Ushbu veb-sayt Informa PLCga tegishli bir yoki bir nechta biznes tomonidan boshqariladi va barcha mualliflik huquqlari ularga tegishli. Informa PLC ning ro'yxatdan o'tgan ofisi 5 Howick Place, London SW1P 1WG. Angliya va Uelsda ro'yxatdan o'tgan. № 8860726.
Bugungi kunda metallar va metall bo'lmaganlarni deyarli barcha aniq lazer bilan kesish tolali lazerlar yoki ultra qisqa impulsli (USP) lazerlar yoki ba'zan ikkalasi bilan jihozlangan asboblar yordamida amalga oshiriladi. Ushbu maqolada biz ikkita lazerning turli afzalliklarini tushuntiramiz va ikkala ishlab chiqaruvchi ham ushbu lazerlardan qanday foydalanishini ko'rib chiqamiz. NPX Medical (Plymouth, MN) - bu tolali lazerlarni o'z ichiga olgan mashinalardan foydalangan holda stentlar, implantlar va egiluvchan naychalar kabi turli xil qurilmalar va joylashtirish vositalarini ishlab chiqaradigan shartnomaviy ixtisoslashgan qayta ishlash kompaniyasi. Motion Dynamics asosan nevrologiyada ishlatiladigan "tortish simi" yig'ishlari kabi kichik yig'ishlarni ishlab chiqaradi, bunda USP femtosekund lazeri va maksimal moslashuvchanlik va ko'p qirralilik uchun femtosekund va tolali lazerlarni o'z ichiga olgan eng so'nggi gibrid tizimlardan biri mavjud.
Ko'p yillar davomida lazerli mikromexaniklashning aksariyati DPSS lazerlari deb ataladigan qattiq holatdagi nanosekundli lazerlar yordamida amalga oshirildi. Biroq, bu endi ikkita mutlaqo boshqacha va shuning uchun bir-birini to'ldiruvchi lazer turlarining rivojlanishi tufayli butunlay o'zgardi. Dastlab telekommunikatsiya uchun ishlab chiqilgan tolali lazerlar ko'plab sohalarda, ko'pincha yaqin infraqizil to'lqin uzunliklarida ishlaydigan materiallarni qayta ishlash lazerlariga aylandi. Uning muvaffaqiyatining sabablari uning oddiy arxitekturasi va sodda quvvatni masshtablash qobiliyatida. Bu ixcham, yuqori ishonchli va ixtisoslashgan mashinalarga integratsiya qilish oson bo'lgan lazerlarga olib keladi va odatda eski lazer turlariga qaraganda ancha arzonroq egalik xarajatlarini taklif qiladi. Muhimi, mikromexaniklash uchun chiqish nuri diametri atigi bir necha mikron bo'lgan kichik, toza joyga yo'naltirilishi mumkin, shuning uchun ular yuqori aniqlikdagi kesish, payvandlash va burg'ulash uchun idealdir. Ularning chiqishlari ham juda moslashuvchan va boshqariladigan bo'lib, puls tezligi bir martalik zarbadan 170 kHz gacha o'zgaradi. Masshtablanadigan quvvat bilan bir qatorda, bu tez kesish va burg'ulashni qo'llab-quvvatlaydi.
Biroq, mikromexaniklashda tolali lazerlarning potentsial kamchiligi kichik detallarni va/yoki ingichka, nozik qismlarni ishlov berishdir. Uzoq (masalan, 50 µs) impuls davomiyligi qayta quyilgan material va kichik chekka pürüzlülüğü kabi oz miqdordagi issiqlik ta'sir zonasiga (HAZ) olib keladi, bu esa keyinchalik qayta ishlashni talab qilishi mumkin. Yaxshiyamki, yangi lazerlar - femtosekund chiqish impulslariga ega ultra qisqa impulsli (USP) lazerlar - HAZ muammosini bartaraf etadi.
USP lazerlarida kesish yoki burg'ulash jarayoni bilan bog'liq qo'shimcha issiqlikning katta qismi atrofdagi materialga tarqalishdan oldin chiqarilgan qoldiqlarda olib tashlanadi. Pikosekundli chiqishga ega USP lazerlari uzoq vaqtdan beri plastmassa, yarimo'tkazgichlar, keramika va ayrim metallarni o'z ichiga olgan mikromexaniklashtirish dasturlarida qo'llanilgan (pikosekundlar = 10-12 soniya). Ammo inson sochi kattaligidagi ustunli metall qurilmalar uchun metallning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va kichik o'lchami pikosekundli lazerlar har doim ham avvalgi USP lazerlarining narxining oshishini oqlaydigan yaxshilangan natijalarni bermasligini anglatadi. Bu endi sanoat darajasidagi femtosekundli lazerlarning paydo bo'lishi bilan o'zgardi (femtosekund = 10-15 soniya). Bunga misol sifatida Coherent Inc. ning Monako lazer seriyasini keltirish mumkin. Tolali lazerlar singari, ularning chiqishi yaqin infraqizil yorug'likdir, ya'ni ular tibbiy asboblarda ishlatiladigan barcha metallarni, jumladan, zanglamaydigan po'lat, platina, oltin, magniy, kobalt-xrom, titan va boshqalarni, shuningdek, metall bo'lmaganlarni kesishi yoki burg'ulashi mumkin. Qisqa impuls davomiyligi va past impulslarning kombinatsiyasi... impuls energiyasi termal shikastlanishning (HAZ) oldini oladi, yuqori (MGts) takrorlash tezligi ko'plab yuqori qiymatli tibbiy asboblar uchun tejamkor o'tkazish tezligini ta'minlaydi.
Albatta, bizning sanoatimizda deyarli hech kimga bitta lazer kerak emas. Buning o'rniga, ularga lazerga asoslangan mashina kerak va hozirda tibbiy asboblarni kesish va burg'ulash uchun optimallashtirilgan ko'plab ixtisoslashgan mashinalar mavjud. Bunga misol sifatida Coherent'ning StarCut Tube seriyasini keltirish mumkin, ular tolali lazerlar, femtosekund lazerlar yoki ikkala lazer turini birlashtirgan gibrid versiya sifatida ishlatilishi mumkin.
Tibbiy asboblarga ixtisoslashish nimani anglatadi? Ushbu qurilmalarning aksariyati maxsus dizaynlar asosida cheklangan partiyalarda ishlab chiqariladi. Shuning uchun moslashuvchanlik va foydalanish qulayligi asosiy jihatlar hisoblanadi. Ko'pgina qurilmalar ignabargli materiallardan ishlab chiqarilgan bo'lsa-da, ba'zi komponentlar yassi ignabargli materiallardan aniq ishlov berilishi kerak; bir xil mashina o'z qiymatini maksimal darajada oshirish uchun ikkalasini ham boshqarishi kerak. Bu ehtiyojlar odatda ko'p o'qli CNC boshqariladigan (xyz va aylanuvchi) harakatni va oddiy dasturlash va boshqarish uchun foydalanuvchilarga qulay HMI ni ta'minlash orqali qondiriladi. StarCut Tube misolida, yangi naycha yuklash moduli opsiyasi uzunligi 3 m gacha bo'lgan naychalar uchun yon yuklash jurnali (StarFeed deb ataladi) va kesilgan mahsulotlar uchun saralagich bilan birga keladi, bu esa to'liq avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish imkonini beradi.
Ushbu mashinalarning jarayon moslashuvchanligi ho'l va quruq kesishni qo'llab-quvvatlash va yordamchi gazni talab qiladigan jarayonlar uchun osongina sozlanishi mumkin bo'lgan yetkazib berish nozullari bilan yanada yaxshilanadi. Fazoviy o'lchamlari juda kichik qismlarni qayta ishlash uchun ham ayniqsa muhimdir, bu esa termomekanik barqarorlik mashinasozlik ustaxonalarida tez-tez uchraydigan tebranish ta'sirini yo'q qiladi degan ma'noni anglatadi. StarCut Tube assortimenti butun kesish maydonchasini ko'p sonli granit elementlari bilan qurish orqali bu ehtiyojni qondiradi.
NPX Medical tibbiy asboblar ishlab chiqaruvchilariga dizayn, muhandislik va aniq lazer kesish xizmatlarini taqdim etuvchi nisbatan yangi shartnoma ishlab chiqaruvchisi. 2019-yilda tashkil etilgan kompaniya sanoatda sifatli mahsulotlar va tezkorlik bilan obro' qozondi, neyrovaskulyar, yurak, buyrak, umurtqa pog'onasi, ortopedik, ginekologik va oshqozon-ichak jarrohligi kabi turli xil jarrohlik muolajalari uchun stentlar, implantlar, klapan stentlari va moslashuvchan yetkazib berish naychalari kabi turli xil qurilmalarni qo'llab-quvvatlaydi. Uning asosiy lazer kesgichi o'rtacha quvvati 200 vatt bo'lgan StarFiber 320FC ga ega StarCut Tube 2+2 hisoblanadi. NPX asoschilaridan biri Mayk Brenzel "asoschilar tibbiy asboblarni loyihalash va ishlab chiqarish bo'yicha ko'p yillik tajribaga ega - jami 90 yildan ortiq" ekanligini va tolali lazerlardan foydalanadigan StarCutga o'xshash mashinalar bilan avvalgi tajribaga ega ekanligini tushuntirdi. Bizning ishimizning ko'p qismi Nitinol kesish bilan bog'liq va biz allaqachon tolali lazerlar bizga kerakli tezlik va sifatni ta'minlay olishini bilamiz. Qalin devorli naychalar va yurak klapanlari kabi qurilmalar uchun bizga tezlik kerak va USP lazeri bizning ehtiyojlarimiz uchun juda sekin bo'lishi mumkin. Bundan tashqari yuqori hajmli ishlab chiqarish buyurtmalariga qadar – biz kichik partiyali qismlarga ixtisoslashganmiz – atigi 5 dan 150 tagacha – bizning maqsadimiz yirik kompaniyalar uchun buyurtma berilganidan keyingi haftalarga nisbatan dizayn, dasturlash, kesish, shakllantirish, qayta ishlash va tekshirishni o'z ichiga olgan ushbu kichik partiyali qayta ishlash ishlarini bir necha kun ichida yakunlashdir. Tezlikni ta'kidlashdan tashqari, Brenzel mashinaning ishonchliligini asosiy afzallik sifatida ta'kidladi, so'nggi 18 oy davomida deyarli uzluksiz ishlash davomida bitta xizmat ko'rsatish chaqiruvini talab qilmadi.
2-rasm. NPX turli xil keyingi ishlov berish variantlarini taklif etadi. Bu yerda ko'rsatilgan material 5 mm OD va 0,254 mm devor qalinligiga ega T316 zanglamaydigan po'latdir. Chap qismi kesilgan/mikroblastlangan va o'ng qismi elektrolizlangan.
Nitinol qismlaridan tashqari, kompaniya kobalt-xrom qotishmalari, tantal qotishmalari, titan qotishmalari va tibbiy zanglamaydigan po'latlarning ko'plab turlaridan keng foydalanadi. Lazerni qayta ishlash menejeri Jeff Hansen shunday tushuntiradi: “Mashinaning moslashuvchanligi yana bir muhim afzallik bo'lib, bizga naycha va yassi kabi juda xilma-xil materiallarni kesishni qo'llab-quvvatlash imkonini beradi. Biz nurni 20 mikronli nuqtaga yo'naltirishimiz mumkin, bu esa ko'proq odamlar uchun foydalidir. Yupqa naychalar juda foydali. Bu naychalarning ba'zilari atigi 0,012 dyuymli ID ga ega va eng so'nggi tolali lazerlarning eng yuqori quvvatining o'rtacha quvvatga yuqori nisbati bizning kesish tezligimizni maksimal darajada oshiradi va shu bilan birga kerakli qirra sifatini ta'minlaydi. Bizga tashqi diametri 1 dyuymgacha bo'lgan kattaroq mahsulotlarning tezligi mutlaqo kerak.”
Aniq kesish va tezkor javob berishdan tashqari, NPX shuningdek, sanoatdagi keng tajribasidan foydalanadigan keng qamrovli dizayn xizmatlari bilan bir qatorda, keyingi ishlov berish texnologiyalarining to'liq spektrini taklif etadi. Ushbu usullarga elektropolish, qum bilan tozalash, tuzlash, lazer bilan payvandlash, issiqlikni sozlash, shakllantirish, passivatsiya, Af haroratini sinash va charchoqni sinash kiradi, bularning barchasi Nitinol qurilmasini ishlab chiqarishda muhim ahamiyatga ega. Brenzelning so'zlariga ko'ra, chekka pardozni boshqarish uchun keyingi ishlov berishdan foydalanish "odatda yuqori charchoqli yoki kam charchoqli dastur haqida gapirayotganimizga bog'liq. Masalan, yurak klapani kabi yuqori charchoqli qism keyingi ishlov berish sifatida umr bo'yi milliard marta egilishi mumkin. Bosqich sifatida barcha qirralarning radiusini oshirish uchun qum bilan tozalashdan foydalanish muhimdir. Ammo yetkazib berish tizimlari yoki yo'naltiruvchi simlar kabi kam charchoqli komponentlar ko'pincha keng qamrovli keyingi ishlov berishni talab qilmaydi." Dizayn bo'yicha tajribaga kelsak, Brenzelning tushuntirishicha, hozirda mijozlarning to'rtdan uch qismi FDA tasdiqlashini olishda NPX yordamidan va ko'nikmalaridan foydalanish uchun o'zlarining dizayn xizmatlaridan foydalanadilar. Kompaniya qisqa vaqt ichida "salfetka eskizi" konsepsiyasini yakuniy shaklda mahsulotga aylantirishda juda yaxshi.
Motion Dynamics (Fruitport, MI) - bu buyurtma asosida tayyorlangan miniatyura prujinalar, tibbiy spirallar va sim yig'ish moslamalarini ishlab chiqaruvchi kompaniya bo'lib, uning vazifasi mijozlarning muammolarini, qanchalik murakkab yoki imkonsiz ko'rinmasin, eng qisqa vaqt ichida hal qilishdir. Tibbiy asboblarda u asosan neyrovaskulyar jarrohlik uchun murakkab yig'ishlarga, jumladan, boshqariladigan kateter qurilmalari, jumladan, "tortiladigan sim" yig'ish moslamalari kabi ilovalar uchun yuqori sifatli sim yig'ishlarini loyihalash, ishlab chiqarish va yig'ishga urg'u beradi.
Avval aytib o'tilganidek, tolali yoki USP lazerini tanlash muhandislik afzalligiga, shuningdek, qo'llab-quvvatlanadigan uskunalar va jarayonlar turiga bog'liq. Motion Dynamics prezidenti Kris Uitxem shunday tushuntirdi: “Neyrovaskulyar mahsulotlarga yuqori darajada e'tibor qaratgan biznes modeliga asoslanib, biz dizayn, bajarish va xizmat ko'rsatishda farqlangan natijalarga erisha olamiz. Biz faqat o'zimizda foydalanadigan komponentlarni ishlab chiqarish uchun lazerli kesishdan foydalanamiz. , bizning ixtisosligimiz va obro'imizga aylangan yuqori qiymatli, “murakkab” komponentlarni ishlab chiqarish uchun; biz lazerli kesishni shartnomaviy xizmat sifatida taklif qilmaymiz. Biz bajaradigan lazerli kesishlarning aksariyati USP lazerlari bilan eng yaxshi bajarilishini aniqladik va ko'p yillar davomida men ushbu lazerlardan biri bilan StarCut Tube dan foydalanib kelmoqdaman. Mahsulotlarimizga bo'lgan kuchli talab tufayli bizda kuniga ikkita 8 soatlik smena, ba'zan hatto uchta smena mavjud va 2019-yilda biz ushbu o'sishni qo'llab-quvvatlash uchun yana bir StarCut Tube sotib olishimiz kerak. Ammo bu safar biz femtosekundli USP lazerlari va tolali lazerlarning yangi gibrid modellaridan birini tanlashga qaror qildik. Biz uni StarFeed bilan ham birlashtirdik. yuklagich/tushirgich, shunda biz kesishni to'liq avtomatlashtirishimiz mumkin – operator shunchaki bo'sh joyni qo'ydi. Naycha oziqlantiruvchiga yuklanadi va mahsulot uchun dasturiy ta'minot ishga tushiriladi.
3-rasm. Ushbu egiluvchan zanglamaydigan po'latdan yasalgan naycha (qalam o'chirg'ich yonida ko'rsatilgan) Monako femtosekund lazeri bilan kesilgan.
Withamning qo'shimcha qilishicha, ular vaqti-vaqti bilan mashinani yassi kesish uchun ishlatsalar-da, vaqtlarining 95 foizdan ortig'i boshqariladigan kateter yig'ishlari uchun silindrsimon mahsulotlarni, ya'ni gipotubalar, spirallar va spirallarni, jumladan, profilli uchlarni va kesilgan teshiklarni kesishni yaratish yoki o'zgartirishga sarflanadi. Ushbu komponentlar oxir-oqibat anevrizmalarni ta'mirlash va tromblarni olib tashlash kabi muolajalarda qo'llaniladi. Bu zanglamaydigan po'lat, sof oltin, platina va nitinol kabi turli xil metallarga lazerli kesgichlardan foydalanishni talab qiladi.
4-rasm. Motion Dynamics shuningdek, lazerli payvandlashdan keng foydalanadi. Yuqorida, bobin lazer bilan kesilgan naychaga payvandlangan.
Lazer variantlari qanday? Withamning tushuntirishicha, ularning aksariyat komponentlari uchun ajoyib chekka sifati va minimal kerflar juda muhim, shuning uchun ular dastlab USP lazerlarini afzal ko'rishgan. Bundan tashqari, kompaniya foydalanadigan materiallarning hech birini ushbu lazerlardan biri bilan kesish mumkin emas, jumladan, ba'zi mahsulotlarida radiopaq markerlar sifatida ishlatiladigan mayda oltin komponentlar. Ammo u tolali lazerlar va USPlarni o'z ichiga olgan yangi gibrid variantlar ularga tezlik/chekka sifati muammolarini optimallashtirishda ko'proq moslashuvchanlik berishini qo'shimcha qildi. "Shubhasizki, tolali optika yuqori tezlikni ta'minlay oladi", dedi u. "Ammo bizning maxsus qo'llanilish yo'nalishimiz tufayli bu odatda kimyoviy va ultratovushli tozalash yoki elektropolish kabi bir turdagi keyingi ishlov berishni anglatadi. Shunday qilib, gibrid mashinaga ega bo'lish bizga har bir komponent uchun qaysi umumiy jarayonni - faqat USP yoki tola va keyingi ishlov berishni - optimallashtirishni tanlash imkonini beradi. Bu bizga bir xil komponentni gibrid ishlov berish imkoniyatini o'rganish imkonini beradi, ayniqsa katta diametrlar va devor qalinligi ishtirok etgan hollarda: hatto tolali lazerlar bilan tez kesish, Keyin nozik kesish uchun femtosekund lazerdan foydalaning." U USP lazeri ularning birinchi tanlovi bo'lib qolishini kutmoqda, chunki ularning lazerli kesishlarining aksariyati 4 dan 6 minggacha devor qalinligini o'z ichiga oladi, garchi ular 1 dan 20 minggacha devor qalinligiga duch kelsalar ham.
Xulosa qilib aytganda, lazer bilan kesish va burg'ulash turli xil tibbiy asboblarni ishlab chiqarishda asosiy jarayonlar hisoblanadi. Bugungi kunda, asosiy lazer texnologiyasidagi yutuqlar va sanoatning o'ziga xos ehtiyojlari uchun sozlangan yuqori darajada optimallashtirilgan mashinalar tufayli, bu jarayonlardan foydalanish osonroq va avvalgidan ham yaxshiroq natijalar beradi.