanapi laser pulsa ultrashort (USP), atanapi sakapeung duanana. Dina tulisan ieu, urang bakal ngajelaskeun kaunggulan anu béda tina dua laser sareng ningali kumaha duanana produsén nganggo laser ieu. NPX Medical (Plymouth, MN) nyaéta perusahaan pamrosésan khusus kontrak anu ngahasilkeun rupa-rupa alat sareng alat panyebaran, sapertos stent, implan, sareng tabung fléksibel, nganggo mesin anu ngagabungkeun laser serat. Motion Dynamics ngahasilkeun subassemblies, sapertos rakitan "kawat tarik" anu utamina dianggo dina neurologi, ngamangpaatkeun mesin anu kalebet laser femtosecond USP sareng salah sahiji sistem hibrida panganyarna kalebet laser femtosecond sareng serat pikeun kalenturan sareng Versatility maksimum.
Mangtaun-taun, kalolobaan micromachining laser parantos dilakukeun nganggo laser nanosecond solid-state anu disebut laser DPSS. Nanging, ieu ayeuna parantos robih pisan kusabab pamekaran dua jinis laser anu béda pisan, sareng ku kituna saling ngalengkepan. Asalna dikembangkeun pikeun telekomunikasi, laser serat parantos dewasa janten laser pamrosésan bahan anu kuat di seueur industri, sering dina panjang gelombang infra red caket. Alesan pikeun kasuksésanna aya dina arsitéktur anu saderhana sareng skalabilitas kakuatan anu lugas. Ieu ngahasilkeun laser anu kompak, dipercaya pisan, sareng gampang diintegrasikeun kana mesin khusus, sareng umumna nawiskeun biaya kapamilikan anu langkung handap tibatan jinis laser anu langkung lami. Anu penting pikeun micromachining, sinar kaluaran tiasa difokuskeun kana titik alit sareng bersih anu ngan ukur sababaraha mikron diaméterna, janten idéal pikeun motong, ngelas sareng pangeboran résolusi tinggi. Kaluaranana ogé fleksibel pisan sareng tiasa dikontrol, kalayan laju pulsa mimitian ti tembakan tunggal dugi ka 170 kHz. Bareng jeung kakuatan anu tiasa diskalakeun, ieu ngadukung motong sareng pangeboran gancang.
Nanging, poténsi kalemahan laser serat dina micromachining nyaéta pamrosésan fitur leutik sareng/atanapi bagian anu ipis sareng hipu. Durasi pulsa anu panjang (contona, 50 µs) ngahasilkeun sajumlah alit zona anu kapangaruhan panas (HAZ) sapertos bahan anu dicor deui sareng karasana ujung anu alit, anu panginten peryogi sababaraha pamrosésan pasca-pasca. Untungna, laser anu langkung énggal — laser pulsa ultrashort (USP) kalayan pulsa kaluaran femtosecond — ngaleungitkeun masalah HAZ.
Kalayan laser USP, kaseueuran panas tambahan anu aya hubunganana sareng prosés motong atanapi pangeboran dibawa ka lebu anu dikaluarkeun sateuacan sempat nyebar ka bahan sakurilingna. Laser USP kalayan kaluaran pikodetik parantos lami dianggo dina aplikasi micromachining anu ngalibatkeun plastik, semikonduktor, keramik, sareng logam-logam tertentu (pikodetik = 10-12 detik). Tapi pikeun alat logam kalayan pilar ukuran rambut manusa, konduktivitas termal logam anu luhur sareng ukuranana alit hartosna laser pikodetik henteu salawasna nyayogikeun hasil anu ningkat anu bakal menerkeun biaya laser USP anu langkung awal. Ieu ayeuna parantos robih kalayan munculna laser femtodetik kelas industri (femtodetik = 10-15 detik). Conto nyaéta séri laser Monaco Coherent Inc.. Sapertos laser serat, kaluaranana nyaéta cahaya infrabeureum caket, anu hartosna aranjeunna tiasa motong atanapi ngebor sadaya logam anu dianggo dina alat médis, kalebet stainless steel, platinum, emas, magnesium, kobalt-kromium, titanium, sareng seueur deui, ogé non-logam. Samentawis kombinasi durasi pulsa pondok sareng Énergi pulsa anu handap nyegah karusakan termal (HAZ), laju pangulangan anu luhur (MHz) mastikeun kecepatan throughput anu hemat biaya pikeun seueur alat médis anu berharga tinggi.
Tangtosna, ampir teu aya jalmi di industri urang anu ngan ukur peryogi hiji laser. Sabalikna, aranjeunna peryogi mesin berbasis laser, sareng ayeuna aya seueur mesin khusus anu dioptimalkeun pikeun motong sareng ngebor alat médis. Conto nyaéta séri StarCut Tube Coherent, anu tiasa dianggo sareng laser serat, laser femtosecond, atanapi salaku vérsi hibrida anu ngagabungkeun duanana jinis laser.
Naon hartosna spesialisasi alat médis? Kaseueuran alat ieu diproduksi dina jumlah terbatas dumasar kana desain khusus. Ku alatan éta, kalenturan sareng gampang dianggo mangrupikeun pertimbangan konci. Sanaos seueur alat anu didamel tina billet, sababaraha komponén kedah dimesin sacara presisi tina billet datar; mesin anu sami kedah nanganan duanana pikeun maksimalkeun nilaina. Kabutuhan ieu biasana dicumponan ku cara nyayogikeun gerakan anu dikontrol CNC multi-sumbu (xyz sareng rotary) sareng HMI anu ramah-pangguna pikeun pamrograman sareng kontrol anu saderhana. Dina kasus StarCut Tube, pilihan modul pemuatan tabung énggal hadir sareng majalah pemuatan sisi (disebut StarFeed) pikeun tabung dugi ka 3 m panjangna sareng sorter pikeun produk anu dipotong, anu ngamungkinkeun produksi otomatis pinuh.
Kalenturan prosés mesin-mesin ieu langkung ditingkatkeun ku dukungan pikeun motong baseuh sareng garing sareng nozzle pangiriman anu gampang disaluyukeun pikeun prosés anu meryogikeun gas bantuan. Résolusi spasial ogé penting pisan pikeun ngolah bagian anu alit pisan, anu hartosna stabilitas termomékanis ngaleungitkeun épék geter anu sering dipendakan di bengkel mesin. Rentang StarCut Tube minuhan kabutuhan ieu ku cara ngawangun sakumna dek motong kalayan sajumlah ageung unsur granit.
NPX Medical nyaéta produsén kontrak anu kawilang anyar anu nyayogikeun jasa desain, rékayasa, sareng motong laser presisi ka produsén alat médis. Diadegkeun dina taun 2019, perusahaan ieu parantos ngawangun reputasi di industri pikeun produk anu kualitasna saé sareng responsif, ngadukung rupa-rupa alat kalebet stent, implan, stent klep, sareng tabung pangiriman fléksibel pikeun prosedur bedah anu sami-sami beragam, kalebet bedah neurovaskular, jantung, ginjal, tulang tonggong, ortopedi, ginekologi, sareng gastrointestinal. Pamotong laser utama na nyaéta StarCut Tube 2+2 kalayan StarFiber 320FC kalayan kakuatan rata-rata 200 watt. Mike Brenzel, salah sahiji pangadeg NPX, ngajelaskeun yén "para pangadeg mawa pangalaman desain sareng manufaktur alat médis salami mangtaun-taun — langkung ti 90 taun sacara total", kalayan pangalaman sateuacanna sareng mesin sapertos StarCut anu nganggo laser serat. Seueur padamelan kami ngalibatkeun motong Nitinol sareng kami parantos terang yén laser serat tiasa nyayogikeun kecepatan sareng kualitas anu kami peryogikeun. Pikeun alat sapertos tabung témbok kandel sareng klep jantung, kami peryogi kecepatan, sareng laser USP tiasa bakal laun teuing pikeun kabutuhan urang. Salian ti pesenan produksi volume anu luhur - kami spesialisasi dina suku cadang anu alit - ngan ukur antara 5 sareng 150 potongan - tujuan kami nyaéta pikeun ngalengkepan turnarounds angkatan alit ieu ngan ukur dina sababaraha dinten, kalebet desain, pamrograman, motong, ngabentuk, pasca-pamrosésan sareng pamariksaan, dibandingkeun sareng minggu-minggu saatos pesenan ditempatkeun pikeun perusahaan anu langkung ageung. ”Salian ti nyebatkeun kecepatan, Brenzel nyebatkeun reliabilitas mesin salaku kaunggulan utama, henteu meryogikeun hiji telepon layanan salami 18 bulan ka pengker operasi anu ampir kontinyu.
Gambar 2. NPX nawiskeun rupa-rupa pilihan pasca-pamrosésan. Bahan anu dipidangkeun di dieu nyaéta baja tahan karat T316 kalayan OD 5mm sareng ketebalan témbok 0,254mm. Bagian kénca dipotong/di-microblast sareng bagian katuhu di-electropolish.
Salian ti suku cadang nitinol, perusahaan ieu ogé ngagunakeun sacara éksténsif paduan kobalt-kromium, paduan tantalum, paduan titanium sareng seueur jinis baja tahan karat médis. Jeff Hansen, Manajer Pangolahan Laser, ngajelaskeun: "Kalenturan mesin mangrupikeun aset penting anu sanés, anu ngamungkinkeun urang pikeun ngadukung motong rupa-rupa bahan anu rupa-rupa pisan, kalebet tabung sareng datar. Urang tiasa fokuskeun sinar ka handap ka titik 20 mikron, anu mangpaat pikeun tabung ipis anu langkung mangpaat. Sababaraha tabung ieu ngan ukur 0,012″ ID, sareng babandingan kakuatan puncak anu luhur sareng kakuatan rata-rata laser serat panganyarna ngamaksimalkeun kecepatan motong urang bari tetep nyayogikeun kualitas ujung anu dipikahoyong. Urang leres-leres peryogi kecepatan produk anu langkung ageung kalayan diaméter luar dugi ka 1 inci."
Salian ti motong anu presisi sareng réspon anu gancang, NPX ogé nawiskeun rupa-rupa téknologi pasca-pangolahan, ogé jasa desain anu komprehensif anu ngamangpaatkeun pangalaman anu lega dina industri ieu. Téhnik ieu kalebet electropolishing, sandblasting, pickling, laser welding, heat setting, forming, passivasi, uji suhu Af, sareng uji kacapean, anu sadayana konci pikeun fabrikasi alat Nitinol. Nganggo pasca-pangolahan pikeun ngontrol finish ujung, saur Brenzel, "biasana gumantung kana naha urang ngobrolkeun ngeunaan aplikasi kacapean tinggi atanapi kacapean rendah. Salaku conto, bagian kacapean tinggi sapertos klep jantung tiasa ngabengkokkeun samiliar kali salami umurna salaku pasca-pangolahan. Salaku léngkah, penting pikeun nganggo sandblasting pikeun ningkatkeun radius sadaya ujung. Tapi komponén kacapean rendah sapertos sistem pangiriman atanapi kawat pituduh sering henteu meryogikeun pasca-pangolahan anu éksténsif." Dina hal kaahlian desain, Brenzel ngajelaskeun, ayeuna aya tilu perempat klien ogé nganggo jasa desainna pikeun ngamangpaatkeun bantosan sareng katerampilan NPX dina kéngingkeun persetujuan FDA. Perusahaan ieu saé pisan dina ngarobih konsép "sketsa serbet" janten produk dina bentuk ahirna dina waktos anu singget.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) nyaéta produsén pegas miniatur khusus, koil médis, sareng rakitan kawat anu misina pikeun ngarengsekeun masalah palanggan, henteu paduli kumaha rumitna atanapi sigana teu mungkin, dina waktos anu singget. Dina alat médis, éta utamina nekenkeun rakitan anu rumit pikeun bedah neurovaskular, kalebet desain, produksi, sareng perakitan rakitan kawat kualitas luhur pikeun aplikasi sapertos alat katéter anu tiasa disetir, kalebet rakitan "kawat tarik".
Sakumaha anu parantos disebatkeun sateuacanna, pilihan laser serat atanapi USP mangrupikeun masalah karesep rékayasa ogé jinis alat sareng prosés anu dirojong. Chris Witham, Présidén Motion Dynamics, ngajelaskeun: "Dumasar kana modél bisnis anu fokus pisan kana produk neurovaskular, kami tiasa nganteurkeun hasil anu béda dina desain, palaksanaan sareng jasa. Kami ngan ukur nganggo motong laser pikeun ngahasilkeun komponén anu kami anggo di bumi. , pikeun ngadamel komponén "sesah" anu berharga tinggi anu parantos janten spésialitas sareng reputasi kami; kami henteu nawiskeun motong laser salaku jasa kontrak. Kami mendakan yén kalolobaan motong laser anu kami laksanakeun paling saé dilakukeun ku laser USP, sareng salami mangtaun-taun kuring parantos nganggo StarCut Tube sareng salah sahiji laser ieu. Kusabab paménta anu kuat pikeun produk kami, kami gaduh dua shift 8 jam sadinten, sakapeung bahkan tilu shift, sareng dina taun 2019 kami kedah kéngingkeun StarCut Tube anu sanés pikeun ngadukung Pertumbuhan ieu. Tapi waktos ieu, kami mutuskeun pikeun nganggo salah sahiji modél hibrida énggal tina laser USP femtosecond sareng laser serat. Kami ogé ngapasangkeunana sareng loader/unloader StarFeed. supados urang tiasa ngotomatisasi motong sacara pinuh – operator ngan saukur nempatkeun bagian kosong. Tabung dimuat kana feeder sareng program operasi parangkat lunak pikeun produk éta dimimitian.
Gambar 3. Tabung pangiriman stainless steel fléksibel ieu (dipidangkeun di gigireun panghapus pensil) parantos dipotong nganggo laser femtosecond Monaco.
Witham nambihan yén sanaos aranjeunna sakapeung nganggo mesin pikeun motong datar, langkung ti 95 persén waktosna dianggo pikeun nyiptakeun atanapi ngarobih produk silinder pikeun rakitan katéter anu tiasa disetir, nyaéta hipotube, koil sareng spiral, kalebet motong ujung profil sareng liang Potong. Komponén ieu pamustunganana dianggo dina prosedur sapertos perbaikan aneurisma sareng panyabutan trombus. Ieu meryogikeun panggunaan pamotong laser dina rupa-rupa logam kalebet stainless steel, emas murni, platinum sareng nitinol.
Gambar 4. Dinamika Gerak ogé nganggo las laser sacara éksténsif. Di luhur, kumparan parantos dilas kana tabung potongan laser.
Naon waé pilihan laserna? Witham ngajelaskeun yén kualitas ujung anu saé sareng kerf minimal penting pisan pikeun kaseueuran komponénna, janten mimitina aranjeunna langkung milih laser USP. Salaku tambahan, teu aya bahan anu dianggo ku perusahaan anu tiasa dipotong ku salah sahiji laser ieu, kalebet komponén emas alit anu dianggo salaku spidol radiopak dina sababaraha produkna. Tapi anjeunna nambihan yén pilihan hibrida énggal, kalebet laser serat sareng USP, masihan aranjeunna langkung kalenturan dina ngaoptimalkeun masalah kecepatan/kualitas ujung. "Teu aya ragu yén serat optik tiasa nyayogikeun kecepatan anu langkung luhur," saurna. "Tapi kusabab fokus aplikasi khusus kami, ieu biasana hartosna sababaraha jinis pasca-pamrosésan, sapertos beberesih kimia sareng ultrasonik atanapi electropolishing. Janten gaduh mesin hibrida ngamungkinkeun urang milih prosés sacara umum - USP nyalira atanapi penanganan serat sareng pasca-pamrosésan - Optimal pikeun unggal komponén. Éta ngamungkinkeun urang pikeun ngajalajah kamungkinan pamrosésan hibrida tina komponén anu sami, khususna dimana diaméter sareng ketebalan témbok anu langkung ageung kalibet: bahkan motong gancang nganggo laser serat, Teras anggo laser femtosecond pikeun motong anu saé." Anjeunna ngarepkeun yén laser USP bakal tetep janten pilihan utama sabab kaseueuran potongan laserna ngalibatkeun ketebalan témbok antara 4 sareng 6 thousandths, sanaos ketebalan témbokna antara 1-20 thousandths. Pipa stainless steel antara thousandths.
Kasimpulanana, motong sareng pangeboran laser mangrupikeun prosés konci dina manufaktur rupa-rupa alat médis. Ayeuna, hatur nuhun kana kamajuan téknologi laser inti sareng mesin anu dioptimalkeun pisan anu dikonfigurasi pikeun kabutuhan khusus industri, prosés ieu langkung gampang dianggo sareng ngahasilkeun hasil anu langkung saé tibatan sateuacanna.