Ang website na ito ay pinapatakbo ng isa o higit pang mga negosyo na pagmamay-ari ng Informa PLC at lahat ng karapatang-ari ay pagmamay-ari nila. Ang rehistradong tanggapan ng Informa PLC ay 5 Howick Place, London SW1P 1WG. Nakarehistro sa England at Wales. Blg. 8860726.
Sa kasalukuyan, halos lahat ng precision laser cutting ng mga metal at di-metal ay isinasagawa gamit ang mga kagamitang may fiber laser o ultrashort pulse (USP) laser, o kung minsan ay pareho. Sa artikulong ito, ipapaliwanag namin ang iba't ibang bentahe ng dalawang laser at titingnan kung paano ginagamit ng parehong tagagawa ang mga laser na ito. Ang NPX Medical (Plymouth, MN) ay isang contract specialty processing company na gumagawa ng iba't ibang device at deployment tool, tulad ng mga stent, implants, at flexible tubing, gamit ang mga makinang may kasamang fiber laser. Ang Motion Dynamics ay gumagawa ng mga subassembly, tulad ng mga "pull wire" assembly na pangunahing ginagamit sa neurology, gamit ang isang makinang may kasamang USP femtosecond laser at isa sa mga pinakabagong hybrid system kabilang ang femtosecond at fiber laser para sa maximum na flexibility at Versatility.
Sa loob ng maraming taon, karamihan sa laser micromachining ay isinasagawa gamit ang mga solid-state nanosecond laser na tinatawag na DPSS laser. Gayunpaman, ito ay ganap na nagbago ngayon salamat sa pag-unlad ng dalawang ganap na magkaibang, at samakatuwid ay komplementaryong, uri ng laser. Orihinal na binuo para sa telekomunikasyon, ang mga fiber laser ay naging mga workhorse materials processing laser sa maraming industriya, kadalasan sa near-infrared wavelengths. Ang mga dahilan ng tagumpay nito ay nakasalalay sa simpleng arkitektura at direktang power scalability nito. Nagreresulta ito sa mga laser na compact, lubos na maaasahan, at madaling i-integrate sa mga espesyal na makina, at sa pangkalahatan ay nag-aalok ng mas mababang gastos sa pagmamay-ari kaysa sa mga mas lumang uri ng laser. Mahalaga para sa micromachining, ang output beam ay maaaring i-focus sa isang maliit, malinis na lugar na ilang microns lamang ang diyametro, kaya mainam ang mga ito para sa high-resolution cutting, welding at drilling. Ang kanilang mga output ay napaka-flexible at kontrolado rin, na may mga pulse rate mula single shot hanggang 170 kHz. Kasama ng scalable power, sinusuportahan nito ang mabilis na pagputol at pagbabarena.
Gayunpaman, ang isang potensyal na disbentaha ng mga fiber laser sa micromachining ay ang pagma-machine ng maliliit na bahagi at/o manipis at maselang mga bahagi. Ang mahahabang (hal., 50 µs) na tagal ng pulso ay nagreresulta sa kaunting heat affected zone (HAZ) tulad ng recast material at maliit na edge roughness, na maaaring mangailangan ng ilang post-processing. Sa kabutihang palad, ang mga mas bagong laser—mga ultrashort pulse (USP) laser na may femtosecond output pulses—ay nakakapag-alis ng problema sa HAZ.
Sa mga USP laser, karamihan sa sobrang init na nauugnay sa proseso ng pagputol o pagbabarena ay natatangay palayo sa mga itinapon na debris bago pa man ito kumalat sa nakapalibot na materyal. Ang mga USP laser na may picosecond output ay matagal nang ginagamit sa mga aplikasyon ng micromachining na kinasasangkutan ng mga plastik, semiconductor, keramika, at ilang mga metal (picosecond = 10-12 segundo). Ngunit para sa mga metal device na may mga haligi na kasinlaki ng buhok ng tao, ang mataas na thermal conductivity at maliit na sukat ng metal ay nangangahulugan na ang mga picosecond laser ay hindi palaging nagbibigay ng pinahusay na mga resulta na magbibigay-katwiran sa pagtaas ng gastos ng mga naunang USP laser. Nagbago na ito ngayon sa pagdating ng mga industrial grade femtosecond laser (femtosecond = 10-15 segundo). Ang isang halimbawa ay ang Monaco series of lasers ng Coherent Inc.. Tulad ng mga fiber laser, ang kanilang output ay near-infrared light, na nangangahulugang maaari nilang putulin o i-drill ang lahat ng metal na ginagamit sa mga medikal na device, kabilang ang stainless steel, platinum, ginto, magnesium, cobalt-chromium, titanium, at marami pang iba, pati na rin ang mga non-metal. Habang ang kombinasyon ng maikling pulse duration at Pinipigilan ng mababang pulse energy ang thermal damage (HAZ), tinitiyak ng mataas (MHz) repetition rate ang cost-effective na throughput speeds para sa maraming high-value na medical device.
Siyempre, halos walang sinuman sa ating industriya ang nangangailangan lamang ng isang laser. Sa halip, kailangan nila ng makinang nakabatay sa laser, at ngayon ay maraming espesyalisadong makina ang na-optimize para sa pagputol at pagbabarena ng mga medikal na aparato. Ang isang halimbawa ay ang serye ng StarCut Tube ng Coherent, na maaaring gamitin kasama ng mga fiber laser, femtosecond laser, o bilang isang hybrid na bersyon na isinasama ang parehong uri ng laser.
Ano ang ibig sabihin ng espesyalisasyon ng mga kagamitang medikal? Karamihan sa mga kagamitang ito ay ginagawa sa limitadong batch batay sa mga pasadyang disenyo. Samakatuwid, ang kakayahang umangkop at kadalian ng paggamit ang mga pangunahing konsiderasyon. Bagama't maraming kagamitan ang ginagawa mula sa mga billet, ang ilang bahagi ay dapat na precision machined mula sa mga flat billet; ang parehong makina ay dapat humawak sa pareho upang ma-maximize ang halaga nito. Ang mga pangangailangang ito ay karaniwang natutugunan sa pamamagitan ng pagbibigay ng multi-axis CNC controlled (xyz at rotary) na paggalaw at isang user-friendly na HMI para sa simpleng programming at kontrol. Sa kaso ng StarCut Tube, ang isang bagong opsyon sa tube loading module ay may kasamang side loading magazine (tinatawag na StarFeed) para sa mga tubo na hanggang 3 m ang haba at isang sorter para sa mga pinutol na produkto, na nagbibigay-daan sa ganap na automated na produksyon.
Ang kakayahang umangkop sa proseso ng mga makinang ito ay lalong pinahuhusay ng suporta para sa wet at dry cutting at madaling i-adjust na mga delivery nozzle para sa mga prosesong nangangailangan ng assist gas. Ang spatial resolution ay partikular ding mahalaga para sa pagma-machining ng napakaliit na bahagi, na nangangahulugan na ang thermomechanical stability ay nag-aalis ng mga epekto ng vibration na kadalasang nakakatagpo sa mga machine shop. Natutugunan ng StarCut Tube range ang pangangailangang ito sa pamamagitan ng pagbuo ng buong cutting deck na may malaking bilang ng mga elemento ng granite.
Ang NPX Medical ay isang medyo bagong kontratadong tagagawa na nagbibigay ng mga serbisyo sa disenyo, inhinyeriya, at precision laser cutting sa mga tagagawa ng mga medikal na aparato. Itinatag noong 2019, ang kumpanya ay nakabuo ng reputasyon sa industriya para sa mga de-kalidad na produkto at kakayahang tumugon, na sumusuporta sa malawak na hanay ng mga aparato kabilang ang mga stent, implant, valve stent, at flexible delivery tube para sa magkakatulad na magkakaibang mga pamamaraan sa pag-opera. Mga Interbensyon, kabilang ang neurovascular, cardiac, renal, spine, orthopedic, gynecological, at gastrointestinal surgery. Ang pangunahing laser cutter nito ay ang StarCut Tube 2+2 na may StarFiber 320FC na may average na lakas na 200 watts. Ipinaliwanag ni Mike Brenzel, isa sa mga tagapagtatag ng NPX, na "ang mga tagapagtatag ay may dalang mga taon ng karanasan sa disenyo at paggawa ng mga medikal na aparato — mahigit 90 taon sa kabuuan", na may nakaraang karanasan sa mga makinang parang StarCut na gumagamit ng mga fiber laser. Karamihan sa aming trabaho ay kinabibilangan ng Nitinol cutting at alam na namin na ang mga fiber laser ay maaaring magbigay ng bilis at kalidad na kailangan namin. Para sa mga aparato tulad ng mga makapal na dingding na tubo at mga balbula ng puso, kailangan namin ng bilis, at ang USP laser ay maaaring... maging masyadong mabagal para sa aming mga pangangailangan. Bukod sa mga order na may mataas na volume ng produksyon – dalubhasa kami sa maliliit na batch ng mga piyesa – sa pagitan lamang ng 5 at 150 piraso – ang aming layunin ay makumpleto ang mga turnaround na ito sa maliliit na batch sa loob lamang ng ilang araw, kabilang ang disenyo, pagprograma, pagputol, paghubog, post-processing at inspeksyon, kumpara sa mga linggo pagkatapos mailagay ang isang order para sa mas malalaking kumpanya.”Bilang karagdagan sa pagbanggit sa bilis, binanggit din ni Brenzel ang pagiging maaasahan ng makina bilang isang pangunahing bentahe, na hindi nangangailangan ng isang tawag sa serbisyo sa nakalipas na 18 buwan ng halos tuluy-tuloy na operasyon.
Pigura 2. Nag-aalok ang NPX ng iba't ibang opsyon sa post-processing. Ang materyal na ipinapakita rito ay T316 stainless steel na may 5mm OD at 0.254mm na kapal ng dingding. Ang kaliwang bahagi ay pinutol/i-microblast at ang kanang bahagi ay electropolished.
Bukod sa mga piyesa ng nitinol, malawakan ding ginagamit ng kumpanya ang mga cobalt-chromium alloy, tantalum alloy, titanium alloy at maraming uri ng medical stainless steel. Ipinaliwanag ni Jeff Hansen, Laser Processing Manager: “Ang flexibility ng makina ay isa pang mahalagang asset, na nagbibigay-daan sa amin upang suportahan ang pagputol ng iba't ibang uri ng mga materyales, kabilang ang tubo at patag. Maaari naming itutok ang beam pababa sa isang 20-micron spot, na kapaki-pakinabang para sa mas maraming manipis na tubo. Ang mga manipis na tubo ay lubhang kapaki-pakinabang. Ang ilan sa mga tubo na ito ay 0.012″ ID lamang, at ang mataas na ratio ng peak power sa average na power ng mga pinakabagong fiber laser ay nagpapakinabang sa aming bilis ng pagputol habang nagbibigay pa rin ng ninanais na kalidad ng gilid. Talagang kailangan namin ang bilis ng mas malalaking produkto na may panlabas na diameter na hanggang 1 pulgada.”
Bukod sa precision cutting at mabilis na pagtugon, nag-aalok din ang NPX ng kumpletong hanay ng mga teknolohiya sa post-processing, pati na rin ang komprehensibong mga serbisyo sa disenyo na gumagamit ng malawak nitong karanasan sa industriya. Kabilang sa mga pamamaraang ito ang electropolishing, sandblasting, pickling, laser welding, heat setting, forming, passivation, Af temperature testing, at fatigue testing, na pawang susi sa paggawa ng Nitinol device. Ang paggamit ng post-processing upang makontrol ang edge finish, sabi ni Brenzel, "ay karaniwang nakadepende kung pinag-uusapan natin ang isang high-fatigue o low-fatigue application. Halimbawa, ang isang high-fatigue na bahagi tulad ng heart valve ay maaaring yumuko nang bilyong beses sa buong buhay nito bilang isang post-processing. Bilang isang hakbang, mahalagang gumamit ng sandblasting upang madagdagan ang radius ng lahat ng mga gilid. Ngunit ang mga low-fatigue na bahagi tulad ng mga delivery system o guidewire ay kadalasang hindi nangangailangan ng malawak na post-processing." Sa usapin ng kadalubhasaan sa disenyo, paliwanag ni Brenzel, mayroon na ngayong hanggang tatlong-kapat ng mga kliyente ang gumagamit din ng kanilang mga serbisyo sa disenyo upang samantalahin ang tulong at kasanayan ng NPX sa pagkuha ng pag-apruba ng FDA. Napakahusay ng kumpanya sa paggawa ng konsepto ng "napkin sketch" sa isang produkto sa pinal nitong anyo sa maikling panahon.
Ang Motion Dynamics (Fruitport, MI) ay isang tagagawa ng mga pasadyang miniature spring, medical coil, at wire assemblies na ang misyon ay lutasin ang mga problema ng customer, gaano man ito kakumplikado o tila imposible, sa pinakamaikling panahon. Sa mga medikal na aparato, pangunahin nitong binibigyang-diin ang mga kumplikadong assemblies para sa neurovascular surgery, kabilang ang disenyo, produksyon, at assembly ng mga de-kalidad na wire assemblies para sa mga aplikasyon tulad ng mga steerable catheter device, kabilang ang mga "pull wire" assemblies.
Gaya ng nabanggit kanina, ang pagpili ng fiber o USP laser ay depende sa kagustuhan ng inhinyeriya pati na rin sa uri ng kagamitan at prosesong sinusuportahan. Ipinaliwanag ni Chris Witham, Pangulo ng Motion Dynamics: “Batay sa isang modelo ng negosyo na lubos na nakatuon sa mga produktong neurovascular, makakapagbigay kami ng magkakaibang resulta sa disenyo, pagpapatupad, at serbisyo. Gumagamit lamang kami ng laser cutting upang makagawa ng mga bahaging ginagamit namin sa loob ng kumpanya, upang makagawa ng mga mataas ang halaga at “mahirap” na bahagi na naging espesyalidad at reputasyon namin; hindi kami nag-aalok ng laser cutting bilang isang serbisyong kontrata. Natuklasan namin na ang karamihan sa mga laser cut na ginagawa namin ay pinakamahusay na ginagawa gamit ang mga USP laser, at sa loob ng maraming taon ay gumagamit ako ng StarCut Tube gamit ang isa sa mga laser na ito. Dahil sa malakas na demand para sa aming mga produkto, mayroon kaming dalawang 8 oras na shift sa isang araw, minsan ay tatlong shift pa nga, at sa 2019 kailangan naming kumuha ng isa pang StarCut Tube upang suportahan ang Paglago na ito. Ngunit sa pagkakataong ito, nagpasya kaming gumamit ng isa sa mga bagong hybrid na modelo ng femtosecond USP laser at fiber laser. Ipinares din namin ito sa isang StarFeed loader/unloader. para lubos naming ma-automate ang pagputol – ilalagay lang ng operator ang blangko. Ikakarga ang tubo sa feeder at sisimulan ang software operating program para sa produkto.
Pigura 3. Ang nababaluktot na tubo na ito na gawa sa hindi kinakalawang na asero (ipinapakita sa tabi ng pambura ng lapis) ay pinutol gamit ang isang Monaco femtosecond laser.
Dagdag pa ni Witham na bagama't paminsan-minsan nilang ginagamit ang makina para sa patag na pagputol, mahigit 95 porsyento ng kanilang oras ay ginugugol sa paglikha o pagbabago ng mga cylindrical na produkto para sa kanilang mga steerable catheter assemblies, katulad ng mga hypotube, coil at spiral, kabilang ang pagputol ng mga profiled tip at mga Cut hole. Ang mga bahaging ito ay ginagamit sa mga pamamaraan tulad ng pagkukumpuni ng aneurysm at pag-alis ng thrombus. Nangangailangan ito ng paggamit ng mga laser cutter sa iba't ibang metal kabilang ang hindi kinakalawang na asero, purong ginto, platinum at nitinol.
Pigura 4. Malawakan ding ginagamit ng Motion Dynamics ang laser welding. Sa itaas, ang coil ay hinang na sa laser cut tube.
Ano ang mga opsyon sa laser? Ipinaliwanag ni Witham na ang mahusay na kalidad ng gilid at kaunting mga kurba ay mahalaga para sa karamihan ng kanilang mga bahagi, kaya noong una ay mas gusto nila ang mga USP laser. Bukod pa rito, wala sa mga materyales na ginagamit ng kumpanya ang maaaring putulin ng isa sa mga laser na ito, kabilang ang maliliit na gintong bahagi na ginagamit bilang mga radiopaque marker sa ilan sa mga produkto nito. Ngunit idinagdag niya na ang mga bagong hybrid na opsyon, kabilang ang mga fiber laser at USP, ay nagbibigay sa kanila ng higit na kakayahang umangkop sa pag-optimize ng mga isyu sa bilis/kalidad ng gilid. "Walang duda na ang fiber optics ay maaaring magbigay ng mas mataas na bilis," aniya. "Ngunit dahil sa aming partikular na pokus sa aplikasyon, kadalasan ay nangangahulugan ito ng ilang uri ng post-processing, tulad ng kemikal at ultrasonic cleaning o electropolishing. Kaya ang pagkakaroon ng hybrid machine ay nagbibigay-daan sa amin na pumili kung aling pangkalahatang proseso – USP lamang o fiber at post-processing Handling – ang Pinakamainam para sa bawat bahagi. Pinapayagan kami nitong tuklasin ang posibilidad ng hybrid machining ng parehong bahagi, lalo na kung saan kasangkot ang mas malalaking diameter at kapal ng dingding: kahit na mabilis na pagputol gamit ang mga fiber laser, Pagkatapos ay gumamit ng femtosecond laser para sa pinong pagputol." Inaasahan niya na ang USP laser ang mananatiling kanilang unang pagpipilian dahil karamihan sa kanilang mga pagputol gamit ang laser ay may kapal ng dingding na nasa pagitan ng 4 at 6 thousandths, bagama't ang kapal ng dingding ay mula 1-20 thousandths. Ang mga tubo na hindi kinakalawang na asero ay nasa pagitan ng thousandths.
Bilang konklusyon, ang pagputol at pagbabarena gamit ang laser ay mga pangunahing proseso sa paggawa ng iba't ibang kagamitang medikal. Sa kasalukuyan, salamat sa mga pagsulong sa pangunahing teknolohiya ng laser at mga makinang lubos na na-optimize para sa mga partikular na pangangailangan ng industriya, ang mga prosesong ito ay mas madaling gamitin at naghahatid ng mas mahusay na mga resulta kaysa dati.